Was kann „5G“ besser als LTE? Individuelle Datenraten von bis zu 300 Mbit/s, wie sie heute schon mobil erreicht werden, sind schließlich ausreichend, um datenintensive Anwendungen, wie im Consumer-Bereich, für Streaming- und Gamingdienste oder in der Wirtschaft Videokonferenzen oder Big Data, online abzubilden.
Die Herausforderung an Breitbandinfrastrukturen sind aber nicht Streaming oder Videokonferenzen, die große Herausforderung in der Zukunft heißt „Internet of Things“ (IoT). Und damit ist alles gemeint, was sinnvollerweise vernetzt werden kann – und deshalb in Zukunft auch vernetzt werden wird.
Ein plakatives, weil wenig abstraktes Beispiel sind Autos und andere Transportmittel für den Güter- und Personenverkehr. Schon in absehbarer Zukunft werden selbstfahrende Autos nicht nur mit Infrarot- und Radarsystemen in der Spur gehalten werden, sondern auch untereinander kommunizieren. Relevante Daten wie Position, Geschwindigkeit und Fahrweg werden permanent mit anderen Fahrzeugen in der Umgebung ausgetauscht, um – als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme neben den optischen Antikollisionssystemen – Unfälle zu vermeiden, aber auch um den Verkehrsfluss effizienter zu gestalten. So wird dann beispielsweise eine Kolonne von vielen hunderten Fahrzeugen, die heute noch unvermeidlich einen Stau – samt gefährlichen Auffahrunfällen – zur Folge hätte, gleichmäßig auf der Autobahn fahren.
Zur Steuerung der Fahrzeuge bedarf es aber nicht des Austauschs von Millionen von Megabytes – im Gegenteil, die Datenmengen sind aufgrund ihrer Struktur relativ klein –, sondern in erster Linie der schnellstmöglichen Reaktionszeit, also der Aufforderung, überhaupt Daten zu übermitteln. Dieser „Ping“ benötigt im heutigen LTE-Netz unter guten Bedingungen eine Durchsatz- oder Latenzzeit von knapp zehn Millisekunden (eine Hundertstelsekunde).
Und hier liegt die Crux: Denn kollaborative Maschinenkommunikation wie im angeführten Beispiel würde bedeuten, dass ein Fahrzeug an alle betreffenden anderen Fahrzeuge einen Steuerbefehl sendet, während diese sich mit beispielsweise 100 km/h noch einen Drittelmeter ohne Reaktion weiterbewegen. Bei einer Kolonne von nur zehn Autos kann sich das zu einem kritischen Wert mit katastrophalen Auswirkungen kumulieren.
Dieses Beispiel ist nur eines von vielen, bei denen die Latenzzeit für Maschinensteuerungen viel bedeutender als die Datendurchsatzgeschwindigkeit an sich ist. 5G bietet hier die Lösung an: Die neue Mobilfunktechnologie zeichnet sich nämlich durch eine extrem niedrige Latenzzeit aus. „Pings“ von unter einer Millisekunde machen derartige Anwendungen erst sicher und damit auch sinnvoll.
Weitere Beispiele liegen auf der Hand: etwa die Steuerung von selbstfahrenden Maschinen in der Landwirtschaft, in der Bauwirtschaft, aber auch im Bereich des autonomen Luftfrachtverkehrs mit Lastendrohnen
Expertisen bündeln – ortsunabhängig
Eine ganz andere, aber genauso revolutionäre Technik wird mittels 5G in neue Dimensionen gehoben: die Telemedizin, im Speziellen sogenannte Fernoperationen. Kooperative Operationsrobotik macht heute schon hochpräzise Mikroeingriffe möglich, die Chirurgen mit bloßen Händen nicht schaffen würden. Dabei sitzt der Operateur zwar nicht direkt beim Patienten, aber meist im selben Raum, mit Bildschirm und Steuereinheiten, die sich ähnlich wie Joysticks bedienen lassen. Der Chirurg bekommt ein stark vergrößertes 3D-Bild angezeigt und kann so den Roboter präzise steuern.
Mit 5G-Technik wird es auch möglich sein, solche Eingriffe von ganz woanders vorzunehmen. Man bedenke
die Möglichkeiten, die sich damit schon bald eröffnen: Spezialisten können ortsunabhängig und weltweit operieren, es wird möglich sein, mehrere Expertisen in Echtzeit zu bündeln, und für viele Patienten wird nicht mehr der zufällige Wohnort über die Qualität der medizinischen Versorgung und Behandlung bestimmen.
