5G Technologie - Die nächste Generation der Mobilfunktechnologie

5G Technologie - Die nächste Generation der Mobilfunktechnologie


5G ist eine neue Mobilfunktechnologie, die noch schnellere Reaktionszeiten erlaubt. Damit können Geräte, Sensoren und Objekte im „Internet der Dinge“ in Echtzeit miteinander kommunizieren. Durch die Nutzung dieser Mobilfunktechnologie sind wir in der Lage, mehr Objekte effizienter an das Internet anzubinden.

Das 5G-Netzwerk steht für die Weiterentwicklung von Mobilfunktechnologien und ist der Nachfolger von 4G (LTE Advanced). Die neue Technologie wird ab 2020 eingeführt und soll ab 2025 überall in Deutschland verfügbar sein. Durch 5G sollen Objekte, Industrien, Menschen, Häuser, Fabriken und Städte noch besser vernetzt werden können – das „Internet of Everything“ wird realisierbar. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) hat 2016 die „5G-Initiative für Deutschland“ gestartet. Diese verfolgt das Ziel, Deutschland zum Leitmarkt für 5G-Anwendungen zu entwickeln (Quelle: 5G-Strategie für Deutschland, S. 2). Fakt ist, dass immer mehr Objekte mit dem Internet verbunden werden. Eine Untersuchung des Telekommunikationsunternehmens Cisco ergab, dass allein in Deutschland 2020 etwa 800 Millionen vernetzte Geräte existieren werden (Quelle: Cisco 2016, Pressemitteilung von 07.06.2016). Die Gigabitgesellschaft Deutschland benötigt langfristig neue Technologien zur Datenübertragung, die mit 5G realisiert werden sollen.

Die Evolution der Mobilfunktechnologien

Durch die stetige Weiterentwicklung von Datenübertragungstechnologien entstehen neue Funktionen für die Nutzer. Alles begann in den 1970er Jahren mit der ersten Generation (1G), wodurch die ersten mobilen Telefongespräche möglich wurden. Die Kosten für diese Telefonate waren sehr hoch, so dass sich nur Nutzer aus höheren Einkommensschichten Mobilfunk leisten konnten. Durch die Weiterentwicklung entstand die zweite Generation (2G) mit dem Ziel, den Mobilfunk allen Menschen zugänglich zu machen. Durch 2G war es erstmals möglich, Datendienste anzubieten – wie zum Beispiel Kurznachrichten (SMS). Im weiteren Verlauf wurde die dritte Generation (3G) der Mobilfunktechnologie entwickelt. Durch diese Technologie konnten erstmals mobile Internetdienste auf Endgeräten wie Smartphones verwendet werden. Die Übertragung von Daten und die Vernetzung von Menschen über das mobile Internet waren das Ziel. 2010 wurde die 4G-Technologie eingeführt, durch die der mobile Internetzugriff mit einer hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit für die breite Masse erschwinglich wurde.


Quelle: wikipedia.org

2020 soll die 5G-Technologie alles miteinander verbinden und somit das „Internet of Everything“ realisieren. Das Internet of Everything steht für die Verknüpfung von Menschen, Objekten, Prozessen und Daten über das Internet. Neue Möglichkeiten entstehen durch die in „Echtzeit“ kommunizierende Mobilfunktechnologie vor allem in drei Bereichen: „Enhanced Mobile Broadband“ (eMBB/Bereitstellung von großen Datenraten mittels bereiteren Frequenzbereichen), „massive Machine Type Communications“ (mMTC/Verknüpfung von extrem vielen Maschinen oder Objekten zur Kommunikation mit sehr guter Energieeffizienz) und „Ultra-Reliable and Low Latency Communications“ (URLLC/zuverlässige Datenübertragung mit geringen Latenzzeiten für eine Echtzeitdatenübertragung für sicherheitskritische Anwendungen). Die untere Abbildung des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur visualisiert Anwendungsbereiche der 5G-Technologie.


Quelle: bmvi.de - 5G-Strategie für Deutschland 

Vorteile von 5G im Vergleich zu 4G

  • Schnellere Datenübertragung: Datenraten von bis zu 10 Gbit/s für eMBB
  • Niedrigere Latenzzeiten (Ansprech- bzw. Kommunikationszeit zwischen Objekten): Latenzzeiten liegen unter 1 Millisekunde (End-to-End-Kommunikation) für URLLC
  • Geringerer Energieverbrauch: 90 % geringerer Stromverbrauch für mMTC
  • Gleichzeitiges Ansprechen mehrerer Objekte: Echtzeitkommunikation zwischen mehreren Objekten für mMTC

 

5G und Industrie 4.0

Mittels der 5G-Technologie können Produktionssysteme energieeffizienter, schneller und mit einer hohen Reichweite zu einem Wertschöpfungsnetzwerk verbunden werden. Industrie 4.0 verlangt einen durchgängigen Datenverkehr zwischen allen Teilnehmern im Produktionsprozess, wie beispielsweise Mensch, Maschine, Transportsystem oder Roboter. Die Anlagen können durch die geringen Latenzzeiten in Echtzeit kommunizieren und die vielen Produktionsdaten werden problemlos in wenigen Millisekunden übertragen. Große Datenmengen werden durch Programme bearbeitet und zeiteffizient zurück an die Produktionssysteme gesendet, wodurch die Produktivität steigt. Durch die Möglichkeit, mittles synchronisierter Daten einen digitalen Zwilling in Echtzeit zu realisieren, entstehen neue Funktionen, wie beispielsweise „Condition-Monitoring“ (Zustandsüberwachung) für eine vorausschauende Wartung. Gleichzeitig können sich Prozesse dynamisch anpassen, wodurch die Flexibilität in der Smart Factory steigt.

Ältere Anlagen können mittels Sensorik und einem 5G-Modul kostengünstig nachgerüstet werden, um die Daten zu übertragen, wodurch die Anschaffung von neuen Anlagen entfällt. Durch die sehr schnellen Ansprechzeiten können auch sicherheitskritische Produktionsschritte via Internet gesteuert und ausgeführt werden.

 

Weitere Informationen zur 5G-Technologie:
Video „Everything You Need to Know About 5G“ (IEEE Spectrum)

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