Schon alleine durch die Menge der zu übertragenden Daten ist eine schnelle Mobilfunkverbindung für moderne digitale Anwendungen in den Bereichen Industrie, Medizin oder Mobilität unabdingbar. Der derzeit in der Entwicklung befindliche Mobilfunkstandard 5G verspricht das mobile Internet schneller, effizienter und energiesparender zu machen als die jetzigen Standards 4G/LTE. Doch was bedeuten die Begriffe 4G, 5G und LTE eigentlich und welche Vorteile bietet der neue Standard?
Die Mobilfunkstandards LTE und 4G sorgen für die derzeit schnellst möglichen Verbindungen im mobilen Internet. Der Begriff LTE (LTE steht für „Long Term Evolution“, oder übersetzt Langzeitentwicklung) wird zwar oftmals fälschlicherweise synonym mit 4G verwendet, bezeichnet aber tatsächlich einen deutlich langsameren Standard. So erreicht LTE theoretische Downloadraten von maximal 300 Megabits pro Sekunde, während 4G – das „G“ steht für Generation – es auf Downloadraten von 1.000 Megabits pro Sekunde bringt. Damit lässt sich mit 4G unter Idealbedingungen ein abendfüllender 3D-Spielfilm in ca. sechs Minuten herunterladen.
Diese Werte sind jedoch mit Vorsicht zu genießen, da sie in der Praxis nur selten erreicht werden und die Geschwindigkeit der Verbindung oft stark schwankt. Einer der Hauptgründe für diese Unterschiede ist die Abhängigkeit der Mobilverbindung von den örtlichen Gegebenheiten. So ist insbesondere in abgelegenen Gegenden und im ländlichen Raum die 4G/LTE-Netzabdeckung meist eher dürftig. Aber auch in Städten teilen sich im Sendungsbereich einer einzelnen Mobilfunkstation – einer sogenannten Mobilfunkzelle – mehr Menschen die Bandbreite dieser Station, was die Downloadraten ebenfalls um ein Vielfaches verlangsamt. Mehr als 50 Megabits pro Sekunde sind auch dort eher die Ausnahme als die Regel. Im Vergleich zum Vorgängerstandard 3G/UMTS sorgte LTE/4G zwar für einen deutlichen Geschwindigkeitssprung in der Entwicklung des mobilen Internets, stößt allerdings bei modernen, datenintensiven Anwendungen wie autonomes Fahren, automatisierte Fertigungsverfahren oder digitale Telemedizin schnell an die Grenzen.
5G – mehr Geschwindigkeit für das mobile Internet
Mit dem geplanten Mobilfunkstandard 5G soll sich das ändern: Mit Downloadraten von bis zu 10.000 Megabits pro Sekunde verspricht dieser ein deutlich schnelleres Internet. Der oben erwähnte 3D-Film lässt sich damit unter Idealbedingungen in sechs Sekunden statt in sechs Minuten herunterladen. Gleichzeitig soll 5G die Latenz – also die Verzögerungszeiten bei der Nutzung – stark senken. Gab es bei LTE/4G noch Latenzzeiten von bis zu zehn Millisekunden, so sollen sie bei 5G auf etwa ein bis drei Millisekunden sinken. Die hohen Geschwindigkeiten und kurzen Latenzzeiten machen eine Weiterentwicklung der Digitalisierung und des Internets der Dinge erst möglich. Darüber hinaus erhöht 5G die Nutzerkapazitäten pro Funkzelle und sorgt damit für eine bessere Vernetzung von Geräten, Maschinen und anderen internetfähigen Objekten. Zudem soll 5G zehnmal weniger Energie verbrauchen als LTE und damit schonender für Batterien sein.
Fortschritt für Industrie 4.0 und Digitalisierung
Das besondere Potenzial von 5G liegt in echtzeitkritischen Anwendungen, was vor allem für industrielle und technische Bereiche relevant ist. Mithilfe des Standards sind neue Nutzungsmöglichkeiten und Geschäftsmodelle für das mobile Internet denkbar: Etwa ein sicheres Verkehrssystem mit autonom fahrenden Autos und vernetzten Ampeln, die in Echtzeit miteinander kommunizieren und Informationen austauschen. In der industriellen Fertigung könnte der neue Standard die Anzahl der verbundenen Geräte und Werkteile auf mehrere hunderttausend pro Funkzelle steigern. Zudem bieten 5G-Netze neue drahtlose Optionen für bisher leitungsgebundene Anlagensteuerungen. Auch im Bereich E-Health werden mit 5G neue Einsatzbereiche für digitale Technologien möglich. So könnten Rettungswägen die Vitaldaten von Patienten noch auf dem Weg zum Krankenhaus in Echtzeit an die dortigen Ärzte übertragen.
Als eines der größten Industrieländer mit weltweit führenden Unternehmen in den Bereichen Maschinenbau, Medizintechnik, Automotive und vielen anderen Branchen, ist für Deutschland die Einführung von 5G besonders wichtig. Dementsprechend hohe Priorität hat die Bundesregierung dem Thema eingeräumt und mehrere Forschungsinitiativen gestartet. Beispielsweise „5G: Industrielles Internet“ und „5G: Taktiles Internet“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, in denen 5G-Technologie für industrielle Umgebungen, Land- und Baumaschinen sowie Straßenverkehr getestet wird.
Noch ist all das jedoch Zukunftsmusik, Experten rechnen mit der Marktreife der Technologie bis 2020. Der Bund plant eine flächendeckende Verbreitung in Deutschland bis 2025. Zu den größten Herausforderungen bis dahin zählt einerseits die Entwicklung gemeinsamer Industrienormen, Standards und Schnittstellen, damit die vielen unterschiedlichen Technologiesysteme miteinander kommunizieren können. Darüber hinaus ist ein Ausbau des Glasfasernetzwerkes in Deutschland dringend geboten, da 5G-Basisstationen Glasfaserverbindungen voraussetzen.