Jul, 26 2022

Was ist 5G? Alles, was Sie wissen müssen

Zusammengefasst: Mobilfunknetzbetreiber (MNOs) haben bereits 2019 mit der Einführung von 5G-Netzen begonnen. Die Abkürzung 5G steht für „fünfte Generation“ der Mobilfunktechnologie. Dabei handelt es sich um den Nachfolger von 4G LTE. Das neue Netz bietet höhere Geschwindigkeiten, größere Bandbreiten, geringere Latenzzeiten sowie fortschrittlichere Sicherheitsfunktionen als ihre Vorgänger.

IoT-Glossar
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5G Geschwindigkeit: Wie schnell ist 5G?

5G-Netzwerke sind darauf ausgelegt, eine Spitzengeschwindigkeit von bis zu 20 Gbit/s Download und bis zu 10 Gbit/s Upload zu erreichen. Die durchschnittlichen Raten liegen real indes bei 100 Mbit/s für Downloads sowie 50 Mbit/s für Uploads.

Zum Vergleich: Die maximalen theoretischen Datengeschwindigkeiten für 4G LTE liegen bei 150 Mbit/s für Downloads und 50 Mbit/s für Uploads. Dies bei einer durchschnittlichen Download-Geschwindigkeit von 20 Mbit/s sowie einer durchschnittlichen Upload-Geschwindigkeit von 10 Mbit/s.

Mit anderen Worten: Die durchschnittliche Datengeschwindigkeit von 5G ist fünfmal so hoch wie die von 4G. Theoretisch könnten sogar Geschwindigkeiten von mehr als 100 Mal schneller erreicht werden. Und das bei einem geringeren Stromverbrauch. Dies macht 5G nicht nur für Entertainment interessant, sondern auf für IoT-Anwendungen wie selbstfahrende Autos, intelligente landwirtschaftliche Geräte oder auch digitale Gesundheitsversorgung.

5G Netz bietet geringere Latenzzeiten

Latenz ist die Zeit, die benötigt wird, um Anfragen und Antworten von einem Gerät zu einem anderen über ein Netzwerk weiterzuleiten. In einem 5G-Netzwerk beträgt die durchschnittliche Latenzzeit ungefähr vier Millisekunden. Je nach Anwendung kann dieser Wert sogar auf eine Millisekunde sinken. Bei einer 4G-Verbindung beträgt die Latenzzeit hingegen eher 50 Millisekunden. Damit ist die Latenzzeit von 5G mehr als zehn Mal niedriger als bei 4G.

Wie groß ist die Bandbreite von 5G Netzen?

5G-Netzwerke können Konnektivität auf niedrigen Frequenzen von unter 1 Gigahertz (GHz), mittleren Frequenzen von 1 GHz bis 6 GHz und hohen Frequenzen von 6 GHz bis über 100 GHz ermöglichen. Zum Vergleich: Kommerzielle 4G-Netze nutzen Bänder zwischen 600 MHz und 3 GHz.

Außerdem verbindet sich ein 5G-Netz Gerät sowohl über lizenzierte, als auch über unlizenzierte Frequenzbänder. Dies bietet Anbietern mehr Flexibilität bei der Nutzung des Funkfrequenzspektrums insgesamt. Diese sorgt für stabilere Konnektivität bei einer größeren Anzahl von Geräten innerhalb einer gemeinsamen Zelle.

Was sind die Herausforderungen von 5G?

 4G ist seit mehr als einem Jahrzehnt verfügbar. In dieser Zeit haben die Mobilfunknetzbetreiber massive 4G-Infrastrukturen aufgebaut, und die Innovatoren haben Lösungen für die Unzulänglichkeiten von 4G gefunden. 5G bietet neue Möglichkeiten, bringt aber auch einige neue Herausforderungen mit sich.

Geringere Abdeckung

Die wesentlich höheren Frequenzen ermöglichen zwar höhere Datengeschwindigkeiten, stellen die Ingenieure aber auch vor neue Herausforderungen, wenn sie die Vorteile von 5G nutzen wollen. Höhere Funkfrequenzen haben kürzere Wellenlängen. Das bedeutet, dass sie sich nicht so weit ausbreiten können.

Das bedeutet, dass die „Zellen“ eines 5G-Mobilfunknetzes kleiner sein müssen, wenn ein Mobilfunkbetreiber Zugang zu diesen Hochfrequenzbändern bieten möchte. 5G-Netze erfordern mehr Infrastruktur, und diese Infrastruktur bietet weniger Abdeckung.

Außerdem ist es für höhere Frequenzen schwieriger, in Gebäude einzudringen, was bedeutet, dass sie eine schlechte Abdeckung in Innenräumen bieten. 5G kann auch Bänder im niedrigen und mittleren Frequenzbereich nutzen, aber Anwendungen in Innenräumen können die höheren Bänder oft nicht nutzen.

5G noch nicht für ländliche Regionen

5G-Konnektivität ist am nützlichsten in Großstädten, wo es eine höhere Konzentration von Mobilfunkgeräten gibt (und eine größere Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Internet mit geringer Latenz). Es wird jedoch einige Zeit dauern, bis die Mobilfunknetzbetreiber die für eine flächendeckende 5G-Abdeckung erforderliche Infrastruktur aufgebaut haben.

