Die Zukunft von 5G: Was Sie von dieser transformativen Technologie erwarten können

Seit ihrer Einführung im Jahr 2019 haben 5G-Mobilfunknetze sowohl in Bezug auf Verfügbarkeit als auch auf Anwendungsfälle zugenommen. Apple war einer der ersten Hersteller, der 2020 die Akzeptanz von 5G testete, indem er sein neuestes iPhone mit 5G-Kompatibilität anbot. Das öffnete Schleusen, und heute werden bis zu 62 % aller Smartphones mit 5G-Konnektivität hergestellt. Auch die Zahl der Netze wächst weiter, da viele beliebte Internet Service Provider (ISPs) wie Verizon, Google und AT&T 5G sowohl für Privathaushalte als auch Unternehmen anbieten.

Aber wie sieht die Zukunft aus? 5G ist als disruptive Technologie bezeichnet worden – in Bezug auf die Art der Veränderungen, die sie mit sich bringt, vergleichbar mit künstlicher Intelligenz (KI), maschinellem Lernen (ML) und dem Internet der Dinge (IoT). Wie viel davon ist wahr und was ist nur Hype? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns zunächst ansehen, wie 5G funktioniert und was es von anderen Technologien unterscheidet.

5G (Mobilfunktechnologie der fünften Generation) ist ein neuer Standard für Mobilfunknetze, der 2018 vom 3rd Generation Partnership Project (3FPP) entwickelt wurde, um die bisherigen Standards 3G, 4G und 4G LTE zu ersetzen. Ziel war die Definition eines neuen Standards für Geräte und Anwendungen, die mit 5G-Netzen kompatibel sind. Wie seine Vorgänger nutzt auch 5G Funkwellen zur Datenübertragung. Aufgrund von Verbesserungen bei Latenz, Durchsatz und Bandbreite können 5G-Netze jedoch viel schnellere Download- und Upload-Geschwindigkeiten erreichen, was ihnen ein viel breiteres Anwendungsspektrum bietet.

Aufgrund technologischer Verbesserungen wurde 5G in mehreren Branchen für sein transformatives Potenzial gelobt. Das liegt vor allem an seiner Fähigkeit, große Datenmengen zwischen verbundenen Geräten mit nie zuvor erreichten Geschwindigkeiten schnell und sicher zu übertragen. Seit der Erfindung des mobilen Breitbands und seiner schrittweisen Ausweitung in jeden Winkel des Arbeits- und Privatlebens ist die von den Netzen und den damit arbeitenden Mobilgeräten generierte Datenmenge exponentiell gestiegen. Heutzutage benötigen einige Technologien (z. B. KI und ML) zu viele Daten, um mit der Geschwindigkeit ausgeführt zu werden, die frühere Generationen drahtloser Netzwerke boten. 5G hingegen eignet sich mit seinen sehr hohen Geschwindigkeiten und Hochfrequenzen (24 GHz – 40 GHz) gut für Anwendungen, die einen schnellen und sicheren Zugriff auf große Datenmengen erfordern.

Einige der wichtigsten Unterschiede zwischen 5G und seinen Vorgängern sind Folgende:

• Geringerer physischer Platzbedarf: 5G-Sender sind kleiner als die der Vorgängernetzwerke und die „Zellen“ – die geografischen Bereiche, auf die die Mobilfunktechnologie für die Verbindung angewiesen ist – sind kleiner und benötigen weniger Strom.
• Verbesserte Fehlerquoten: Das adaptive Modulations- und Codierungsschema (MCS) von 5G, ein Schema zur Datenübertragung, ist leistungsfähiger als die in 3G- und 4G-Netzen verwendeten Schemata. Dadurch ist die Blockfehlerrate (Block Error Rate, BER) – die Fehlerhäufigkeit in ihren Netzwerken – viel niedriger.
• Bessere Bandbreite: Durch die Nutzung von mehr Funkfrequenzen als bei früheren drahtlosen Kommunikationsnetzen, einschließlich Low-Band (unter 1 GHz), Mid-Band (1 GHz–6 GHz) und High-Band (24 GHz–40 GHz), kann 5G mehr Geräte gleichzeitig unterstützen.
• Geringere Latenz: Die geringe Latenz von 5G – ein Maß für die Zeit, die Daten benötigen, um von einem Ort zum anderen zu gelangen – ist besser als bei früheren Netzen. Routineaktivitäten wie das Herunterladen einer Datei oder die Arbeit in der Cloud werden viel schneller durchgeführt.

Wie alle anderen Mobilfunknetze ist auch 5G auf „Zellen“ angewiesen, um zu funktionieren. In jeder Zelle ist ein Mobilgerät, z. B. ein Telefon, Laptop oder Tablet, über Funkwellen, die sich zwischen einer 5G-Antenne und einer Basisstation ausbreiten, mit dem Internet verbunden. Die gleiche Technologie, die jede vorherige Generation drahtloser Netze angetrieben hat, unterstützt auch 5G, allerdings mit einigen Verbesserungen. Bemerkenswert ist, dass 5G-Netze Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 oder sogar 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) übertragen – das ist mehr als 100-mal schneller als bei 4G.

