12.11.2015 5G – Schlüsseltechnologie für die vernetzte Gesellschaft

Beitrag zum IT-Gipfel 2015

Die Vernetzung von Märkten, Branchen, Industrien und der Gesellschaft wird sich in den kommenden Jahren radikal verändern. Stand bisher die infrastrukturelle breitbandige Basisvernetzung im Vordergrund, geht es zukünftig um die Vernetzung nahezu aller Dinge zu einem „Internet of Things“. In den kommenden Jahren werden nicht mehr nur Millionen von Smartphones und Computern vernetzt sein. Die momentan in der Entwicklung befindliche integrierte Mobilfunk- und Netztechnologie 5G hat den Anspruch, die zukünftigen Anforderungen für die Kommunikation in dieser vollständig vernetzten Informationsgesellschaft sehr viel umfassender als bisher zu erfüllen.

Die 5G-Technologie wird sich u.a. durch eine vielfach höhere Datenkapazität sowie eine sehr geringe Reaktionszeit (Latenz) auszeichnen. Mit diesen Charakteristika wird 5G eine wesentliche technologische Grundlage für Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0 und eine generelle verstärkte Vernetzung in strategisch wichtigen Bereichen wie Mobilität (z.B. automatisiertes Fahren), Logistik, Energie und Medienverbreitung liefern. Neben diesen anspruchsvollen Anforderungen in vielfältigen Anwendungsfeldern muss die Entwicklung von 5G weiteren Rahmenbedingungen Rechnung tragen. Mit der massiven Zunahme vernetzter Geräte handelt es sich dabei insbesondere um ein stark wachsendes Datenvolumen, das zukünftig in den Netzen transportiert werden muss. 5G muss daher nicht nur flexibel und skalierbar, sondern bei der ab 2020 zu erwartenden Verfügbarkeit auch bezahlbar sein und nachhaltig durch die Netzbetreiber implementiert werden können. Das volle Potenzial von 5G als Mobilfunk- und Netztechnologie wird sich aller Voraussicht nach nur im Kontext neuer, innovativer Geschäftsmodelle entfalten können.

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Olaf Reus

Mitglied der Geschäftsleitung Ericsson GmbH und Leiter der Fokusgruppe 5G im Nationalen IT-Gipfel

Zitat

„Die nächste Mobilfunk- und Netztechnologie 5G ist eine Schlüsseltechnologie für die vernetzte Gesellschaft und wird alle Industrie- und Anwendungsbereiche beeinflussen. 5G wird ein Echtzeitnetz zum effizienten Steuern und Regeln des Internets der Dinge bereitstellen.“

Olaf Reus, Mitglied der Geschäftsleitung Ericsson GmbH und Leiter der Fokusgruppe 5G im Nationalen IT-Gipfel

Gegenwärtig ist jedoch festzustellen, dass 5G als Technologie und seine Potenziale – insbesondere in den Anwendungsbranchen in Deutschland – nicht umfänglich bekannt sind. Die Fokusgruppe 5G hat sich daher zum Ziel gesetzt, für das Thema zu sensibilisieren und Deutschland bei dieser zentralen Entwicklung als Vorreiter zu positionieren, um die skizzierten wirtschaftlichen Potenziale zu realisieren. Dazu hat die Fokusgruppe mit zahlreichen Akteuren aus den Anwendungsbranchen den Dialog geführt und die Anforderungen der Branchen an 5G gegenüber den bestehenden Technologien analysiert. Eine Übersicht zu den Anforderungen der Anwendungsindustrien gibt die ‚Checkliste 5G ‘, Aktivitäten im Bereich von Forschung und Entwicklung zu 5G werden in der ‚5G Deutschlandkarte‘ dargestellt. Exemplarisch lassen sich dabei folgende Anwendungsszenarien darstellen:

  • Die Vision vom hoch automatisierten Fahren rückt immer näher und ist eines der Zukunftsfelder der deutschen Automobilindustrie. Für die weitergehende Automatisierung ist neben zusätzlicher Sensorik auch der Austausch von Sensorinformationen mit den umgebenden Fahrzeugen erforderlich, um das Fahren weiter zu verbessern. Die mit 5G erreichbaren geringen Ende-zu-Ende-Verzögerungen in der Größenordnung unter 10 ms (Ziel 1 ms) ermöglichen einen solchen Austausch. Stausituationen erfordern die Kommunikation von Tausenden Teilnehmern innerhalb einer Kommunikationszelle.
  • In Energienetzen werden in Zukunft dezentrale Systeme auf lokaler Ebene mit einem hohen Vernetzungsgrad die Architektur bestimmen. Ziel ist es, lokale und regionale Energieverteilnetze durch die dynamische Steuerung von Erzeugern, Lasten und Speichern so zu optimieren, dass diese sich in einem energetischen Gleichgewicht befinden. Dazu sind Kommunikationsbeziehungen in lokalen und regionalen Strukturen mit sehr kleiner Latenz (kurze Regelzeitkonstanten aufgrund fehlender Trägheit großer Maschinen im Energiesystem) notwendig.
  • Im Bereich der Logistik wird die Erfassung von Bearbeitungs- und Qualitätszuständen eines Produkts wesentlich feingranularer erwartet als heute. Neben den Anforderungen an Echtzeit, Verfügbarkeit und gegebenenfalls sogar nachsteuernde Optionen für den Kunden während der Produktion zeigen Kunde und Produzent zunehmend Interesse an einer lückenlosen Transportüberwachung und einer gemeinsamen Wareneingangskontrolle in Echtzeit.
  • Die Steuerung einzelner Produktionsmittel in der industriellen Produktion im Sinne einer „Smart Factory“ und deren Kommunikation untereinander (Machine-to-Machine) wird mit entsprechender Hard- und Software in einer hoch aggregierten Form erfolgen. Dabei addieren sich Millionen bzw. Milliarden von Statusmeldungen, welche stetig durch Sensoren oder andere Systeme erfasst, übermittelt und ausgewertet werden.
  • In der Mediennutzung werden Anwendungen aus der Virtuellen Realität und rundfunkartige Echtzeit-Verbreitung eine zunehmend mobile Verbreitung finden und damit neue Perspektiven ermöglichen. Durch hohe Bandbreiten auch bei vielen Nutzern auf engem Raum werden so beispielsweise in Stadien „Second-Screen“-Anwendungen in Echtzeit möglich. Nicht zuletzt wird auch die Individualkommunikation von den neuen Möglichkeiten profitieren und neue Formen der zwischenmenschlichen Kommunikation ermöglichen.

