Was ist 5G?

5G-Netze nutzen die gleichen Funkfrequenzen wie ihre Vorgänger, die 3G-, 4G- und 4G-LTE-Netze, die bisher von den meisten Mobiltelefonen in aller Welt verwendet wurden. Durch höhere Geschwindigkeit, weniger Latenz und größere Bandbreite verkürzen sich in 5G-Netzen jedoch die Download- und Upload-Zeiten. Zusätzlich zu besserer Konnektivität und mehr Zuverlässigkeit macht es 5G zum naheliegenden Nachfolger von 4G.

Wie die künstliche Intelligenz (KI), das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) und maschinelles Lernen (ML) ist auch 5G eine disruptive Technologie: Sie verändert grundlegend die Interaktion mit dem Internet, den sozialen Medien und Informationen im Allgemeinen. Insbesondere auf die Technologie hat 5G große Auswirkungen, beispielsweise selbstfahrende Autos, Gaming-Systeme und Videostreaming über eine Hochgeschwindigkeits-Netzwerkverbindung.

Da immer mehr Menschen Zugang zum Internet benötigen und immer mehr neue Technologien entwickelt werden, nimmt auch die Menge der erzeugten Daten exponentiell zu. In den kommenden zehn Jahren soll die Menge der täglich generierten Daten um mehrere hundert Zettabyte ansteigen. Die Netzinfrastruktur, auf die 4G-, 4G-LTE- und 3G-Mobilfunknetze angewiesen sind, wird nicht in der Lage sein, diese Menge zu bewältigen. 5G mit seinen enormen Geschwindigkeiten, geringen Latenzzeiten und erweiterten Datenkapazitäten ist für die Anforderungen neuer Technologien wie Smartphones der nächsten Generation gerüstet, die eine 5G-Abdeckung benötigen.

Zwar nutzt 5G die gleichen Funkfrequenzen wie 4G- und 3G-Netze, es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede, durch die diese Technologie vor allem für die Unternehmen überlegen ist, die sie im Rahmen des digitalen Wandels einsetzen möchten.

Die Geschwindigkeiten von 5G betragen das Zehnfache der 4G- und 3G-Netze. Das Herunterladen einer großen Datei oder das Sichern von Daten in der Cloud dauert daher weniger als eine Sekunde anstatt Minuten oder sogar Stunden. Die Datenübertragungsraten von 5G erreichen 20 Gigabit pro Sekunde (GBit/s), mit einer durchschnittlichen Download-Geschwindigkeit von 432 Megabyte pro Sekunde (MB/s). Die Datenraten von 5G, die mobiles Gaming ebenso betreffen wie Chirurgie per Fernzugriff, sind einer der Hauptgründe, warum 5G so transformativ sein wird.

Die 5G-Technologie ist deshalb so schnell, weil sie eine viel geringere Latenz hat als frühere Netze. „Latenz“ bezeichnet die Zeitdauer, in der Daten von einem Punkt zum anderen gelangen. 4G-Netze haben eine Latenz von ca. 200 Millisekunden. 5G-Netze erreichen routinemäßig eine Latenz von nur einer (1) Millisekunde.

Ein weiteres wichtiges Unterscheidungsmerkmal von 5G im Vergleich zu früheren Netzen sind die kleineren Sender, die unauffällig auf Gebäuden, in Bäumen und an anderen Alltagsgegenständen platziert werden können. Die Zellen in 5G-Netzen sind im Wesentlichen so genannte „Kleinzellen“, also Basisstationen, die eine zentrale Rolle bei der Verbindung des gesamten Netzes spielen. Bei der 4G-Technologie gibt es Makrozellen, also Masten und Antennen, die größer sind und mehr Energie benötigen.

Das adaptive „Modulation and Coding Scheme“ (MCS) von 5G, ein Schema, das zum Senden von Daten von WLAN-Geräten verwendet wird, ist eine Verbesserung gegenüber dem MCS, das in 4G- und 3G-Netzen verwendet wird, und sorgt für eine extrem niedrige Blockfehlerrate (Block Error Rate, BER). Wird bei der Fehlerrate in der 5G-Technologie ein bestimmtes Niveau erreicht, senkt der Sender automatisch die Geschwindigkeit so lange, bis auch die Fehlerrate sinkt. Diese Technik reduziert Geschwindigkeit zugunsten der Genauigkeit in Echtzeit, was dazu beiträgt, dass 5G-Netze eine Fehlerrate von nahezu Null haben.

5G-Netze arbeiten mit mehr Bandbreiten als 4G- und 3G-Netze, namentlich Low-, Mid- und High-Band. Erreicht wird dies dadurch, dass die Funkfrequenzressourcen früherer Netze vom Bereich unter 3 GHz auf 100 GHz und mehr erweitert wurden. Durch diese Optimierung funktioniert 5G in einem größeren Bandbreitenbereich, was die Kapazität und den Durchsatz erhöht. Diese technologischen Fortschritte sind der Grund, warum mehr Geräte gleichzeitig in einem einzigen Netz oder einer einzigen Zelle verbunden sein und zur selben Zeit Daten senden und empfangen können.

Wie die 3G- und 4G-Technologie basiert auch 5G auf Mobilfunktechnologie, die ein Sendegebiet in kleinere, geografische Abschnitte unterteilt, die so genannten Funkzellen. Alle drahtlosen 5G-Geräte innerhalb der Grenzen einer Zelle verbinden sich über Funkwellen, eine Basisstation und Antennen mit dem Internet und dem Telefonnetz. Neuere Netze sind schneller und erreichen Download-Geschwindigkeiten von 10 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s), wenn sich nur ein Benutzer im Netzwerk befindet.