Mit der zunehmenden Anzahl von Geräten, die für die 5G-Technologie gebaut werden, steigt auch die Nachfrage nach den Netzwerken selbst. In Nordamerika bieten derzeit alle bekannten Telekommunikationsunternehmen 5G an und decken damit mehr als 200 Millionen Haushalte und Unternehmen ab, wobei sich diese Zahl in den nächsten vier Jahren voraussichtlich verdoppeln wird.

Drei entscheidende Bereiche, in denen die 5G-Technologie ihren Vorgängern überlegen ist:

Neuer RAT-Standard

Der 5G NR-Standard (New Radio) für Mobilfunknetze definiert die nächste Generation der Funkzugriffstechnologie-Spezifikation (RAT) für alle 5G-Mobilfunknetze. Heute sind 45 % der Netzwerke weltweit 5G-kompatibel, wobei diese Zahl laut einem aktuellen Bericht von Ericsson bis Ende des Jahrzehnts auf 85 % steigen wird.

Netzwerk-Slicing-Fähigkeiten

In 5G-Netzen können Telekommunikationsbetreiber mehrere unabhängige virtuelle Netze (zusätzlich zu den öffentlichen) auf derselben 5G-Infrastruktur anbieten, sodass Benutzer mehr Dinge mit größerer Sicherheit als je zuvor aus der Ferne erledigen können.

Private Netze

Zusätzlich zum Network Slicing ermöglicht 5G es den Nutzern, private Netze mit verbesserter Personalisierung und Sicherheit zu erstellen. Unternehmen, die mehr Kontrolle und Mobilität für ihre Mitarbeiter wünschen, setzen zunehmend auf private 5G-Netzarchitekturen statt auf öffentliche Netze.

Das Interesse an 5G-Netzen und den Geräten und Anwendungen, die auf ihnen laufen, ist sowohl bei Verbrauchern als auch bei Unternehmensführern verständlicherweise groß. Laut diesem aktuellen IDC-Whitepaper wurden allein in den USA bis Ende 2023 voraussichtlich fast 120 Millionen 5G-Geräte ausgeliefert – ein Anstieg von 9,3 % gegenüber dem Vorjahr. Bis 2027, dem letzten Jahr, das in dem Bericht behandelt wird, werden voraussichtlich 155 Millionen Einheiten ausgeliefert, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,4 % entspricht.

Obwohl weltweit keine einheitlichen Zahlen verfügbar sind, geht ein Statista-Bericht davon aus, dass die weltweite Verbreitung von 5G-kompatiblen Smartphones im Jahr 2023 bei 59 % liegen wird, wobei diese Zahl bis 2027 voraussichtlich auf über 82 % steigen wird.

Aber was bedeutet dieser Anstieg des Interesses wirklich, wenn man einmal von den Zahlen absieht? Manchmal ist es bei neuen Technologien schwierig, das Reale von der Euphorie zu trennen. Hier sehen Sie einige der Bereiche, auf die sich 5G voraussichtlich auswirken wird, und die wahrscheinlichen Veränderungen, die damit einhergehen werden.

Gesundheitswesen

Im Gesundheitswesen ermöglicht 5G bereits jetzt eine höhere Effizienz, tiefere datenbasierte Erkenntnisse und bessere Behandlungsergebnisse. Die geringe Latenz, die hohe Geschwindigkeit und die erhöhte Bandbreite werden Ärzten dabei helfen, neue Behandlungsmethoden zu entdecken, kritische Eingriffe aus der Ferne mithilfe von Robotern durchzuführen und vor Ort auf Patientendaten zuzugreifen, unabhängig davon, wo sie sich befinden.

Konkret wird 5G auch weiterhin Folgendes leisten:

• es wird die Zahl der IoT-Geräte, die zur Fernüberwachung der Gesundheit von Patienten eingesetzt werden, steigern
• es wird zuverlässige Konnektivität mit Echtzeit-Ergebnissen liefern, die es Fachkräften ermöglichen, schnellere und fundiertere Entscheidungen zur Patientenversorgung zu treffen
• Übertragen Sie HD-Fotos und -Videos – wie Röntgen- und Mammografien – schnell und sicher, damit die Ergebnisse aus der Ferne ausgelesen werden können.

Lieferketten

Mit der zunehmenden Verbreitung der 5G-Konnektivität werden Lieferketten überall von den blitzschnellen Geschwindigkeiten und der erhöhten Zuverlässigkeit profitieren. Da die Netzwerke, von denen der globale Handel abhängt, zunehmend digitalisiert werden, sind sie mehr denn je auf Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungskapazitäten und 5G-Geschwindigkeiten angewiesen, um zu funktionieren. Je stärker eine Lieferkette digitalisiert und automatisiert ist, desto mehr kann 5G genutzt werden, um die Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und die Sicherheit zu erhöhen.

