5G-Technologie
Die Revolution im Mobilfunk
Was ist 5G?
Bei dem Standard 5G handelt es sich um die fünfte Generation im Mobilfunk mit der Funkschnittstelle New Radio (NR). Die Technologie wird seit 2019 stetig ausgebaut und ist der zukunftsweisende Nachfolger des 4G (LTE). 5G setzt neue Maßstäbe und gewährleistet durch höchste Verfügbarkeit und beste Bandbreiten eine hochperformante Nutzung von Echtzeitanwendungen wie Videostreaming oder Augmented Reality. Mit derzeit unübertroffener Geschwindigkeit bei niedrigsten Latenzen ist der 5G-Standard ideal für Umgebungen mit einer hohen Nutzerdichte.
Exkurs: Wie funktioniert Mobilfunk?
Im Mobilfunk transportieren hochfrequente, elektromagnetische Wellen Datenpakete von den Antennen bzw. Funkzellen zu den Empfängern. Die Frequenz beschreibt die Anzahl dieser Wellen pro Sekunde. Die Bandbreite gibt hingegen Auskunft über die verfügbare Intervallbreite innerhalb eines Frequenzspektrums.
Je niedriger die Frequenz ist, desto höhere Reichweiten bzw. Zellgrößen können erzielt werden. Der Datendurchsatz ist allerdings in diesem unteren Frequenzband auf Grund der nur noch wenigen freien Kanalbandbreiten stark limitiert. Ein solches Netz eignet sich daher für die Versorgung in weitflächigen Gebieten mit nur geringem Anspruch an den Datendurchsatz.
Umgekehrt verhält es sich bei Netzen, die einer hohen Nutzerdichte gerecht werden: Durch die Nutzung höherer Frequenzen stehen größere Kanalbandbreiten zur Verfügung, die eine schnellere Übertragung von großen Datenmengen ermöglichen und dadurch die Leistung verbessern. Neben großen Mobilfunkantennen werden zum Ausgleich der geringeren Funkwellenreichweite auch Kleinzellen (Small Cells) als Basisstationen verwendet. Die höheren Frequenzen, die ausschließlich für 5G vorgesehen sind, eignen sich daher hauptsächlich für den Betrieb in Städten und anderen Ballungsgebieten.
Lesen Sie hierzu gerne mehr in unserem Whitepaper: 5G – Mobilfunk der Zukunft!
Was sind die Vorteile von 5G gegenüber 4G?
Größere Frequenzbereiche
Das breite Spektrum von 5G nutzt – aufgeteilt in zwei Frequenzbereiche – sowohl die Vorteile von kurz- als auch langwelligen Funkwellen. Analog zu den Vorgängerstandards kommen für 5G in Deutschland daher Frequenzen mit hoher Reichweite zwischen 700 MHz und 2,6 GHz, sogenannte Zentimeterwellen, zum Einsatz. Zusätzlich dazu steht für 5G seit 2019…
Höhere Geschwindigkeiten
Die erhöhte Bandbreiteneffizienz von 5G ermöglicht im Gegensatz zu den Vorgängerstandards deutlich schnelleres Up- und Downloaden im theoretisch zweistelligen Gigabit-Tempo*. Im Vergleich von 4G zu 5G können in jedem Fall vielfach schnellere Ladezeiten erreicht werden. Dabei sorgt eine Frequenz- bzw. Kanalbündelung, die auch schon beim LTE-A ("Advanced")…
Niedrigere Latenzen
Echtzeitübertragung ist mit 5G kein Zukunftsszenario mehr: 5G sorgt mit nur wenigen Millisekunden bis unter einer Millisekunde für minimalste Zeitverzögerungen (Latenzen) in der Datenübertragung. Durch die Nutzung des 5G-Standards wird so pro übertragener Datenmenge gegenüber älteren Standards Energie gespart und eine höhere Effizienz erreicht.