Aufgrund seiner größeren Bandbreite kann 5G nicht nur mehr Geräte in einem Netz verbinden, sondern ist auch schneller. Dies verbessert die Qualität von Internetanwendungen, wenn sich viele Benutzer im selben Netz – sogar in derselben Zelle – befinden, wie z. B. in einer dicht besiedelten städtischen Umgebung. Je weiter die 5G-Technologie ausgebaut wird und je mehr Anwendungen sie nutzen, ist damit zu rechnen, dass immer mehr bekannte Internetdienstanbieter wie Verizon, Google und AT&T privates 5G-Internet einführen, wodurch die Anwendungsfälle exponentiell zunehmen. Hier sind einige Merkmale, weshalb 5G einzigartig und gut aufgestellt ist, um die mobile Technologie in Zukunft zu revolutionieren:

Netzwerk-Slicing, oder die Fähigkeit von Netzbetreibern, mit der 5G-Technologie zahlreiche unabhängige virtuelle Netze in derselben Infrastruktur einzurichten, hat viele potenzielle Geschäftsanwendungen. Mit Netzwerk-Slicing können mehrere 5G-Netzfunktionen gebündelt und nach Anwendungsfall oder Geschäftsmodell gruppiert werden. So erhalten die Benutzer zuverlässigere Drahtlos-Funktionen auf dem Gerät ihrer Wahl.

5G-Netze verfügen über eine einzigartige Luftschnittstelle, die speziell für diese neue Technologie entwickelt wurde und als 5G NR (New Radio) bezeichnet wird. Dies bezieht sich auf eine neue Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology, RAT), die vom 3rd Generation Partnership Project (3GPP) speziell für den Einsatz in 5G-Mobilfunknetzen entwickelt wurde. 5G NR sollte der neue globale Standard für Mobilfunknetze sein und wurde Ende 2018 erstmals kommerziell eingeführt. Mittlerweile stellen viele Mobilfunknetzbetreiber 5G-NR-Netze bereit und zahlreiche Technologiehersteller entwickeln ihre Mobilgeräte so, dass sie mit 5G NR kompatibel sind. Laut einem aktuellen Bericht von Ericsson (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) waren Ende 2023 weltweit 45 % der Netze 5G-kompatibel. Diese Zahl wird bis zum Ende des Jahrzehnts voraussichtlich auf 85 % ansteigen.

Private 5G-Netze ähneln öffentlichen Netzen, bieten ihren Besitzern jedoch erweiterte Personalisierungsmöglichkeiten. Beispielsweise können sie den Zugang beschränken und ein lizenziertes oder nicht lizenziertes drahtloses 5G-Spektrum nutzen. Privates 5G wird bei Unternehmen auf der ganzen Welt zunehmend beliebter, da sie damit alle Vorteile der 5G-Technologie in einem geschlossenen, begrenzten Umfeld nutzen können, beispielsweise in einer Industrieanlage, einem Bürogebäude, auf einem Universitätscampus, Flughafen usw. Im Vergleich zu einem öffentlichen Netz können in einem privaten 5G-Netz alle Geräte, Services und Anwendungen auf hochgradig private, sichere und effiziente Weise verwaltet werden.

Im Vergleich zu früheren Netzgenerationen bieten 5G-Dienste viele Verbesserungen bei der drahtlosen Technologie. Hier sind einige der Vorteile, die Unternehmen dadurch nutzen können:

Mit dem weiteren Ausbau der 5G-Technologie wird ihr Potenzial, das Wirtschaftswachstum anzukurbeln und die Konnektivität zu verbessern, quasi grenzenlos. Hier sind einige der ambitionierteren Möglichkeiten, wie die 5G-Technologie unsere Welt verändern könnte:

Ob Sie in einer dicht besiedelten städtischen Umgebung oder eher ländlich leben: Die Fähigkeit von 5G, Informationen von IoT-Geräten (die mit dem Internet verbunden sind) zu erfassen, wird aller Wahrscheinlichkeit nach Ihren Alltag verbessern. Stadtplaner, Rettungskräfte und viele andere erhoffen sich von der 5G-Konnektivität in den kommenden Jahren, dass der Verkehr eingedämmt, die Planung verbessert, die Luftverschmutzung verringert und generell der Lebensalltag verbessert wird.

In der Gesundheitstechnologie ermöglichen 5G-Netze Fortschritte bei der Chirurgie per Fernzugriff, datenbezogenen Erkenntnissen und der Patientenversorgung. Durch die geringe Latenz von 5G können beispielsweise Echtzeitinformationen per HD-Video ausgetauscht werden, wodurch Operationen per Fernzugriff üblicher werden können. Mithilfe der Echtzeitüberwachung durch IoT-Geräte in 5G-Netzen können Patienten besser versorgt werden, auch wenn sie nicht unter der direkten Aufsicht der entsprechenden Ärztin stehen.

5G wird die Fähigkeit von Unternehmen, ihre Umwelt-, Sozial- und Unternehmensziele (ESG) wie CO2-Emissionen, Arbeitssicherheit, Lieferketten und vieles mehr zu überwachen, erheblich verbessern. Einer der vielen Vorteile von 5G ist die Fähigkeit, Informationen im Vergleich zu seinen Vorgängern mit relativ geringen Energiemengen zu übertragen. Die 5G-Technologie wird auch die Entwicklung von Elektrofahrzeugen, intelligenten Gebäuden und Remote-Arbeit fördern, was nachweislich CO2-Emissionen reduziert.