5G - Das fünfte Element

Verzögerungsfreies Streaming in 4K und schnellere Downloadgeschwindigkeiten für Privatpersonen oder autonomes Fahren im deutschen Straßenverkehr – noch sind diese Vorstellungen, die hauptsächlich den Privatbereich betreffen, Visionen für eine 5G-Zukunft.

 Interaktion, rasanter Datenverkehr und die Verarbeitung von Big Data – wenn Sie einen Blick in den Bereich Industrie 4.0 werfen, entdecken Sie hier bereits das transformierende Potential des 5G-Standards.

 Doch was hat es mit der fünften Generation des Mobilfunks auf sich? Wo sind die Unterschiede zwischen 5G und 4G? Welche Anwendungsgebiete sind für 5G denkbar? Auf welche Chancen und Risiken müssen sich kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) bei der 5G-Nutzung gefasst machen? Was müssen Sie berücksichtigen, wenn Sie 5G in Ihrem Unternehmen etablieren wollen? Finden wir es heraus.

 "5G steht für die fünfte Generation Mobilfunk – nach 2G, 3G und 4G. Bei 2G ging es um Sprach- und Textnachrichten. Bei 3G um das mobile Internet und 4G mobiles Video-Streaming. 5G ermöglicht den Beginn einer nahezu perfekten Verschmelzung von digitaler Realität und physikalischer Wirklichkeit. Warum nahezu perfekt? Weil nahezu latenzfrei. Bei 5G geht es um drei Eigenschaften: die hohe Datenrate, die extrem geringen Latenzen und hohe Flächendichte, wenn man viele Dinge in einem Gebiet vernetzen möchte. Die beiden letzten Eigenschaften, geringe Latenz und hohe Flächendichte benötigt vor allem der industrielle Sektor. Die hohen Bandbreiten kommen uns allen zugute.”

– Claudia Nemat, Vorstandsmitglied Technologie & Innovation, Deutsche Telekom

Was steckt hinter 5G?

Die zweite Mobilfunkgeneration – 2G – machte das Telefonieren und das Verfassen von kurzen Nachrichten möglich. Mit 3G war zum ersten Mal Internet auf mobilen Endgeräten möglich und für viele Menschen auf diesen Geräten nutzbar. Die vierte Generation brachte bereits mehr Schnelligkeit und ein höheres Datenvolumen mit sich. Darauf baut die fünfte Generation des Mobilfunks auf. Die Übertragung mobiler Daten wird durch größere Kapazitäten innerhalb einer Mobilfunkzelle revolutioniert. Menschen werden in der Lage sein, mobile Daten noch besser zu nutzen. In Industrie und Logistik sind erste Innovationen dank der hohen Leistungsfähigkeit des schnelleren Mobilfunks möglich.

5G und der weltweit steigende Datenverkehr

Der Datenverkehr nimmt auf der ganzen Welt unaufhaltsam zu. Die größte Herausforderung für viele Netzbetreiber: Der Bedarf an schnellstmöglichen Datenverbindungen muss kontinuierlich und flächendeckend angeboten, ausgebaut und ständig optimiert werden.

Längst nicht mehr kommunizieren Menschen alleine im Internet. Auch Maschinen und Geräte werden in naher Zukunft mitmischen und sich untereinander im Internet der Dinge vernetzen. Stabile und schnell Datenverbindungen müssen nicht nur für den Privatbereich, sondern zukünftig auch für den Industriebereich angeboten werden. Nur so können Produktionsprozesse erfolgreich automatisiert werden.

5G: Der Kommunikations- oder Mobilfunkstandard? Beides!

Wie bereits erwähnt, verbessert die fünfte Generation weitaus mehr als nur den Mobilfunk. 5G schafft digitale Verknüpfungen zwischen Menschen und Maschinen. Dafür braucht es leistungsstarke Netze und eine entsprechend stabile und sichere Infrastruktur. Für diese digitale Kommunikation braucht es Transportwege für Daten, die schnelle Übertragungen dauerhaft ermöglichen.

5G ist damit Kommunikations- und Mobilfunkstandard zugleich. Die fünfte Generation des Mobilfunks wird eine Grundlage für viele unterschiedliche Anwendungsgebiete sein – bei all diesen Anwendungen steht Datenkommunikation im Zentrum.

Was unterscheidet 5G von 4G?

Vergleicht man die fünfte mit der zweiten oder dritten Generation, ist der Entwicklungssprung deutlich erkennbar. Den Sprung zwischen 5G und 4G sieht man nur, wenn man genau hinschaut. Die fünfte Generation des Mobilfunks schaffte einen signifikanten Sprung in Sachen Schnelligkeit und Datenvolumen im Vergleich zu der vierten Generation.