Auch für den Einsatz von Maschinen in sogenannten „lebensfeindlichen“ Umgebungen wie beispielsweise im Bergbau oder für Rettungs- und Sicherungsmaßnahmen eröffnet 5G völlig neue Möglichkeiten. Zu den wichtigsten Anwendungen von 5G werden wohl die zählen, die man unter dem Begriff „Smart City“ subsumiert, wobei man heute dafür zwar ähnliche, in der Ausprägung jedoch sehr unterschiedliche Begriffsdefinitionen findet. Allen Visionen von „Smart Cities“ gemeinsam ist der Gedanke der kooperativen Vernetzung von Dingen und Sensoren mittels IKT mit dem Ziel, das Leben der Menschen in Städten lebenswerter und dabei gleichzeitig ökonomischer und effizienter zu machen, was unter anderem einen positiven Effekt auf den Energieverbrauch
und damit wieder auf die Umwelt haben wird.
So wird in der Europäischen Union schon seit einigen Jahren der Einsatz von „Smart Metering“ für Stromnetze forciert. Bis 2020 werden in Österreich 80 Prozent aller Haushalte mit einem „Smart Meter“ zur Stromverbrauchsmessung und -abrechnung ausgerüstet sein. Die Vorteile für Konsumenten liegen mit der besseren Kontrolle des individuellen Nutzungsverhaltens zwar auf der Hand, viel wesentlicher ist aber die Tatsache, dass Stromversorger Live-Daten zur computerisierten Intime- Ressourcenplanung heranziehen können. Damit ist eine deutlich effizientere Auslastungssteuerung möglich, die ansonsten mit dem Einspeisen von erneuerbaren, aber auch nicht leicht vorhersehbaren Energieflüssen aus Photovoltaik und Windkraft schnell an ihre Grenzen stößt.
Politik muss Ausbau unterstützen – für den Wirtschaftsstandort Österreich
Auch wenn heute mit den in gut versorgten Gebieten erzielbaren mobilen Bandbreiten das Auslangen gefunden wird, werden die neu entstehenden Möglichkeiten zu einem enormen Anstieg des Datenverbrauchs führen. Weil die Gesellschaft und damit auch die Wirtschaft immer mobiler wird, muss auch Breitband ohne Qualitätsverluste
mobil sein. Seit einem Jahrzehnt verdoppelt sich das über Mobilfunknetze übermittelte Datenvolumen von Jahr zu Jahr, die Tendenz ist weiter deutlich steigend. Alleine deshalb ist die Einführung der 5G-Technologie, die neben der extrem kurzen Latenzzeit auch ein Vielfaches der Übertragungskapazität von LTE schafft, für Österreich als Wirtschaftsstandort von vitaler Bedeutung.
Der Ausbau muss also, soll Österreich tatsächlich zum, wie der Bund in seinem Strategiepapier formuliert, „5G-Vorreiter in Europa“ werden, rasch über die Bühne gehen.
Small Cells und Glasfaser zur notwendigen Verdichtung der Netze
Erste Schätzungen, nach denen für die Versorgung in Österreich rund 10.000 zusätzliche Stationen notwendig sein werden, sind nach Expertenmeinung eher zu niedrig angesetzt. Heute wird von mindestens dem Eineinhalb- bis Zweifachen ausgegangen. Zu einer deutlichen Vermehrung von weithin sichtbaren Maststandorten wird es allerdings nicht kommen, denn vorhandene Standorte werden einfach aufgerüstet, wobei dies weitgehend unauffällig vonstattengeht: Die neuen 5G-Antennen sind meist kleiner als die alten Sektorantennen.
In jedem Fall ist aber die Verdichtung der Mobilfunknetze notwendig, da die Sendefrequenzen, auf denen 5G hauptsächlich abgewickelt werden wird, eine geringe Reichweite haben. Dazu benötigt man aber auch keine großen Sender, sondern Senderboxen, die, ähnlich wie für WLAN, klein und unauffällig sind. Montiert werden die sogenannten Small Cells idealerweise an Häuserfronten, auf Straßenlaternen und in Innenräumen, um auch eine gute Inhouse-Versorgung mit 5G zu gewährleisten. Dass die Hardware kleiner geworden ist, bedeutet aber für den Ausbau nicht weniger Aufwand. Denn jede dieser Small Cells benötigt – genau wie ihre „großen Brüder“, die Mobilfunkstationen – eine leistungsfähige Glasfaseranbindung, um das Potenzial, das 5G bietet, auch wirklich voll auszunutzen.
Anders gesagt: Wenn Österreich mit 5G wieder zum Mobilfunk-Vorreiter in Europa werden und damit als Wirtschaftsstandort international erfolgreich bleiben soll, dann geht das nur mit einem raschen, flächendeckenden Ausbau der Glasfaserinfrastruktur, unterstützt durch eine ambitionierte Förderpolitik des Bundes – mit möglichst kurzen Latenzzeiten.
*Dieser Beitrag des Forum Mobilkommunikation ist im Jahresbericht der österreichischen Elektro- und Elektronikindustrie 2017/18 erschienen. Das Gesamtwerk steht unter https://www.feei.at/feei-jahresbericht-201718 zum Download zur Verfügung.
Von Gregor Wagner
Pressesprecher
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