5G für Anwendungen der Zukunft
Das Echtzeit-Netz von Vodafone ermöglicht völlig neue Formen der intelligenten Vernetzung für Ihr Business.
- Massgeschneidertes Netz
- Geschwindigkeitsturbo
- Reaktion in Echtzeit
Connectivity
5G: Neue Anwendungsbereiche und Unterschiede zu 4G|LTE
29.07.2024
9 Min.
Hohe Bandbreiten, schneller Datenzugriff und wichtige Inhalte immer und überall in Echtzeit verfügbar: Mobilfunk der 5. Generation (kurz: „5G“) stellt genau die leistungsfähige Infrastruktur zur Verfügung, die die digitalisierte Gesellschaft benötigt. Für welche Branchen 5G besonders wichtig ist und was den Mobilfunkstandard von seinen Vorläufern unterscheidet, erklären die Expert:innen vom Ericsson ICT Development Center den Teilnehmer:innen des Vodafone Enterprise Plenums.
Im Enterprise Plenum,dem Geschäftskundenbeirat von Vodafone Deutschland, treffen sich regelmäßg Vertreter:innen von Unternehmen, um Branchentrends aktiv mitzugestalten. Im direkten Dialog mit den Expert:innen von Vodafone erhalten sie bereits früh Einblicke in die neuesten Trends der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT).
Dabei geht es auch um den laufenden Ausbau von 5G: „5G ist technisch eine Evolution von LTE in Kombination mit einer neuen Funkschnittstelle sowie einer neuen Netzarchitektur, die sich vor allem an den Anforderungen der ‚Networked Society’ ausrichtet“, erklärt Ericsson-Netzforscher Christian Hoymann. Damit kann 5G ganz unterschiedliche Anforderungen bedienen. Welche das unter anderem sind, erfahren Sie hier.
Inhaltsverzeichnis
Unterschiedliche Szenarien – ein Ziel: schnelle Verbindungen durch 5G
Die Ingenieur:innen von Ericsson hatten klare Vorstellungen: 5G sollte aus unterschiedlichen Netzwerkfamilien bestehen und diese optimal kombinieren. Daher forschten sie jahrelang am neuen Netzstandard und entwickelten ihn weiter.
So nutzt 5G das vorhandene LTE-Netz unterhalb von 6 Gigahertz und verbindet es mit neuen Frequenzen im Bereich zwischen 6 und 100 Gigahertz. Ericsson nennt diese Technologie “NX” in the following.
Mit höherer Frequenz steigen Übertragungsmengen und Geschwindigkeit eines Funksignals, allerdings nimmt im Gegenzug seine physikalische Reichweite ab. Entsprechend müssen die Standorte weiter ausgebaut und teilweise auch verdichtet werden.
Durch technische Weiterentwicklung schrumpft zugleich die Antennentechnik ins Miniformat für sogenannte Mikrozellen. Dies war eine der Voraussetzungen für neue Netzformate. Im Idealfall wäre am Ende jede:r Verbraucher:in zugleich Sender:in. Smartphones könnten etwa gegenseitig Signale durchleiten und sich so gegenseitig unterstützen – beispielsweise als Daten-User-Kette in der U-Bahn. Die Nutzer:innen bemerken die Weiterleitung durch ihr Gerät nicht, profitieren aber im Gegenzug von besseren Sende- und Empfangsleistungen.
Christian Hoymann (Ericsson Chef Delegate für 3GPP RAN) erläutert das NX-Format im Zusammenhang mit 5G-Netzen.
Die Übertragungsraten von 5G sind enorm und noch lange nicht ausgereizt, wie Vodafone und Ericsson bereits eindrucksvoll demonstrierten. Eine Versuchsantenne aus dem Labor schaffte in einer kontrollierten und lokal begrenzten Umgebung Geschwindigkeiten jenseits der 10-Gigabit-Marke. Zum Vergleich: Der frühere Standard LTE kommt über 300 Megabit pro Sekunde kaum hinaus. Aktuell sind im Vodafone-Netz Datenübertragungsraten von bis zu 1 Gigabit pro Sekunde mit 5G möglich.
