5G wird die mobile Datenautobahn nicht nur breiter und damit schneller machen. Die Nachfolgegeneration von LTE, die im Jahr 2020 auf den Markt kommen soll, verknüpft alle möglichen Übertragungstechniken in einem Netz, das sich allen möglichen Use-Cases anpassen kann. Damit eignet sich die Infrastruktur sowohl für IoT, oder Virtual Reality, wie auch autonomes Fahren als auch für datenintensive Breitbandanwendungen. 5G wird selbst spezielle Hochsicherheitsnetze wie Tetra ersetzen können.

Pressebild_mobiles_internet_01Nach der analogen Mobilfunktechnologie 1G folgten die digitalen 2G (GSM), 3G (UMTS), 4G (LTE) und nun bald schon 5G – das erscheint logisch. Schließlich braucht die Welt immer leistungsfähigere Mobilfunknetze. Jeder von uns will an jedem erdenklichen Ort Filme in immer höherer Qualität ansehen, selbst gedrehte Videos in HD-, doppelter HD- oder gar 4K-Qualität in die Cloud oder auf eine Social-Media-Plattform laden oder einfach nur Musik ohne Aussetzer aus dem Web hören. Die Menge an Daten, die durch die Netze der Mobilfunkbetreiber fließt, steigt exponentiell. Laut Kommunikationsbericht 2015 der Regulierungsbehörde RTR ist die Menge an Daten von  knapp 25.000 Terabyte im ersten Quartal 2014 auf fast 100.000 Terabyte im letzten Quartal 2015 gestiegen. Ein unglaubliches Wachstum von 400 Prozent innerhalb von nur 20 Monaten, und es dürfte in noch schärferer Tonart weitergehen. T-Mobile verzeichnete von 2010 bis Ende 2015 sogar einen Anstieg beim Datenvolumen von knapp 1.500 Prozent.

Diesen Bedarf an Daten versuchen die Mobilfunker nun mit der nächsten Generation von Mobilfunknetzen zu decken. Doch dies ist nur ein Aspekt, denn selbst 4G (LTE) bietet noch Potenzial, das  bis zu einer Geschwindigkeit von einem GigaBit pro Sekunde und mehr reicht. Die Anforderungen an das Netz der Zukunft bestehen also nicht nur darin, immer mehr Usern schneller Down- und Upload-Geschwindigkeiten zur Verfügung zu stellen.

IoT fordert das Netz anders als Video-Streaming

Dieses Kälbchen wurde per SMS angekündigt (Rechte: Deutsche Telekom)
Dieses Kälbchen wurde per SMS angekündigt (Rechte: Deutsche Telekom)

Das Internet der Dinge (IoT für Internet of Things) stellt da ganz andere Anforderungen an die Infrastruktur. Wenn etwa Hydrosensoren, die  in der Erde vergraben sind, den Feuchtigkeitsstand einer Agrarfläche melden, dann benötigt man dafür keine 150 Megabit/s-Anbindung, weil nur wenige Daten aus dem Erdreich geschickt werden müssen. Da ist es weit wichtiger, dass das Mobilfunknetz flächendeckend und ausfallsfrei zur Verfügung steht. Oder dass der Chip, der in der Erde vergraben ist, nicht viel kostet und dass seine Energieversorgung über Jahre hinweg gesichert ist. Denn welcher Landwirt will schon jedes Jahr seine Hydrosensoren ausgraben und mit neuen Batterien bestücken müssen? Schließlich sollte ihm das Internet der Dinge die Arbeit erleichtern. Das selbe gilt für bereits existierende Internet of Things-Anwendungen, wie die SMS-schickende Kuh oder das Fahrrad, das meldet, wenn sein Fahrer einen Unfall hat, und gleich Hilfe holt.