Stabilere Kapazität
Leistungsfähige 5G-Zellen können trotz geringerer Reichweite gleichzeitig mehr mobile Empfangsgeräte präziser und schneller als 4G-Antennen versorgen. Die sogenannten Small Cells verdichten vorhandene Antennenstandorte bei besonders hoher Nachfrage weiter, um die Netzwerkkapazität zu erhöhen und Netzüberlastungen bei Großveranstaltungen oder in…
Einfachstes Upgrade
In der ersten Phase der Mobilfunk-Umstellung wird der abwärtskompatible 5G-Standard im Non-Standalone-Netz (5G NSA) betrieben. Dazu nutzt der 5G-Standard einfach die bestehende 4G-Infrastruktur als technische Basis, um den 5G-Rollout anfangs schnell, einfach und kostengünstig durchzuführen. So ist mittels Dynamic Spectrum Sharing (DSS) der…
Volle Leistung durch Standalone-Umstellung
Um den gesamten 5G-Funktionsumfang zu nutzen, strebt die Industrie den Standalone-Betrieb (5G SA) an – also die eigenständige 5G-Netzbereitstellung mit vollständiger Abkopplung der "4G-Basis". Durch ein unabhängiges 5G-Kernnetz profitieren Anwender von noch niedrigeren Latenzen, was neben dem Vorteil einer nahezu Live-Kommunikation auch auf das Thema…
Wie sicher ist 5G?
Die fünfte Mobilfunkgeneration gewährleistet höchste Ausfallsicherheit: Für den Schutz gegen Übertragungsfehler und zur Fehlerkorrektur werden unter anderem lineare Blockcodes, so genannte LDPC-Codes (Low-Density-Parity-Check-Codes), verwendet. Ist eine fehlerfreie Dekodierung beim Empfänger nicht möglich, sorgt eine erneute Übertragung via HARQ-Verfahren (Hybrid Automated Repeat ReQuest) für eine zuverlässige Datenübertragung. Aber auch die Sicherheit der eigenen Daten ist bei 5G höher als noch bei älteren Standards: Die Internationale Mobilfunk-Teilnehmerkennung (IMSI), also die eindeutige Identifizierung mittels SIM-Karte, wird mit 5G erstmals verschlüsselt an den Netzbetreiber übertragen.
Anwendungsfelder
Der 5G-Standard bietet dank seiner hohen Performance ein breites Anwendungsspektrum, das mit LANCOM Lösungen realisiert werden kann.
Backup von Kabelzugängen
Der 5G-Mobilfunk stellt eine zuverlässige und schnelle Absicherung dar, wenn die kabelgebundene Internetleitung unvorhergesehen ausfällt oder nicht stabil ist. In solchen Fällen kann mit 5G direkt auf eine schnelle und zuverlässige 5G-Mobilfunkverbindung umgestiegen werden, um kostenintensive Ausfallzeiten zu verhindern und höchste Verfügbarkeit zu gewährleisten.
Primärzugang und Load Balancing
Anders als 4G eignet sich 5G nicht nur für Backup-Szenarien: Dank der niedrigen Latenzen und sehr hohen Durchsatzraten ist der Einsatz von 5G auch zur Lastverteilung und Bandbreitenerweiterung im Netzwerk (Load Balancing) oder als konsistenter und jederzeit verfügbarer Primärzugang für Niederlassungen oder Remote-Mitarbeitende sinnvoll.
Temporäre Zugänge und mobiler Einsatz
Auch die schnellere und flexiblere Bereitstellung von 5G-Internet gegenüber kabelgebundenen Internetanschlüssen macht 5G für den zeitlich befristeten Einsatz in temporären Geschäften (Pop-Up Stores) oder Baustellen interessant. Stationäre Breitbandanschlüsse auf 5G-Basis bieten Datenraten im Gigabit-Bereich, auch ohne die aufwändige Installation von physischen Internetleitungen.
Campus-Netze mit Private 5G
Große Betriebsgelände können mit Wi-Fi kaum flächendeckend effizient abgedeckt werden. Hier bieten sich als Erweiterung geschlossene Mobilfunknetze, so genannte Campus-Netze, mit eigener 5G-Infrastruktur an. Dieses „Private 5G“ garantiert einen privaten Zugang mit höchster Kapazität, Verfügbarkeit und Datensicherheit für den geschäftskritischen Datenverkehr.
Ausblick
Auch wenn die flächendeckende Nutzung von 5G erst 2025 in Deutschland möglich sein soll, wird bereits seit 2017 an dem Nachfolgestandard 6G geforscht. Dieser soll durch die Nutzung noch höherer Frequenzbereiche mit Datenraten im Terabit-Bereich für ein noch schnelleres und überall verfügbares Nutzungserlebnis mit Latenzen im Mikrosekundenbereich sorgen. Zum Vergleich: Die 6G-Latenz würde dann einem Tausendstel der 5G-Verzögerung entsprechen. Der dynamische Mobilfunk-Markt sorgt also auch in Zukunft für spannende Entwicklungen mit Potenzial für enorme Leistungssteigerungen.
Unsere 5G-Produkte
Unsere LANCOM SD-WAN Gateways sind bereits vollständig kompatibel zum Standalone-Betrieb (5G SA).
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