Überall dort, wo die Infrastruktur bereits vollständig auf 5G umgestellt ist, können die Kund:innen auch 5G+ nutzen, also ein Mobilfunknetz, in dem die gesamte Technik zwischen Sender und Empfänger bereits auf 5G umgestellt ist. Hier sind nicht nur die Bandbreiten extrem hoch. Die 5G-Infrastruktur erreicht auch extrem niedrige Latenzzeiten von rund 10 Millisekunden und spart darüber hinaus Energie. Damit werden die Daten quasi in Echtzeit übertragen.
Dabei kann 5G+ theoretisch bis zu eine Million Gegenstände, beispielsweise Smartphones oder Geräte im Industrial Internet of Things (IIot) miteinander vernetzen – zehn Mal mehr als bisherige Technologien und ohne Qualitätsverlust. Außerdem erhöht sich durch die direkte Einwahl ins 5G-Netz die Anzahl der Orte, an denen die Kund:innen sich mit ihren Smartphones ins 5G-Netz einloggen können.
Vodafone forscht somit nicht nur jetzt, sondern auch weiterhin gemeinsam mit Ericsson an sicheren, schnellen und zukunftsfähigen Netzen. Erklärtes Ziel ist und bleibt es, die Digitalisierung weiter voranzutreiben und den (weiteren) Weg in die Gigabit-Gesellschaft zu ebnen.
- 5G bietet unter anderem eine Datentechnik vorwiegend für die gigantisch und rasant wachsende Zahl der Sensoren der Geräte im Internet-of-Things – darunter beispielsweise Rauchmelder, Pakete in Zustellung und Reisekoffer. Sie werden als Teilnehmer:in einfach und mit niedrigen Kosten mit dem Netz verbunden. Die Voraussetzung dafür ist Technik für geringe Datenmengen mit moderater Übertragungsgeschwindigkeit (keine Echtzeit notwendig).
- Ferngesteuerte Maschinen sind hingegen anspruchsvoller: Industrie 4.0 in der Produktion benötigt eine verzögerungs- und störungsfreie Übertragung bei durchaus hoher Datenmenge. Allerdings sind diese weitgehend stationär, also ortsgebunden. Trotzdem kann eine solche Maschine an einem entlegenen Standort oder in schwierig konventionell zu vernetzenden Umgebungen enorm von der 5G-Technologie profitieren.
- Zur dritten Netz-Familie zählen selbstfahrende Autos sowie die vollständige Verkehrs- und Logistiksteuerung, und zwar stationär sowie immer und überall. Autos von morgen sollen bei der Datenübertragung Paketlaufzeiten im Millisekundenbereich erreichen und somit in Quasi-Echtzeit funken. Agieren wiederum Menschen mit Maschinen, etwa bei der medizinisch-technischen Anwendung im OP-Saal, muss das Netz störungsfrei, ebenfalls in Echtzeit und mit hohen Datenmengen operieren.
- Und dann gibt es noch die Smartphone-Nutzer, die den Anspruch haben, immer und überall ein Netz für Datenaustausch, Videos und Social Media nutzen zu können. Insgesamt erwartet Ericsson eine Großfamilie mit weltweit 26 Milliarden vernetzten Geräten.
5G bei Sportübertragungen: Großereignisse als Übertragungs-Mikrokosmos
Schon bei den Olympischen Spielen 2018 gab es beeindruckende Testläufe des LTE-Nachfolgers 5G: So wurden unter anderem hochauflösende UHD-Videobilder aus dem Bobbahn-Eiskanal über die neue Technologie übertragen. Überhaupt werden solche Großereignisse künftig mit ganz neuen Möglichkeiten ausgestattet werden: Da das kilometerweise Verlegen von Kabeln sehr aufwändig ist, war die Anzahl der möglichen Kamerapositionen häufig begrenzt. Mit 5G lassen sich für spannende Einblicke in das Sportgeschehen ganz einfach Drohnen einsetzen. Diese zeichnen aus der Luft hochauflösende Kamerabilder in 4K-Auflösung auf - und demnächst auch in 8K. Und zwar immer genau dort, wo grade etwas passiert.
