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Mobilfunk: 5G: Neuer Schwung für das IoT?

Die Erwartungen an 5G sind hoch. Sie reichen vom Daten-Highway für Gebiete ohne Glasfasernetz bis hin zum autonomen Fahren und anderen komplexen IoT-Visionen. Doch was leistet der neue Standard wirklich? Wie profitieren Telekommunikationsanbieter, Anwenderunternehmen und Verbraucher?

Bauer Milchkanne Bildquelle: © fs/Melnyk-123rf

5G kommt. In Japan wird Mobilfunkanbieter NTT Docomo den Mobilfunkstandard bereits 2020 anlässlich der Olympiade in Tokio kommerziell einführen. Auch hierzulande ist der Impuls von 5G für das IoT bereits zu spüren. Das zeigt unter anderem die anhaltende Diskussion um das schnelle Internet "bis zur letzten Milchkanne".

UMTS und LTE haben die Grundlage für Kommunikationsplattformen wie Social Media und Messenger-Dienste gelegt. Sie waren die Basis für neue Formen der Kommunikation, die unsere Gewohnheiten und den Alltag nachhaltig geprägt haben. Mit 5G steht ein weiterer Technologiesprung bevor. Er wird Dienste fördern, die wir noch nicht kennen. Dabei ist 5G ein weiterer Mobilfunkstandard, wie 4G zuvor und 6G nachher. Allerdings mit einer entscheidenden Besonderheit: 5G wird das erste genuine „Netz der Maschinen“ sein.

Experten gehen davon aus, dass schon 2020 rund 25 Milliarden Geräte vernetzt sein werden – also mehr als drei Geräte pro Kopf der Weltbevölkerung. Unsere Umgebung wie Häuser, Fahrzeuge, öffentliche Infrastruktur, aber auch Wearables und eine Vielzahl weiterer Alltagsgegenstände kommunizieren nicht nur mit Menschen, sondern zunehmend auch untereinander. Das gilt sowohl im geschäftlichen, als auch im privaten Umfeld. Die dadurch entstehenden Anforderungen erfüllt 5G als neue Evolutionsstufe des Mobilfunks. Allerdings verzerrt die aktuelle Diskussion um die flächendeckende Bereitstellung den Blick auf das eigentliche Potenzial von 5G.

Dreifacher Nutzen
Um den Nutzen von 5G für das Internet der Dinge zu bewerten, kommt es darauf an, drei Anwendungsbereiche zu unterscheiden, für die der Standard konzipiert wurde:

  1. Enhanced Mobile Broadband (eMBB) unterstützt mit hoher Bandbreite vor allem Anwendungen für private Nutzer wie beispielsweise hochauflösendes Videostreaming auch bei hoher Nutzerdichte in einer Zelle.
  2. Massive Machine Type Communication (mMTC) dient vor allem dazu, eine möglichst große Anzahl von Geräten zu vernetzen. Hauptleistungsmerkmal ist dabei die Reichweite. Stichwort: Smart X (Meter, Agriculture, City, etc.)
  3. Ultra Reliable and Low Latency Communication (uRLLC) Sicherheitskritische Anwendungen, etwa in der Produktionssteuerung oder beim autonomen Fahren, benötigen latenzarme, hochverfügbare Verbindungen mit Quality of Service.

Für jeden dieser Anwendungsbereiche bietet 5G spezifische Vorteile, die im Folgenden eingehender beleuchtet werden.

Mehr Bandbreite und Kapazität für Verbraucher
„Content everywhere, everytime“ ist das Credo der Digital Natives. Dazu gehören schnellere Downloads ebenso wie Videostreaming unterwegs in höchster Qualität. Tatsächlich wird 5G die Benutzererfahrung solcher Anwendungen mit Übertragungsraten von bis zu 20 GBit/s drastisch verbessern. Das gilt auch unterwegs bei hohen Geschwindigkeiten: Die Übergabe von einer Funkzelle in die nächste funktioniert auch bei Tempo 500. Durch die Einrichtung von Small Cells können die Netzbetreiber außerdem die Nutzererfahrung in Ballungsgebieten und auf Großveranstaltungen durch Nutzung elastischer Infrastruktur verbessern.

Ein Netz für alle Maschinen
Das Anwendungsszenario Massive Machine Type Communications (mMTC) ist darauf ausgerichtet, die M2M-Kommunikation auf eine möglichst große Zahl von Maschinen, Anlagen, Geräten und Sensoren auszuweiten. 5G soll in der Lage sein, bis zu einer Million Geräte pro Quadratkilometer gleichzeitig zu vernetzen. Anwendungen in Produktion und Logistik können so Fahrzeuge und Behälter ebenso vernetzen wie Lager- oder Parkplätze. Im Facility Management und der Landwirtschaft lassen sich mit vernetzten Sensoren auch abgelegene Gebäude und Flächen verwalten. Für mMTC kommen Flächenfrequenzen zum Einsatz. Sie zeichnen sich durch eine hohe Reichweite und Gebäudedurchdringung aus. Dadurch sind sie in der Lage, auch Maschinen in Kellerräumen zu vernetzen. Sie arbeiten im 700-MHz-Band und sind von der aktuellen 5G-Lizenzversteigerung nicht betroffen, werden also wohl erst in einer späteren Ausbaustufe von 5G nutzbar sein. Allerdings steht mit Narrowband-IoT (NB-IoT) bereits eine Alternative auf Basis von LTE zur Verfügung. Ebenso wie mit 5G ist der Energiebedarf für die dabei vernetzten Instanzen sehr gering. So lässt sich die Stromversorgung auch mit kleinen Batterien für zehn Jahre sicherstellen.