Selbstfahrende Autos brauchen schnelle und sichere Verbindungen
Ein weiterer Use-Case fordert das Mobilfunknetz wieder auf andere Weise. Autonomes Fahren macht es nicht nur erforderlich, dass das Mobilfunknetz ausfallsicher ist und eine geringe Latenzzeit aufweist. Zur Erläuterung: Die Latenzzeit gibt an, wie schnell der Server am anderen Ende der Internetverbindung antwortet. Denn wenn ein selbstfahrendes Auto gerade in eine stark frequentierte Kreuzung einfährt und seine Reaktionszeit ist wegen der hohen Latenzzeit der Mobilfunkverbindung zu langsam, dann kann das lebensgefährlich werden. Diese hohe Latenzzeit muss überdies mit 100prozentiger Sicherheit zur Verfügung stehen. Deshalb ist es auch wichtig, dass die Mobilfunkverbindung selbst bei hohen Geschwindigkeiten verlässlich hält. Eine kurze Latenzzeit ist auch für eine weitere zukunftsträchtige Technologie notwendig: Virtual Reality. Wenn sich ein User mit einer VR-Brille etwa gerade durch ein Spiel bewegt, dann wird ihm bei allzu langer Latenzzeit übel: Denn seine eigenen Bewegungen stimmen dann mit seiner optischen Wahrnehmung nicht mehr überein.

Vernetztes Leben und Arbeiten auch im Auto: Auf dem Weg zum Flughafen wird ein Parkplatz reserviert und das Hotelzimmer gebucht, waehrend der Mitfahrer noch das Ende des Fussballspiels live verfolgt. Clouddienste geben unterwegs Auskunft zu Restaurants in der Naehe oder guenstige Angebote bei der naechsten Tankstelle. Auch der naechste Termin zur Inspektion ist bereits bestaetigt. Connected Car. Redaktionelle und below-the-line Verwendung erlaubt.
Vernetztes Leben und Arbeiten auch im Auto: Auf dem Weg zum Flughafen wird ein Parkplatz reserviert und das Hotelzimmer gebucht, waehrend der Mitfahrer noch das Ende des Fussballspiels live verfolgt. Clouddienste geben unterwegs Auskunft zu Restaurants in der Naehe oder guenstige Angebote bei der naechsten Tankstelle. Auch der naechste Termin zur Inspektion ist bereits bestaetigt.
Connected Car.
Redaktionelle und below-the-line Verwendung erlaubt.

Eigene physische Netze sind nicht finanzierbar
Autonomes Fahren und Internet of Things werden gemeinsam mit dem Bedarf an immer schnelleren Netzen in sehr naher Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Da diese drei Anwendungsfälle so unterschiedliche Anforderungen an das Netz stellen, sind eigentlich drei verschiedene Infrastrukturen notwendig. Blaulichtorganisationen nutzen mit Tetron ein eigenes physisches Netz, weil dieses ganz bestimmte Kriterien erfüllen muss, die das „normale“ Mobilfunknetz nicht bieten kann. Drei oder noch mehr physische Netze aufzubauen, die dann auch noch den letzten Winkel dieser Erde mit Mobilfunk versorgen können, wäre technisch vielleicht sogar möglich, aber schlicht unfinanzierbar.

Networkslicing teilt eines in viele Netze auf
Das Netz der 5. Generation soll hier eine Lösung bringen: Networkslicing. Das bedeutet, dass man ein physisches Netz virtuell in drei verschiedene teilt. Diese verschiedenen virtuellen Netze erfüllen dann genau die Kriterien, die die unterschiedlichen Bereiche wie mobiles Breitband, Internet of Things und autonomes Fahren an die Infrastruktur stellt. Selbst Behördennetze wie Tetron könnten über ein solches eigenes virtuelles Netz laufen und würden sogar besser funktionieren, als das heute mit dem eigenen physischen Netz der Fall ist. Die Methode des Networkslicings wird heute übrigens schon angewandt: Mittels Virtual Private Network entsteht im Netz ein abgesicherter Tunnel für eine sichere Datenverbindung.