LTE – die Abkürzung für Long Term Evolution – deckt derzeit die Geschwindigkeit des Netzes für die Bedürfnisse von privaten Nutzern und die meisten alltäglichen Anwendungen, mobiles Streaming oder der Datenaustausch per Messenger, ab. Der Download größerer Datenmengen ist kein Problem. In diesem Kontext wird 5G eine Ergänzung zu diesem bestehenden Netz sein. Werden zukünftig beide Technologien genutzt, könnte das nicht nur größere Kapazitäten, sondern auch noch schnellere Netzwerkgeschwindigkeiten bedeuten.

5G: Schnelligkeit ist nur einer von drei entscheidenden Faktoren

Der Maßstab für die Leistungsfähigkeit eines Netzes ist die Geschwindigkeit – in diesem Kontext wird sie auch als Bandbreite oder Verbindungsgeschwindigkeit bezeichnet. Hierbei ist die digitale Datenmenge gemeint, die in einem bestimmten Zeitraum über einen bestimmten Kanal zwischen zwei Endgeräten ausgetauscht wird. Diese Geschwindigkeit wird mit Bit pro Sekunde (Abkürzung bit/s) angegeben und gemessen. Kilobit, Megabit, Gigabit und Terabit werden denkbar, sobald die Dimension der Datenmenge zunimmt.

 Im Jahr 2018 hatte die Telekom auf der IFA ein 5G-Netz in Betrieb. Während der Nutzung im Verlauf der Messe wurden bis zu drei Gigabit pro Sekunde gemessen. Im Idealfall könnte die Geschwindigkeit eines solchen Netzes – unter den besten Voraussetzungen – bis zu zehn Gigabit pro Sekunde betragen.

 Doch Schnelligkeit ist nicht alles und bei Weitem nicht der entscheidende 5G-Faktor. Weitaus wichtiger ist das Zusammenspiel zwischen Schnelligkeit, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit.

Auf die geringe Latenzzeit kommt es an

Dieser Begriff beschreibt die Zeitspanne, in der eine Nutzeraktivität über ein mobiles Endgerät eine Nachfolgereaktion auf einem anderen Gerät auslöst. Wenn der Traum vom autonomen Fahren irgendwann Realität werden soll, muss gewährleistet werden, dass die Übertragung von Daten und Reaktionen in Echtzeit erfolgen – denn Entscheidungen in Sachen Fahrsicherheit müssen innerhalb weniger Sekunden getätigt werden. Ohne eine schnelle Reaktionszeit käme ein autonomes Fahrzeug nicht rechtzeitig zum Stehen oder würde einem Hindernis zu spät ausweichen. In einem LTE-Netz liegt die Latenz bei etwas 50 Millisekunden – 5G wird unter dieser Zeitspanne liegen.

Auch für die Industrie 4.0 ist die Kombination aus geringer Latenz und hoher Verbindungsgeschwindigkeit ein wichtiger Erfolgsfaktor. Einmalige Spitzenleistungen reichen nicht aus. Für Zuverlässigkeit braucht es garantierte Reaktionszeiten.

Die Anwendungsgebiete von 5G

Eine weltweite Kooperation aus Gremien, die sich für die Standardisierung im Mobilfunk einsetzt, das sogenannte 3rd Generation Partnership Project (3GPP) hat für die 5G-Nutzung die drei folgenden Anwendungsmöglichkeiten definiert:

• enhanced Mobile Broadband (eMBB): Darunter fallen alle Anwendungen, die eine große Menge an Nutzerdaten in einer bestimmten Zeit übertragen oder verarbeiten müssen. Mit eMBB soll es möglich sein, eine Datenrate von 10 bis 20 Gigabit pro Sekunde nutzen zu können. Hochauflösende Videos könnten aus dem Netz problemlos gestreamt werden. Echtzeitanwendungen von Virtual- und Augmented Reality wären denkbar.
• massive Machine Type Communications (mMTC): Hier werden viele Geräte oder Komponente der Machine-to-Machine-Kommunikation im Rahmen einer oder mehrerer Anwendungen miteinander zu einem Internet der Dinge vernetzt. Diese Anwendung kommt beispielsweise bei Produktionsrobotern in Fabriken und/oder in der Logistik zum Einsatz.
• ultra Reliable and Low Latency Communications (uRLLC): Der Fokus liegt hier aus ausfallsichere Kommunikation. Geringe Latenzen werden vor allem von Anwendungen benötigt, die zeitkritisch agieren. Anwendungen wie autonomes Fahren, eHealth, ferngesteuerte Chirurgie, Cloud Robots aus der Automobilbranche, der Medizintechnik und dem Maschinen- und Anlagenbau benötigen diese geringe Latenz, um überhaupt erst funktionieren zu können.

