Welchen Nutzen bringt 5G
5G-Typen für unterschiedliche Anwendungen
Als Erstes halten wir fest: Es gibt nicht „das eine“ 5G-Mobilfunknetz. Vielmehr handelt es sich um drei Varianten einer Technologie, wobei jede einzelne für sich unterschiedliche Vorteile und jeweils eigene erweiterte Funktionen mit sich bringt.
Die einzelnen 5G-Typen verteilen sich auf unterschiedliche Frequenzbereiche, in denen die Funkübertragungen stattfinden. Diese werden als Low-Band-5G, Mid-Band-5G sowie High-Band-5G bezeichnet. Die Unterschiede dieser Varianten beziehen sich auf die speziellen Eigenschaften des jeweiligen Frequenzspektrums. Im Grunde sind diese Eigenschaften der einzelnen 5G-Typen nichts Neues, denn sie bauen auf bereits genutzte Funktionen früherer Mobilfunkstandards wie LTE und UMTS auf. Die drei 5G-Typen und deren Vorteile verdienen durchaus eine Beachtung, weil sie speziell im IoT-Bereich in Unternehmensnetzwerken Techniken und Anwendungen ermöglichen, die nur 5G bieten kann.
Die drei 5G-Typen und ihre Unterschiede
Low-Band-5G
Das 5G-Low-Band kann am ehesten mit dem 4G-LTE-Standard verglichen werden, da es dieselben Frequenzbereiche nutzt. Hierfür werden die Kanäle verwendet, auf denen die früheren analogen TV-Sender gearbeitet hatten und die nach deren Abschaltung für Mobilfunkanwendungen umgewidmet wurden. Low-Band bedeutet jedoch nicht, dass es weniger effizient ist als seine LTE-Vorgänger, sondern es können hier rund zehnmal schnellere Datenübertragungsraten wie bei 4G verwirklicht werden. Hinzu kommt, dass sich in diesem Frequenzbereich große Entfernungsbereiche abdecken lassen, wie sie auch für TV-Sender notwendig waren. Als Low-Band werden Frequenzbereiche unterhalb von 1 GHz bezeichnet. In Deutschland kommt der Bereich zwischen 700 und 800 MHz zum Einsatz. Die Vorteile von Low-Band-5G sind also große Reichweiten, wie sie auf dem flachen Land mit wenigen Basisstationen benötigt werden, dafür ist die Datenübertragung nicht so schnell wie in den Mid- und High-Band-Bereichen.
Mid-Band-5G
Der Mid-Band-Bereich im 5G-Netz ist etwas komplexer, aber nicht der populärste der drei 5G-Typen. Das Mid-Band ist im weitesten Sinne in einem Bereich unterhalb von 6 GHz angesiedelt. In Deutschland liegt Mid-Band-5G im Bereich um 2 GHz, in dem bis vor Kurzem das inzwischen abgeschaltete UMTS-Netz (3G) betrieben wurde. Zusätzlich kommt das Band zwischen 3,4 und 3,6 GHz zum Einsatz, für industrielle Anwendungen ist der Bereich oberhalb von 3,7 GHz reserviert. Die Mid-Band-Spektren ermöglichen eine etwa fünfmal so hohe Datenrate des Low-Band-Bereichs. Dadurch lassen sich hier größere Datenmengen transportieren, jedoch ist die Reichweite eher begrenzt und die Durchdringung von Gebäuden funktioniert nicht optimal.