5G kommt schon 2020
Das Mobilfunknetz der 5. Generation soll bereits 2020 Geschäftskunden und Konsumenten zur Verfügung stehen. Doch wie weit ist es heute schon? Einen Eindruck des aktuellen Stands der Technik vermittelte die Deutsche Telekom gemeinsam mit Nokia im September 2016 im Olympiastation. Dabei wurden TV-Signale des Internationalen Stadionfest Berlin (ISTAF) sowohl per 4G als auch 5G übertragen, und die Ergebnisse miteinander verglichen. Gleichzeitig produzierten die Tester 3D-Bilder in 360 Grad. Geladene Gäste konnte diese per VR-Brille genießen. Bei diesem Feldtest erreichte die Deutsche Telekom eine Datenrate von durchschnittlich 3,5 Gigabit/s bei einer Latenz von 3 Millisekunden. Zum Vergleich: Das LTE-Netz, so wie wir  es heute kennen, weist eine Latenzzeit zwischen 80 und 100 Millisekunden auf. Einige Monate zuvor hat die Deutsche Telekom beim Mobile World Congress in Barcelona einen Weltrekord mit einer Verbindungsgeschwindigkeit von 70,1 Gigabit/s und einer Latenzzeit von einer Millisekunde aufgestellt.

Weichen für Basisarchitektur werden gerade gestellt
Trotz dieser und  anderer 5G-Tests ist noch vieles bei der neuen Mobilfunkgeneration vage, also noch nicht in Stein gemeißelt. Auf einen einheitlichen Standard, der notwendig ist, um die Technologie verfügbar zu machen, hat sich die Industrie noch längst nicht geeinigt. Derzeit (Herbst 2016) befinde man sich in der Phase, in der die Architektur bestimmt und grundlegende Weichen für die Basisarchitektur gestellt werden. Netzbetreiber und -ausrüster, IT-Unternehmen, wissenschaftliche Einrichtungen aber auch KMU haben sich in der 5GPPP-Initiative zusammengefunden. In dessen Rahmen wird das 5G-NORMA-Konsortium (5G Novel Radio Multiservice Adaptive Network Architecture) innovative Konzepte für die Architektur des Mobilfunknetzes der fünften Generation  entwickeln, vorschlagen und etablieren.

Use-Cases definieren und erst dann das Netz bauen
Das völlig Neue am 5G-Netz ist, dass es sich von all seinen Vorgängertechnologien auch durch seine Genese unterscheidet. Denn anstatt ein schnelleren Netzes nach dem One-Size-Fits-All-Prinzip zur Verfügung zu stellen, suchen die Mobilfunker selbst nach möglichen Use-Cases, wie ein Mobilfunknetz der nächsten Generation Nutzen bringend möglich, und somit überhaupt finanzierbar wäre. Denn wenn Wirtschaft und Gesellschaft mit einer neuen Technologie nichts anzufangen wissen, dann wird sie zum Flop. Innerhalb der Zentrale der Deutschen Telekom in Bonn arbeiten hunderte Mitarbeiter am Projekt 5G,  mehrere Arbeitsgruppen beschäftigen sich allein damit, welche Anwendungsfälle in Zukunft im 5G-Netz denkbar wären. Rüdiger Köster, CTO von T-Mobile Austria, stellt klar: „Für die Mobilfunker selbst stellt 5G einen Paradigmenwechsel dar. In den letzten 20 Jahren waren wir damit beschäftigt, Sprache und Daten zu verschicken. Jetzt stoßen wir in völlig neue Geschäftsfelder vor, die auch sehr viel mit Anwendungen zu tun haben.“ Wenn diese Felder nicht die Mobilfunker selbst besetzen würden, dann werden es andere tun, ist Köster überzeugt.

Google, Facebook und Co. als mögliche Partner
Unternehmen wie Facebook  (Facebook-Satellit) oder Alphabet (Google) kämen dafür etwa in Frage. Die wiederum arbeiten mit verschiedenen Projekten daran, noch bessere Internetverbindungen anzubieten. Und deshalb geben sie aber nicht nur Konkurrenten, sondern auch Partner bei der Entwicklung des Netzes der 5. Generation ab. Denn um ein solche „Super“-Infrastruktur zu schaffen, wollen die Entwickler von 5G auch auf andere Netze, wie Festnetz, WLAN oder eben das „Luftballon“-Netz von Alphabet nutzen. Diesbezüglich scheint das letzte Wort aber noch nicht gesprochen.