Schneller, weiter, besser: 5G wird Kommunikationsstandard

Industrieunternehmen, aber auch unsere Gesellschaft insgesamt arbeitet und lebt immer vernetzter. So generieren wir riesige Datenmengen, die übertragen und verarbeitet werden wollen. Bestehende Mobilfunkstandards wie 3G und LTE sind dieser Herausforderung auf Dauer nicht gewachsen. Der neue Hoffnungsträger heißt 5G. Mit 5G steht ein Kommunikationsstandard kurz vor der Einführung, der kürzeste Reaktionszeiten und enorm hohe Bandbreiten verspricht. Doch welche Anwendungsbereiche gibt es für den neuen Standard und wie steht es um den Ausbau der Infrastruktur?

Welche Vorteile bietet 5G konkret?

5G kann in Zukunft sehr viel mehr Daten übertragen und das sehr viel schneller – einhundertmal schneller als 4G, um genau zu sein, und das nahezu in Echtzeit, jedenfalls über kürzere Distanzen hinweg. Dafür sorgt die kurze Latenzzeit, die auch für die Zuverlässigkeit des Übertragungsnetzes eine große Rolle spielt. Die Antwortzeit beträgt im 5G-Netz nur eine Millisekunde. Zum Vergleich: Im 4G-Netz liegt sie bei 30, im 3G-Netz bei rund 100 Millisekunden. Künftig lassen sich so Anwendungen auf dem Gebiet der Virtual und Augmented Reality darstellen. Einsatzmöglichkeiten sind Einschulungen von Mitarbeitern in Produktionsprozesse oder die Anzeige von zusätzlichen Informationen für Ärzte bei chirurgischen Eingriffen. Insbesondere das autonome Fahren stellt bei Schnelligkeit und Zuverlässigkeit höchste Ansprüche an die Datenübertragung. Auch diese lassen sich mit 5G erfüllen. Und angesichts des explodierenden Energiebedarfs für die IT-Infrastruktur in modernen Gesellschaften extrem wichtig: Der Energieverbrauch pro übertragenem Bit sinkt bei 5G auf 1/1000 des bisherigen Bedarfs.

Es lassen sich zusammenfassend drei verschiedene Nutzen von 5G herauskristallisieren:

1. Enhanced Mobile Broadband (eMBB): Durch hohe Bandbreite werden vor allem Anwendungen für private Nutzer unterstützt. Hohe Bandbreite ist beispielsweise notwendig bei hoher Nutzerdichte oder für hochauflösendes Videostreaming.

2. Massive Machine Type Communication (mMTC) dient vor allem dazu, so viele Geräte wie möglich zu vernetzen und zwar auch über eine große Reichweite hinweg. Dies wird vor allem für die Industrie sehr interessant und damit natürlich auch für Würth Elektronik.

3. Ultra Reliable and Low Latency Communication (uRLLC) ist auf sicherheitskritische Anwendungen ausgerichtet. Dazu zählen die Produktionssteuerung oder das erwähnte autonome Fahren: Sie benötigen latenzarme, hochverfügbare und extrem zuverlässige Verbindungen.

Wie weit ist der 5G-Ausbau?

Die Fortschritte in Bezug auf den 5G-Ausbau sind in den einzelnen Ländern und Regionen sehr unterschiedlich. In Deutschland hat sich die Bieterschlacht um die Frequenzen erst vor wenigen Wochen entschieden. Das öffentliche 5G-Netz startet jetzt in Berlin und Bonn. In Estland und Finnland werden den Kunden offenbar bereits 5G-Verträge angeboten (obwohl das Netz natürlich noch nicht in Betrieb ist) und auch Japan treibt den Ausbau zügig voran. Die Spitzenreiter sind derzeit unangefochten die USA und Südkorea: Hier wurden die ersten öffentlichen 5G-Netze bereits Anfang April 2019 live geschaltet, u. a. in Teilen von Chicago und Minneapolis und in Seoul.

Welche Anwendungsbereiche gibt es für das 5G-Netz?

Private Nutzer versprechen sich von 5G zwei Vorteile – nämlich schnelles mobiles Internet bei flächendeckender Verfügbarkeit, etwa um Videos in Echtzeit streamen zu können. Ob das so kommen wird, ist allerdings fraglich. Zum einen gibt es nur einen begrenzten Bereich freier Frequenzen. In Deutschland zum Beispiel werden erst ab 2025 Frequenzen frei, die 5G flächendeckend ermöglichen. Zum anderen sinkt bei 5G mit steigender Frequenz, die für eine hohe Datenübertragungsrate notwendig ist, die Reichweite. Hochperformantes 5G, das 10 GB/s oder sogar noch mehr übertragen kann, verlangt ein so engmaschiges Netz an Mini-Funkmasten, dass es sich nur in urbanen Gebieten realisieren lassen kann. Japan erlaubt deshalb den Netzbetreibern, bis zu 200 000 Ampelanlagen als Basis für 5G-Funkstationen zu verwenden.

Die eigentlichen Zielmärkte für 5G sind eher professionelle Anwendungen, Stichwort Massive Machine Type Communication (mMTC). Mit 5G sollen sich bis zu einer Million Geräte pro Quadratkilometer vernetzen lassen. Industrial IoT, Machine-to-Machine-Kommunikation, Industrie 4.0 – all dies beschreibt die rasant ansteigende Zahl vernetzter Maschinen und Geräte, die ein performantes Netz erforderlich machen. Glücklich ist, wer hier auf ein großflächiges Netz und den geringen Energieverbrauch von 5G setzen kann.

Die Smart Factory – ein Traum in greifbarer Nähe?

Man stelle sich vor: Eine Fabrik, die in höchstem Maße automatisiert ist, in der fahrerlose Transportsysteme umhereilen, Roboter Maschinen bestücken und Materialnachschub selbstständig anfordern, in der Qualität automatisch geprüft wird, kurz: in der sich die gesamte Fertigung und Logistik quasi selbst organisiert.

Für dieses Szenario ist eine hochleistungsfähige Funktechnologie wie 5G eine wesentliche Voraussetzung: Damit sich Sensoren und Aktoren miteinander verknüpfen und aufeinander abstimmen lassen, werden zuverlässig verfügbare Datenverbindungen benötigt. Dies gilt ebenso für kürzeste Reaktionszeiten, damit sich Störungen in der Fertigung live und am besten in Echtzeit beheben lassen. Eine Latenzzeit von höchsten einer Millisekunde kann in kritischen Situationen schließlich das Zünglein an der Waage sein.

Übrigens: Auch Würth Elektronik beschäftigt sich mit diesem Thema als Teil des Digitalisierungskonzept SMART5. Weitere Informationen finden Sie hier.

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