Doch damit nicht genug: Vodafone und die Deutsche Fußball-Liga (DFL) haben eine Kooperation, mit deren Hilfe sogar Augmented-Reality-Anwendungen in die Fußballwelt gelangen können. So wird das Stadionerlebnis nicht auf das allgemeine Kamerabild im Fernsehen oder den Livestream beschränkt, sondern auf Wunsch auch mit nützlichen Informationen wie Spielernamen und Hintergrundinfos bereichert.
Santiago Tenorio, Head of Network Strategy & Architecture der Vodafone Gruppe spricht im Video über die Visionen, die er und Vodafone für die Entwicklung der Mobilfunkstandards verfolgen:
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5G in der Bauwirtschaft: Mit „Network Slicing” große Maschinen fernsteuern
Auch in der Bauindustrie sorgt 5G für völlig neue Anwendungsszenarien. Während die Fernsteuerung großer Maschinen bisher problematisch war, da das 4G-Netz keine garantierten Reaktionszeiten sicherstellen konnte, wird sich dies künftig komplett ändern.
Tonnenschwere Platten und Gerätschaften können mit höchster Präzision an Ort und Stelle bewegt werden, ohne dass das Risiko einer zu späten Reaktion auf Windereignisse oder andere Probleme im Raum steht. 3D-Drucker drucken ganze Gebäude, während sie aus der Ferne per 5G überwacht werden. Möglich macht dies das sogenannte „Network Slicing”: Hierdurch wird das bestehende 5G-Netz in virtuelle Unternetze aufgeteilt, die dann exklusiv bestimmten Anwendungen zur Verfügung stehen. In der Folge können Bandbreiten, Latenzzeiten und andere Dienstparameter für die Dauer des Einsatzes garantiert werden.
5G in der Medizintechnik: Ganze Operationen aus der Ferne durchführen
Was tun, wenn ein:e Herzpatient:in dringend operiert werden muss, aber kein:e Herzchirurg:in vor Ort ist? Schon jetzt werden immer mehr Operation via Fernsteuerung aus einem Nebenraum durchgeführt. So kann im Operationssaal die Hygiene verbessert und dank Geräteunterstützung eine viel höhere Präzision beim Operieren erreicht werden. Mit 5G sind solche telemedizinischen Anwendungen auch von jedem anderen Ort der Welt aus denkbar.
Vodafone demonstrierte bereits gemeinsam mit AIS Channel, einer Plattform für medizinische Ausbildung, die erste Teleoperation in Echtzeit, ohne dass der Chirurg physisch beim Patienten war. 5G und eHealth bieten viele weitere Einsatzszenarien unter Einbeziehung von AR/VR, künstlicher Intelligenz und Big Data.
5G in der Automobilwirtschaft: Effiziente Fabriken und die Mobilität der Zukunft
Vodafone rüstet mit 5G und 5G+ die Fabrik der Zukunft aus: Dank Network-Slicing und Mobile Edge-Computing werden ganze Produktionsabläufe werksübergreifend gesteuert, ohne dass bis in die letzte Ecke Kabel verlegt werden müssten.
Ein großer Vorteil der modernen Mobilfunkintegration: Ändern sich die Produktionsketten oder bestimmte Abläufe, muss außer den beteiligten Maschinen kaum etwas räumlich verändert werden. Immerhin ist Flexibilität zu einem der wichtigsten Wettbewerbsfaktoren auch in der Automobilindustrie geworden.
Doch auch auf der Straße tut sich einiges: Dank V2X-Technologie („Vehicle-to-Everything”) können Fahrzeuge via 5G und 5G+ sogar untereinander kommunizieren. Während der:die Fahrer:in sich entspannt zurücklehnt, arbeiten im Hintergrund intelligente Sensoren, Rechner und das 5G-Mobilfunknetz gemeinsam daran, mögliche Unfälle bereits im Vorfeld zu verhindern.
