Ein Schritt weiter? 5G kommt.

Internet der Dinge, autonomes Fahren, Industrie 4.0. und Smart Homes: All dies funktioniert nur dann richtig, wenn stabile Datenverbindungen bestehen und ein entsprechender Austausch zwischen Gerätschaften möglich ist. Damit das klappt, ist einer der nächsten Schritte der Übergang von LTE (4G) zu 5G.

Diese Umstellung auf den neuen 5G-Standard wird ein stufenweiser Ausbau, bei dem beide Technologien parallel miteinander bereitgestellt werden. Warum? Zum einen basiert die Umrüstung auf der bisherigen Infrastruktur, die nicht mit einem Schlag abgeschaltet oder upgegradet wird. Der Glasfaserausbau ist aktuell deutschlandweit noch am Laufen und eine Grundvoraussetzung für 5G.

Zum anderen gibt es Ballungszentren der Anwender – rund 1 Million Nutzer pro Quadratkilometer soll das „neue“ 5G-Netz aushalten. Die Reichweite eines 5G-Senders ist allerdings nicht so weitreichend, wie es dem Ideal einer schönen neuen Welt entspräche. Anders gesagt: Um 5G flächendeckend einzusetzen, müssen sehr viele Sender in die Landschaft gestellt werden. Einer von mehreren Ansätzen, um als Hochschulabsolventen einen zukunftsträchtigen Berufseinstieg hinzulegen.

Die Gruppe der An­wender des Mobilfunk­netzes hat sich seit SMS-Zeiten übrigens deutlich erweitert und gliedert sich nun in drei Zielgruppen: der klassische menschliche Anwender, der von privat bis Telemediziner reicht; die Kommunikation zwischen Maschinen und Anwendungen sowie Ultra-Reliable and Low Latency Communications. Letzteres be­trifft alle Anwendungen, deren Antwortzeit absolut kritisch und erfolgsentscheidend ist – etwa Fahrerassistenzsysteme oder Bremsassistenten. De­ren Reaktionszeit hat im Extremfall Auswirkungen auf Menschenleben und wird entsprechend wichtig eingeordnet.

Vor allem in der Industrie wird der Datenaustausch ganz neue Dimensionen annehmen

Die Medaille mit den direkten Auswirkungen hat noch eine andere Seite: Bei 5G handelt es sich um ein elektromagnetisches Feld, was das für Wärme sorgt, Stichwort Mikrowele. Könnte es also ge­sundheitliche Auswirkungen auf Umwelt und – in Anbetracht der Nähe und Vielzahl der Geräte – den Menschen geben? „Viele technische Aspekte von 5G sind mit denen bisheriger Mobilfunkstandards vergleichbar. Er­kenntnisse aus Studien, in denen mögliche Gesundheitswirkungen elektromagnetischer Felder des Mobilfunks untersucht wurden, können daher zu einem großen Teil auf 5G übertragen werden“, statiert das Bundesamt für Strahlen in einer Mitteilung, die zeitlich sehr perfekt zur 58. IFA veröffentlicht wurde. Das klingt an sich ganz positiv, bedeutet im Endeffekt aber, dass es keine 5G-spezifischen Studien gibt. In der gleichen Mitteilung wird außerdem darauf hingewiesen, dass es keine genauen Kenntnisse über die Langzeitwirkung der Strahlung gebe. Endnutzer sollten beim Kauf eines mobilen Endgeräts bitte auf einen möglichst geringen SAR-Wert achten – und beim Telefonieren jetzt schon Headsets nutzen. Nicht inkludiert in dieser Wärmekalkulation ist, wie sie sich in der Kommunikation zwischen Maschinen auswirken wird, die sich zum Teil in Dauerbetrieb befinden und massive Datenumfänge austauschen. Direkt darauf aufbauend stellt sich die Frage nach der Gesundheit von Mitarbeitern, beispielsweise im Maschinenbau, die sich für signifikante Zeiträume im direkten Umfeld dieser Datenkommunikation aufhalten werden.

Aber wann kommt nun 5G beim Endverbraucher an? Die Frequenzversteigerung startete Ende März 2019, für Endkonsumenten dürfte eine Umsetzung 2020 gelungen sein. Ein früherer Zeitpunkt erscheint utopisch, da nach Berichten von ntv die Frequenzen zum Teil bereits an­der­weitig besetzt werden – und freigemacht werden. Das könne durchaus bis Juni 2020 und teilweise sogar bis 2026 dauern. Die Bundesnetzagentur (Aktenzeichen: BK1-17/001) gibt für die Versteigerung der 5G-Frequenzen vor: „Ziel der Kammer ist es, dass Verbraucher im größtmöglichen Umfang von dem sozioökonomischen Potenzial der bereitgestellten Frequenzen profitieren können.“ Ein nobles Ziel, das den mitsteigernden Unternehmen (Vodafone, Telekom, Drillisch Netz und Telefónica) eine Mindestrate von satten 100 Mbit pro Sekunde für Downloads als „Versorgungs­auflage“ vorschreibt, gleichermaßen gültig für private Haushalte, Bundesautobahnen oder Staatsstraßen. Seehäfen brauchen offiziell übrigens nur 50 Mbit/s und bei Schienenwegen wird unterschieden zwischen solchen mit 2.000 täglichen Fahrgästen und denen mit weniger Fahrgastaufkommen. Welcher Konzern übrigens wie viel für welche Frequenzblöcke bietet, veröffentlicht die Bundesnetzagentur hier.