Allerdings beginnen Low Power Wide Area Networks (LPWANs) wie Narrowband IoT (NB-IoT) und LTE-M damit, 5G-Technologien zu integrieren. Massive Machine-Type Communication (mMTC) ist die 5G-Entwicklung von NB-IoT und LTE-M und wird eine größere 5G-Abdeckung ermöglichen.

IoT-Herausforderungen für 5G

 

Die 5G-Konnektivität schafft Platz für Dutzende Milliarden neuer verbundener Geräte und fortschrittlichere Anwendungen für das zellulare IoT. Dieser massive Anstieg des Volumens und der Fähigkeiten internetfähiger Geräte wird weiterhin Herausforderungen für die IoT-Sicherheit mit sich bringen. So stellt sich oft die Frage: Ist 5G gefährlich?

Jedes angeschlossene Gerät bietet einer Anwendung die Möglichkeit, als Gateway zu den anderen angeschlossenen Geräten eines Endbenutzers zu dienen. Da IoT-Geräte immer mehr Daten sammeln und nutzen, steigt auch das Risiko eines unbefugten Zugriffs. Sei es, um ein Bot-Netz zu erstellen oder das Netzwerk mittels DoS-Angriffen außer Gefecht zu setzen.

Tatsächlich führen 5G-Netzwerke neue Sicherheitsmechanismen ein, die diese Konnektivität sicherer machen als andere Netzwerktypen. So zum Beispiel die Möglichkeit, internationale Mobilteilnehmeridentitäten (IMSIs) zu verschlüsseln, eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung des gesamten Netzwerkverkehrs sowie eine gegenseitige Authentifizierung.

Erhöhte Kosten

Im Allgemeinen gilt: Je länger es ein Netzwerk gibt und je weniger komplex die zugrunde liegende Technologie ist, desto mehr Modems stehen den IoT-Herstellern zur Auswahl und desto weniger kosten diese Modems. 5G-Geräte benötigen hochentwickelte Modems und Module, um sich mit 5G-Netzwerken zu verbinden. Das kann Ihre Entwicklungskosten stark erhöhen. 5G mMTC wurde jedoch speziell für das zellulare IoT entwickelt und wird wesentlich weniger kosten als andere 5G-Technologien.

Interferenzen durch Satelliten

Die Fähigkeit auf höhere Funkfrequenzen zuzugreifen, hat ein Problem aufgeworfen, mit dem Mobilfunkanbieter und Hersteller bisher nicht konfrontiert waren. Sie teilen sich die Bandbreite mit Satelliten, die wir für die Wettervorhersage nutzen. Wissenschaftler haben gewarnt, dass die Nutzung dieser Hochfrequenzbänder unsere Fähigkeit, das Wetter genau zu verfolgen, zu messen, aufzuzeichnen und vorherzusagen, erheblich beeinträchtigen könnte.

Mobilfunkbetreiber und die Federal Communications Commission (FCC) haben hingegen nachgewiesen, dass die Konzentration von 5G-Netzen in Ballungsgebieten sowie die Verwendung von Beamforming-Technologie diese potenzielle Störung unbedeutend machen wird.

Wann kommt 5G für alle?

Die meisten großen Mobilfunkanbieter haben bereits 5G-Netzwerke aufgebaut und Millionen von 5G-kompatiblen Geräten verkauft. Aber im Moment ist der 5G-Service in der Regel nur in größeren Städten verfügbar. Einige Betreiber haben bereits eine 5G-Abdeckung in Hunderten oder Tausenden von Städten, allerdings auf niedrigen Frequenzbändern.

Die 5G-Abdeckung in niedrigen Frequenzbändern wird wahrscheinlich innerhalb von ein paar Jahren flächendeckend verfügbar sein, aber die Einführung von 5G-Hochgeschwindigkeitsverbindungen wird mehr Zeit in Anspruch nehmen.

Ist 5G-Konnektivität das Richtige für Ihr Unternehmen?

Es wird noch Jahre dauern, bis 5G sein volles Potenzial erreicht hat. Das bedeutet im Umkehrschluss auch, dass 4G-LTE-Netze noch lange funktionsfähig bleiben werden. Aber sowohl für IoT-Hersteller, als auch für Verbraucher ist es hilfreich zu verstehen, was diese Technologie auszeichnet und wie sie die Zukunft mobiler Konnektivität künftig prägen wird.

5G-Netzwerke verbessern die Hochgeschwindigkeits-Internetverbindung rund um den Globus enorm. Auch aufgrund ihrer besonderen Architektur werden 5G-Netze die Tür zu einer Revolution im Internet der Dinge (IoT) weit öffnen. Größere Bandbreite und effizientere Nutzung des Frequenzspektrums werden es ermöglichen, dass viel mehr Geräte in unmittelbarer Nähe betrieben werden können - ohne sich gegenseitig zu stören

5G ist die Zukunft der zellularen Konnektivität. 5G enthält zwar IoT-spezifische Funktionen, aber alle relevanten Lösungen sind bereits in LPWANs wie LTE-M und NB-IoT vorhanden. Wenn Sie also keinen Anwendungsfall haben, der einen sehr hohen Datendurchsatz und eine extrem niedrige Latenzzeit erfordert, gibt es andere Mobilfunknetze, die für Ihre Bedürfnisse besser geeignet sein könnten.

 

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Tobias Weber

Mehr als sieben Jahre Erfahrung als leitender Redakteur im Bereich Smart Home, Konnektivität und Internet of Things. Und noch immer genauso neugierig, wie am ersten Tag.

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