High-Band-5G
Das High-Band-Spektrum im 5G-Bereich kann als das Gegenteil von Low-Band-5G bezeichnet werden. Hier sind zwar nur sehr geringe Reichweiten möglich, dafür können extrem hohe Geschwindigkeiten realisiert werden. In Deutschland kommt der sogenannte Millimeterwellenbereich zwischen 24 und 27 GHz zum Einsatz, dieses Bandsegment ist laut Frequenzzuweisung der Bundesnetzagentur für „lokale und breitbandige Frequenznutzungen“ vorgesehen. Das spezielle Merkmal der Millimeterwellen – große Bandbreiten und Übertragungskapazitäten – haben das Interesse an 5G überhaupt erst stark anwachsen lassen. Die wesentliche Einschränkung: Zwischen den beteiligten Funkpartnern ist eine Sichtverbindung zwingend erforderlich und Mauern können nicht durchdrungen werden. Selbst starker Regen kann die Ausbreitung von Millimeterwellen beeinträchtigen. Daher wird High-Band-5G vorzugsweise bei industriellen IoT-Anwendungen verwendet, beispielsweise in Montagehallen. Aber auch die Nutzung von klassischen Mobilfunkanwendungen in eng besiedelten Regionen, etwa in Einkaufszentren, ist denkbar. Wenn man sich für die allgemeine Mobilfunkversorgung auf High-Band-5G beschränken müsste, hätte man ein Versorgungsproblem, aber dank moderner Technologien wie Dynamic Spectrum Sharing ist es möglich, alle drei 5G-Typen im selben Frequenzbereich zu nutzen.
Spezielle 5G-Funktionen und ihre Vorteile
Dynamic Spectrum Sharing ist eine einzigartige Funktion, die die drei 5G-Typen miteinander teilen können. Weitere Funktionen, die 5G bietet, sind eine extrem niedrige Latenz von nur wenigen Millisekunden, IoT-Funktionalitäten sowie ein erweitertes mobiles Breitband, das den Anwendern insbesondere von mobilen Endgeräten zugutekommt.
Dynamic Spectrum Sharing (DSS)
Mit dem Abschalten der bisherigen 3G-Netze können mittels Dynamic Spectrum Sharing die 5G-Frequenzspektren mit denen von 4G-LTE geteilt werden. Waren bei den älteren Mobilfunkstandards ihre Frequenzbereiche noch exklusiv zugewiesen, so können 4G und 5G ihre Spektren gemeinsam nutzen, was zur Frequenzökonomie beiträgt. Dadurch müssen sich Mobilfunkbetreiber nicht auf ein spezielles Frequenzband festlegen: Die 4G-Technologie kann jederzeit um 5G erweitert werden.
Geringe Latenz
Alle 5G-Typen unterstützen Datenübertragungen mit extrem niedrigen Latenzzeiten. Dies ermöglicht schnelle Reaktionen auf Anfragen, wie sie bei Automationsanwendungen sowie lippensynchronen Videoübertragungen in Echtzeit notwendig sind. Durch geringe Latenzen kann unmittelbare Remote-Kommunikation realisiert werden, wie sie beispielsweise bei der Videoüberwachung gebraucht wird.
IoT-Funktionen
5G macht eine umfassende Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) möglich, also die Fähigkeit von etwa Maschinen, Sensoren, Regeleinheiten ohne menschliches Eingreifen miteinander zu kommunizieren. Genau diese Fähigkeiten kennzeichnen das Internet of Things (IoT). Hier ist insbesondere das Narrowband-IoT zu nennen, das mit extrem niedrigem Stromverbrauch die Batterielebensdauer zu verlängern hilft. So kann eine Batterie eines IoT-Sensors dank 5G bis zu zehn Jahre lang halten.
Erweitertes mobiles Breitband
Wie es die Bezeichnung bereits ausdrückt, kann ein erweitertes mobiles Breitband im 5G-Netz schnelle Datenübertragungen realisieren. Dies ermöglicht vor allem im Unternehmensumfeld Kostensenkungen, da man bei einem flächendeckenden 5G-Einsatz auf herkömmliche Netzverbindungen verzichten kann. Experten prognostizieren bereits, dass die heutige WLAN-Technologie durch 5G verzichtbar wird.
Fazit
5G macht das Mobilfunknetz nicht nur schneller, sondern wartet auch mit spannenden Features auf. Und nicht zuletzt überzeugt 5G auch durch interessante Sicherheitsaspekte, die in den herkömmlichen Mobilfunknetzen fehlen und diese anfällig für Hackerangriffe machen, sodass erst 5G als zukunftsträchtige Netztechnologie für industrielle Anwendungen relevant wird.