So man­cher Privatnutzer wird in Sachen Download-Geschwindigkeit so­fort an Streaming-Dienste denken, die weit ge­ringere Ansprüche stellen als die Bundesnetzagentur. Scheinbar be­rechtigt stellt sich die Frage: Braucht es 5G, wenn derzeitige Netze schnell genug sind? Ja, denn der Streaming-Vergleich greift deutlich zu kurz: Die Zahl der Verbindungen und des übertragenen Datenumfangs wird vor allem im industriellen Sektor stark ansteigen – und hat vollkommen andere Ansprüche an Verfügbarkeit und Stabilität als der gängige Netflix-User. Bei 5G sind immerhin Datenraten mit bis zu 20 Gbit/s möglich, die in erster Instanz auch der Industrie zur Verfügung gestellt werden und nicht etwa dem privaten Endnutzer. 

5G im Automotive-Feldversuch in Japan

Für den Automotive-Bereich haben sich Unternehmen und Organisatoren auf internationalem Level schon 2016 zur 5G Automotive Association zusammengeschlossen. (Gründungs-)Mitglieder sind die üblichen Verdächtigen wie BMW und Daimler sowie „5G-Automobilzulieferer“ wie Huawei oder Ericsson. Gemeinsam wird an einem herstellerübergreifenden 5G-Standard gearbeitet, der insbesondere beim autonomen Fahren eingesetzt wird. Im Dezember 2018 in Japan wurde innerhalb dieser Gruppe ein Feldversuch durchgeführt, der Früchte trägt. Mit un­terschiedlich ausgestalteten An­wendungsfällen wurden folgende Aspekte der 5G-Kommunikation un­ter­sucht:

• die Direktkommunikation zwischen Fahrzeugen (Vehicle-to-Vehicle, V2V),
• zwischen Fahrzeug und Infrastruktur (Vehicle-to-Infrastructure, V2I) und
• zwischen Fahrzeug und Fußgängern (Vehicle-to-Pedestrian, V2P) sowie
• Mobilfunkverbindungen zwischen Fahrzeug und Netzwerk (Vehicle-to-Network, V2N).

Für die Versuche wurden mehrere Fahrzeuge verschiedener Gattungen (Kfz, Lkw) eingesetzt, die in variierenden Ge­schwindigkeiten unterwegs waren und auch durch Gebäude als potenziellen Störfaktoren in der Kommunikation konfrontiert wurden. Getestet wurden dabei sowohl die direkte als auch die netzbasierte Kommunikation. Laut Continental, ebenfalls 5G Automotive Association-Mitglied, ein guter Erfolg und weiterer Schritt in die Zukunft.

Huawei als Persona Non Grata in der 5G-Umsetzung

Politisch brisant: Wegen Spionagevorwürfen gegen das chinesische Huawei entscheiden sich zunehmend mehr Unternehmen, etwa die britische BT Group, beim 5G-Ausbau fast vollständig auf Huawei-Technologien zu verzichten – dabei gehört das Unternehmen unter anderem zur 5G Automotive Association. Gerade die USA machen sich gegen Huawei stark und auch aus der Universität der Bundeswehr werden kritische Stimmen laut: „Unaufhaltsam rächt sich die kompromisslose Verdichtung der Hochtechnologie auf immer weniger Hersteller in einzelnen asiatischen Ländern. Die Fähigkeiten zur effizienten Herstellung, vom Einzelbaustein zum Gesamtsystem, gehen im Vergleich zu asiatischen Ländern immer mehr verloren und ein tiefes Verständnis der eingekauften Komponenten wird immer schwieriger“, findet Prof. Harald Görl klare Worte. Der Professor für Betriebssysteme und Rechnerarchitektur an der Universität der Bundeswehr München und Experte im Auswärtigen Ausschuss im Deutschen Bundestag führt weiter aus: „Eine zukunftsfähige Antwort muss kommen, solange das wirtschaftlich vielfach ungenutzte Grundlagenwissen über Hochtechnologie, beispielsweise in der Mikroelektronik, noch vorhanden ist.“ 

Was bedeutet 5G für die Karriere?

Es braucht kritische Köpfe, die nicht einfach nur eine neue Technologie integrieren können, sondern auch ihre Bedeutung und Entwicklung antizipieren können. Beispiele sind der Arbeitsschutz von Maschinenbauern, die von kommunizierenden Maschinen umgeben sind. Außerdem der Ausbau der 5G-Sender, nicht zu vergessen Zukunftsszenarien: Wenn zukünftig alles über 5G läuft – was passiert dann, wenn 5G einmal ausfällt? Es geht also um weit mehr, als nur die Umstellung von LTE auf 5G und genau hier setzen die langfristigen Karrierechancen an! 

Soll noch einer sagen, die Zukunft der Mobilität könne nicht super spannend werden!

Autorin: Bettina Riedel