Um 5G ab 2020 erfolgreich in Deutschland zu implementieren, ist es erforderlich, dass Unternehmen, Wissenschaft, Verwaltung und Politik gemeinsam daran arbeiten, die notwendigen Weichenstellungen zeitnah herbeizuführen. Geschäfts- und Organisationsmodelle müssen hinsichtlich notwendiger Veränderungsbedarfe analysiert und erforderliche Kompetenzen identifiziert werden. Durch ein abgestimmtes Handeln wird es gelingen, Deutschland zu einem Leitmarkt der 5G-Nutzung zu machen. Mit 5G bietet sich die Chance, den globalen Standard für mobile Vernetzung zu schaffen. Deutschland und Europa müssen das damit verbundene Innovationspotenzial frühzeitig erkennen und sich führend in den internationalen Prozess einbringen. Dafür sind insbesondere die folgenden Punkte entscheidend:

  • Bereitstellung von ausreichend geeignetem Mobilfunkspektrum für 5G: In der Weltfunkkonferenz im November dieses Jahres (WRC-15) müssen im Rahmen der Definition eines Tagesordnungspunktes für die WRC-19 ausreichend Bandbereiche sowohl zwischen 6 und 30 GHz, als auch zwischen 30 und 100 GHz für Studien benannt werden. Nur auf dieser Basis können in der WRC-19 die notwendigen Frequenzen für 5G bereitgestellt werden. Mit Stand Oktober 2015 sind zwar hinreichend Bandbereiche oberhalb 24 GHz mit Potential zu weitreichender Harmonisierung für Studien vorgeschlagen, allerdings finden sich im für kostengünstige 5G-Netzabdeckung wichtigen Bereich 6 bis 24 GHz fast keine Vorschläge.
  • Geeignetes Spektrum-Management: Auch für 5G wird die exklusive Zuteilung von Frequenznutzungsrechten über lange Zeiträume essentiell für Planungs- und Investitionssicherheit, sowie für die Erbringung von Diensten mit planbarer Quality of Service sein. Komplementär zu einer exklusiven Lizensierung wird es auch im Interesse besserer Spektrumseffizienz zunehmend Modelle der gemeinsamen Nutzung von Spektrum geben.
  • Leistungsfähige Anbindungen der Funkstationen (Backhaul): Die Bereitstellung leistungsfähiger Backhaul-Infrastruktur mit stark wachsendem Glasfaseranteil im Rahmen des Breitbandausbaus wird einen wesentlichen Baustein für leistungsfähige 5G-Netze darstellen.
  • Ausgewogene Regelungen zur Netzneutralität: 5G-Netze werden verschiedenste Dienste mit sehr unterschiedlichen Anforderungen bedienen müssen, was eine technische Priorisierung zwingend erforderlich macht. Netzneutralität darf daher gesetzlich nicht zu eng ausgestaltet werden, um das enorme Innovationspotenzial zu erhalten sowie weiterhin Differenzierungsmöglichkeiten und Netzwerkmanagement zu ermöglichen.
  • Erfolgreiche Geschäftsmodelle ermöglichen – 5G Investitionen fördern: Für den Markterfolg von 5G und seiner positiven Wirkung auf andere Industriesektoren wie z.B. die Industrie, die Mobilitätsbranche und die Logistik ist ein investitionsfördernder regulatorischer Rahmen zwingend erforderlich. Neben den bereits erwähnten Elementen Bereitstellung von ausreichend Mobilfunkspektrum und ausgewogene Regelungen zur Netzneutralität, muss dieser auch die Fortsetzung der Unterstützung der 5G-Forschungs- und Standardisierungsaktivitäten und Rechts- und Planungssicherheit in Hinsicht auf Regulierungsmaßnahmen gewährleisten.

IT-Gipfel 2015

Der 9. Nationale IT-Gipfel findet am 18. und 19. November in Berlin statt. Hier haben wir Hintergründe und aktuelle Informationen rund um den Gipfel zusammengetragen.

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