21.05.2014 Von GPRS zu 5G

  • Mobilfunkstandard der fünften Generation soll um 2020 starten
  • Hohe Anforderungen der EU
  • Zahl der UMTS- und LTE-Nutzer um 10 Prozent auf 37 Millionen gestiegen

Berlin, 21. Mai 2014 - Die Geschichte der Mobilfunkstandards ist eine Abfolge voller Abkürzungen: GPRS, GSM, UMTS, LTE – um nur die bisherigen vier Grundstandards zu nennen. Dazu kommen Ausbaustufen wie EDGE, HSDPA oder LTE advanced. Seit 2013 sind in Deutschland die ersten Mobilgeräte der vierten Generation auf dem Markt: Long Term Evolution oder kurz: LTE. Die Nachfrage nach schnellen mobilen Datendiensten steigt derzeit schnell. So hat sich die Zahl der regelmäßigen Nutzer von UMTS und LTE hierzulande um rund 10 Prozent erhöht: von rund 33,6 Millionen zum Jahresende 2012 auf fast 37 Millionen Ende 2013. Forscher und Entwickler arbeiten jedoch bereits mit Hochdruck am Nachfolgestandard, der fünften Generation (5G). „Um das Jahr 2020 werden wir 5G nutzen können. Es wird die Basisinfrastruktur für die intelligenten Netze der Zukunft sein: für Anwendungen rund um Smart Citys, e-Health, Verkehrstelematik und Entertainment“, sagt Johannes Weicksel, Mobilfunkexperte beim Hightech-Verband Bitkom.

Die Anforderungen an 5G sind hoch: Über 10 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) sollen übertragen werden können. Standard sollen rund 100 Mbit/s werden. Derzeit gelten Übertragungsraten von 50 Mbit/s selbst im Festnetz als sehr schnell. Zum Vergleich: Die Datei eines anderthalbstündigen Spielfilms in Standardqualität ist abhängig vom Kompressionsverfahren rund 1,5 Gigabyte (GB) groß. In HD-Qualität verdoppelt sich in der Regel die Datenmenge. Ein hochauflösender Film von 3 GB könnte über einen 5G-Anschluss in weniger als drei Sekunden heruntergeladen werden.

Diese hohen Durchsätze werden auch gebraucht. Der mobile Datenverkehr wird in den kommenden Jahren auf ein Vielfaches im Vergleich zu heute steigen. Je nach Schätzung weltweit werden 50 bis 100 Milliarden Geräte über das Mobilkommunikationsnetz angebunden werden: Smartphones, Tablet Computer, Wearables, Autos, Elektrogeräte etc. Die meisten dienen nicht der bewussten Nutzung durch Personen, sondern dem Datenaustausch von Maschinen untereinander, der so genannten M2M-Kommunikation. Durch den neuen Standard des Internet-Protokolls (IPv6) kann theoretisch jedes Sandkorn eine eigene, dauerhafte Internet-Adresse erhalten. M2M-Anwendungen benötigen eine besonders niedrige Kostenstruktur bei der Mobilfunkanbindung. Dazu gehört ein wartungsfreier Einsatz. Zudem soll der Energieverbrauch bei der Datenübertragung um 90 Prozent gesenkt werden.

Für konkrete Aussagen über technische Details ist es noch zu früh. Die notwendige Standardisierung hat gerade erst begonnen. So ist noch unklar, auf welchen Frequenzen 5G funken wird. Die Internationale Fernmeldeunion verhandelt auf den Weltfunkkonferenzen 2015 und 2018 darüber, welche Frequenzbänder die Länder bereitstellen sollten. Derzeit werden in Deutschland im Mobilfunk Bänder zwischen 700 Mhz und 2,5 Ghz genutzt. Frequenzbänder im niedrigen Bereich haben eine große Reichweite und dringen gut durch Fassaden und Wände, allerdings ist der maximal mögliche Datendurchsatz gering. Funkzellen mit hohen Frequenzen haben eine begrenzte Reichweite: Die Funkwellen durchdringen Fassaden und Wände schwieriger, aber es sind sehr hohe Übertragungsraten möglich. „Bei 5G wird über die Nutzung unterschiedlicher Frequenzbänder nachgedacht, um sowohl datenintensive Anwendungen im Nahbereich als auch eine Standardversorgung mit rund 100 Mbit/s pro Nutzer an entlegenen Orten zu ermöglichen“, so Weicksel.

Dieses Jahr ist die „5G Infrastructure PPP“ der EU gestartet. Sie ist Teil der EU-Strategie „Horizon 2020“. In einer Public-Private-Partnership (PPP) werden Arbeitskreise aus Forschern, Entwicklern und weiteren Experten koordiniert. Über 800 Unternehmen und Organisationen sind Mitglied und sollen die Standardisierung voranbringen. Dazu gehören TK-Unternehmen und Anwender. Die EU fördert den mehrjährigen Prozess mit 700 Millionen Euro. Die Industrie bringt innerhalb der PPP den gleichen Betrag ein. Zudem will sie außerhalb der Partnerschaft mehrere Milliarden investieren, um die Ziele der PPP zu erreichen. So sollen europäische Unternehmen mindestens jedes fünfte Patent des neuen weltweiten Standards entwickeln.

Methodik: Die Zahl der regelmäßigen UMTS- und LTE-Nutzer hat die Bundesnetzagentur aktuell veröffentlicht. Gezählt wurden die SIM-Karten.

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