Heute wird 5G bereits in Flughäfen, Häfen, Bahnhöfen und anderen Logistikzentren eingesetzt, die für die Infrastruktur einer Lieferkette von entscheidender Bedeutung sind. Sein Potenzial wurde bisher jedoch kaum ausgeschöpft. Es ist zu erwarten, dass die 5G-Konnektivität bald eine größere Rolle bei der Verbesserung von Mitarbeiter- und Kundenerfahrungen spielen wird. Zu den Programmen, die bereits erprobt werden, gehören IoT-Geräte wie Regalsensoren, die erkennen, wann ein Artikel nicht mehr vorrätig ist, und ihn sofort nachbestellen, Kassen ohne Bediener sowie HD-Kameras und Drohnen, die das Sicherheitspersonal zu ersetzen.

Feste drahtlose Netzwerke

Das Konzept „fester“ Funkverbindungen – Internetverbindungen, die zu Hause oder im Büro ein nahtloses drahtloses Erlebnis über Funkwellen statt über Kabel oder Glasfaser bieten – kann dazu beitragen, mehr Menschen und Orten kostengünstiges Internet zu bringen. In einem festen 5G-Ökosystem wird an einem Haus oder Geschäftssitz eine Antenne angebracht, die mit dem nächstgelegenen 5G-Sender verbunden ist. 5G-Festnetznetze bieten die gleiche Geschwindigkeit, Konnektivität und Zuverlässigkeit wie Glasfaser- oder Kabelverbindungen zu einem Bruchteil der Kosten.

Laut einem kürzlich erschienenen Blog der Weltbank hilft die Bereitstellung von Internetverbindungen – und insbesondere drahtlosen Zugängen – jedes Jahr Millionen von Menschen aus der Armut. Eine 5G-Technologie, die Millionen von Menschen die gleichen Vorteile zu viel geringeren Kosten bieten kann, könnte ein entscheidender Faktor sein und Gemeinden mit Internetverbindungen versorgen, die seit Jahren ohne diese Verbindung leben müssen.

Intelligente Städte

Vielleicht wird sich keine andere Umgebung aufgrund der 5G-Konnektivität so stark verändern wie eine überfüllte Innenstadt, in der der Fußgänger- und Autoverkehr seit langem zu Staus, Luftverschmutzung und Lärmverschmutzung führt. 5G hilft Städten bereits dabei, den Verkehrsfluss und die Luftqualität mit über das IoT vernetzten Sensoren zu verbessern. Die Zukunft wird wahrscheinlich noch viel mehr Innovation in diesem Bereich bringen.

Zu den größten Bereichen, in denen Smart Cities 5G besser nutzen können, gehören KI-Funktionen. Derzeit werden Programme getestet, bei denen 5G-fähige KI in allen Bereichen helfen würde, vom intelligenteren Energiemanagement bis hin zur Weiterleitung von Notrufen. In Wien hilft WienBot, ein KI-Chatbot, Benutzern bei einfachen Problemen wie der Suche nach dem nächsten Trinkbrunnen oder einem Ort zum Abendessen bis hin zu so komplexen Aufgaben wie der Verlängerung ihres Reisepasses und der Beantragung von Reisevisa.

Edge Computing und KI

Und schließlich wird Edge Computing – ein Computing-Framework, das stark auf 5G angewiesen ist, um Berechnungen näher an den Datenquellen durchzuführen – Unternehmen dabei helfen, beispiellose Kontrolle über ihre Daten zu erlangen und Erkenntnisse noch schneller zu gewinnen, als sie es bereits tun. Ein Bereich, in dem Edge Computing besonders gut für Wachstum positioniert ist, ist Cloud Computing, wo KI große Mengen an Strom benötigt, um die Daten zu verarbeiten, die sie analysieren soll. Hier sind die 5G-Konnektivität und -Zuverlässigkeit der Schlüssel zur Wertschöpfung für das Unternehmen. Das Senden von Daten von einem Punkt zu einem anderen in einer Chat- oder Finanzanwendung erfordert beispielsweise zusätzliche Leistung und Ressourcen, die nicht notwendig sind, wenn die Daten an der Quelle analysiert werden.

Schon bald wird es möglich sein, dass Edge Computing die KI-Analyse großer Datenmengen in Echtzeit möglich macht, von Fitness- und Gesundheits-Apps bis hin zu ferngesteuerten Fahrzeugen wie Satelliten und Drohnen. Angesichts seines Potenzials wird die Nutzung von 5G-fähigem Edge Computing schnell zum Standard für die Datenverarbeitung in Unternehmen. Laut diesem Whitepaper von Gartner werden bis 2025 75 % der Unternehmensdaten über Edge Computing verarbeitet werden (zum Vergleich: heute sind es nur 10 %).

Bevor Sie all die potenziellen Möglichkeiten der 5G-Zukunft nutzen können, brauchen Sie eine Plattform, die dafür ausgelegt ist. IBM Cloud Satellite ermöglicht es Ihnen, Anwendungen konsistent in lokalen, Edge-Computing- und Public-Cloud-Umgebungen in einem 5G-Netz bereitzustellen und auszuführen. Und das alles durch eine sichere und überprüfbare Kommunikation innerhalb der IBM Cloud.