5G: Chancen und Risiken für KMU

Wenn sich kleine und mittelständische Unternehmen die fünfte Generation des Mobilfunks anschaffen wollen, müssen sie mit hohen Anschaffungskosten sowie Kosten für die Wartung rechnen. Allerdings fallen solche Kosten für viele (neue) Technologien an. Doch wer wettbewerbsfähig bleiben will, hat keine andere Wahl, als sich anzupassen und den Technologiesprung mitzumachen. Zwar sollten KMU die Risiken bedenken. Sich die Chancen vor Augen zu führen und diese gründlich für sich und sein Unternehmen abzuwägen, ist vielleicht noch wichtiger.

Chancen:

• KMU profitieren von der engen Vernetzung, der Kommunikation und den sicheren Austausch zwischen Maschinen im Produktionsbereich und den Werkshallen. Das Resultat können Produktivitätsschübe, das Erzielen hoher Umsätze und Gewinne mit möglichst geringen Kosten – der Automatisierungsgrad führt zur Reduktion der Betriebskosten – sein.
• Kleine und mittelständische Unternehmen in der Industrie könnten in absehbarer Zeit auf Kabel(verbindungen) verzichten und auf mobile Roboter für eine noch flexiblere und kabellose Fertigung setzen.
• In der Landschaft wäre die Echtzeitanalyse von Feldern und Pflanzen denkbar. Entsprechend gesammelte Daten und Informationen könnten weiterverarbeitet und optimierte landwirtschaftliche Maßnahmen genutzt werden.
• Mit dem passenden Equipment würde Remote Maintenance, das Warten und Reparieren mittels Augmented und Virtual Reality, eine Alternative zu umständlichen Reparaturabläufen werden.

Risiken:

• Beton, Holz oder Stein können die Verbindung und die Datenübertragung unterbrechen. Um dieses Problem zu beheben, müsste das Signal verstärkt werden.
• Die Verstärkung des Signals kann negative gesundheitliche Auswirkungen auf Mensch und Tier haben.

Kleine und mittelständische Unternehmen können viele Chancen ergreifen und für sich nutzen – solange sie die Risiken im Auge behalten und entsprechende Maßnahmen ergreifen.

Lohnt sich der Einsatz von 5G für Ihr Unternehmen?

Diese Fragen können Sie sowie kleine und mittelständische Unternehmen einfacher für sich beantworten, wenn Sie auf die folgenden Aspekte achten:

• Für welchen konkreten Anwendungsfall benötigen Sie ein 5G-Netz? Daraus leiten Sie dann die technischen Anforderungen ab.
• Kann 5G die Leistungsanforderungen Ihres Anwendungsfalls abdecken? Vielleicht gibt es Alternativen, die Sie noch nicht berücksichtigt haben. Erstellen Sie einen Überblick zu gängigen Funkübertragungstechniken und stellen Sie diese 5G gegenüber. Auf diese Weise finden Sie heraus, ob Sie ein 5G-Netz unbedingt benötigen.
• Wie hoch sind die finanziellen Ressourcen, die Sie in die Anschaffung und Wartung eines 5G-Netzes stecken müssen? Die Kosten können Sie auch für die in Ihrem Überblick bereits genannten Funkübertratungstechniken anführen – das macht den Vergleich noch einfacher. Betrachten Sie neben den einmaligen Kosten – Anschaffung und Installation – auch die laufenden Kosten, die Sie im Rahmen eines Vertrages zu zahlen haben.
• Welchen Einfluss hat 5G auf Ihre Leistungen und Angebote? Ordnen Sie Ihren Anwendungsfall in Ihr bestehendes Leistungsangebot ein – die Zuordnung kann mithilfe unterschiedlicher Kategorien wie Services für unterschiedliche Märkte oder Geschäftsbereiche erfolgen. Wie hängen die Leistungserbringung für Ihre Anwendungen mit der Datenübertragung zusammen? Wie starken hängen Ihre Leistungen von einer starken Bandbreite und geringer Latenz ab?
• Mit der letzten Frage haben Sie auch einen Blick auf den Einfluss von 5G auf andere Bereiche und Leistungen in Ihrem Unternehmen geworfen. Statt einem einzigen Anwendungsfall, haben Sie es mit mehreren Anwendungsfällen und -möglichkeiten zu tun. Die Bewertung Ihrer Investition sollten eingeplante Innovationen und mögliche Innovationssprünge berücksichtigen.

Die Erkenntnisse, die Sie aus diesen Fragen gewonnen haben, können zu überraschenden oder ernüchternden Ergebnissen führen. Der Einsatz der fünften Generation des Mobilfunks ist in vielen Bereichen denkbar, aber nicht immer notwendig.