Auf dem Weg hin zum „echten” autonomen Fahren werden 5G und 5G+ somit einen wesentlichen Beitrag leisten. Auch das Schienennetz wird profitieren: Fahrerlose Fernzüge sind inzwischen längst keine reine Utopie mehr.
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5G fürs Homeoffice und für unterwegs: Der GigaCube 5G schafft bis zu 300 Megabit pro Sekunde
Im Zeitalter digitaler Nomaden, Flex-Working und immer mehr Homeoffice darf ein schneller Internetanschluss nicht fehlen. Der GigaCube 5G ist in der Lage, diesen ohne weitere Installationsarbeiten grundsätzlich an jedem Ort, der eine Steckdose besitzt, herzustellen. Selbst ein 12-Volt-Anschluss, wie er in Fahrzeugen üblich ist, reicht aus, um den Gigacube mit Strom zu versorgen.
Einmal angeschlossen, versorgt der GigaCube 5G bis zu 64 Nutzer:innen mit WLAN. Bei optimalen Bedingungen erreicht er bis zu 300 Megabit pro Sekunde im Download. Das ist deutlich mehr, als so mancher Festnetz-Internetanschluss per Kabel oder DSL derzeit an Bandbreite bietet und stößt in Geschwindigkeitsbereiche vor, die man bisher nur von der Glasfaser kannte.
Neue Anwendungsbereiche von 5G – Das Wichtigste in Kürze
- 5G ermöglicht enorm hohe Datenraten, die weit über die Fähigkeiten von LTE hinausgehen: Theoretisch sind bis zu 10 Gigabit pro Sekunde möglich, während LTE auf rund 300 Megabit pro Sekunde beschränkt ist. 5G+ bietet bereits heute 1 Gigabit pro Sekunde im regulären Betrieb.
- 5G stellt das mobile Datennetz zur Verfügung für das Internet of Things und das Industrial Internet of Things, vom Rauchmelder bis zur Klimasteuerung für Fabrikhallen, aber auch für viele mobile Objekte wie Lkw oder für Pakete während der Zustellung. Ferngesteuerte Maschine in der Industrie 4.0 und selbstfahrende Autos gehören schon bald ebenfalls dazu.
- Die Bauwirtschaft kann mithilfe von 5G neue Anwendungsszenarien entwickeln: Die Fernsteuerung großer Maschinen wird präziser, unter anderem durch das "Network-Slicing" zur Aufteilung des 5G-Netzes in spezifische Unternetze.
- In der Medizintechnik kann 5G unter anderem telemedizinische Aktivitäten wie ferngesteuerte Operationen durch die Echtzeitübertragung mit höchster Präzision unterstützen.
- Fabriken der Zukunft profitieren von werksübergreifenden Produktionsabläufen, die per 5G gesteuert werden.
- In flexibel besetzten Bürolandschaften und im Homeoffice ermöglicht 5G hohe Datendurchsätze ohne Installationsarbeiten – zum Beispiel durch den GigaCube 5G, der lediglich einen Stromanschluss benötigt, um ein WLAN mit bis zu 300 Megabit pro Sekunde im Download herzustellen.
29.07.2024
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Connectivity
Was ist 5G?
5G bedeutet einen technologischen Quantensprung für den Mobilfunk. Im Vergleich zu 4G (LTE, Long Term Evolution) bringt das 5G-Netz enorme Geschwindigkeitsvorteile und ermöglicht die Datenübertragung nahezu in Echtzeit. Videotelefonate von unterwegs sowie die Machine-to-Machine-Kommunikation gehören nun zum Alltag; viele neue private und geschäftliche Anwendungen entstehen. Doch wie funktioniert 5G genau? Erfahren Sie hier alle wichtigen Fakten zu 5G im Überblick. Die 5G-Technologie ist eine Weiterentwicklung der vorherigen Mobilfunkstandards GSM (2G), UMTS (3G) und LTE (4G). In Deutschland bietet das leistungsstarke 5G-Funknetz seit 2019 höhere Bandbreiten, geringere Latenzen (Verzögerungszeiten) und mehr Effizienz. Außerdem ist 5G ressourcenschonend.
