5G ist da und bietet zahlreiche Chancen

Der mobile Datenverbrauch steigt in Luxemburg und weltweit von Jahr zu Jahr erheblich. Bis 2025 werden weltweit schätzungsweise 175 Zettabytes an Daten generiert (gegenüber 33 im Jahr 2018). Dieses gigantisches Datenvolumen entspricht 175 Milliarden USB-Sticks mit je einem Gigabyte Speicherplatz. Viele dieser Daten werden mittlerweile über das Mobilfunknetz von vernetzten Endgeräten wie unseren Smartphones ausgetauscht oder auch von Sensoren an Rechenzentren oder Cloud-Plattformen gesendet.

5G, eine bahnbrechende Entwicklung

5G entstand als Antwort auf die Herausforderung, die der Anstieg der Datenproduktion und -nutzung durch mobile Endgeräte darstellt. Smartphone-Nutzern wird der Wechsel von 4G zu 5G wegen der schnelleren Lade- und Downloadzeiten und der potenziell höheren Bildauflösung nicht als Weiterentwicklung, sondern als Revolution empfinden. Das Revolutionäre an der 5G-Technologie sind jedoch neue Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Bereichen, wie etwa vernetzten Städten, der Industrie oder dem Gesundheits- und Finanzwesen.

Die neue Netzgeneration ermöglicht es dank ihren Hauptmerkmalen, neue Anwendungen in Betracht zu ziehen. Einige Akteure in Luxemburg sind bereits dabei zu prüfen, welche Möglichkeiten sich durch 5G eröffnen. Mit dem stetigen Netzausbau könnten in Zukunft viele neue Anwendungen entstehen. Das 5G-Netz von DEEP, das zum heutigen Zeitpunkt 42 % des Landes abdeckt, wächst Tag für Tag.

5G unterscheidet sich durch fünf Hauptmerkmale von früheren Technologien.

Die 5 Hauptmerkmale von 5G

1. Die Fähigkeit, mehr Endgeräte auf einer bestimmten Grundfläche zu verbinden. Dies ermöglicht insbesondere neue Anwendungen, beispielsweise die Entwicklung selbstfahrender Autos oder eine steigende Anzahl vernetzter Objekte, die die Verwaltung des öffentlichen Raums erleichtern oder die Landwirtschaft unterstützen.

2. Ein geringerer Energieverbrauch. Zwar ist der Energiebedarf einer 5G-Antenne höher als der einer 4G-Antenne, dafür kann sie jedoch auch mehr Datenverkehr bewältigen. Im Gegensatz zu früheren Technologien, die ständig in Betrieb sind, wird die 5G-Antenne nur aktiviert, wenn ein Datenzugriff erforderlich ist. Daher ist der Energieverbrauch insgesamt geringer. Die Anwendungsfälle, die sich aus der Vernetzung von Objekten ergeben, könnten allgemeine Energieeinsparungen ermöglichen, etwa durch ein besseres Ressourcen- und Reisemanagement. Zudem haben die mit 5G verbundenen, batteriebetriebenen Geräte einen geringeren Energiebedarf.

3. Eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des Datenflusses über 5G ist mit bis zu 1 Gigabyte/Sekunde zehnmal höher als bei 4G.

4. Eine äußerst niedrige Latenzzeit. Während bei 4G Daten mit einer Verzögerung von 50 Millisekunden übertragen werden, beträgt die Verzögerung bei 5G lediglich eine Millisekunde. Zum Vergleich: Die Reaktionszeit eines Menschen liegt bei rund 260 Millisekunden. Dieser Aspekt ist für bestimmte Anwendungsfälle, insbesondere die Einführung selbstfahrender Autos, äußerst wichtig. Dank dieser Latenzzeit werden, sobald ein Fahrzeug auf ein Hindernis stößt, die nachfolgenden Autos informiert, sodass sie entsprechend reagieren können. Im Gesundheitswesen können angesichts dieser Latenzzeiten Remote-Operationen in Betracht gezogen werden.

5. Die Möglichkeit der Netzaufteilung (Slicing). Dank 5G kann bestimmten Anwendungsfällen eine entsprechende Servicequalität zugewiesen werden, z. B. Rettungsdiensten oder der Steuerung von Drohnen. Durch diese mögliche Einrichtung von Netzsegmenten erhalten Nutzer ein bestimmtes bedarfsgerechtes Qualitätsniveau (beispielsweise eine optimale Latenzzeit oder eine sehr große Bandbreite).

Dank der Kombination dieser Merkmale werden jetzt schon neue Anwendungen sehr konkret möglich. DEEP nahm an einigen sehr vielversprechenden 5G-Pilotprojekten teil.

Förderung der Einführung des autonomen Fahrens

Als Beispiel hierfür sei das Projekt 5GCroco (Fifth Generation Cross-Border Control) zu nennen, ein Forschungs- und Innovationsprojekt rund um vernetzte und autonome Mobilität in einem grenzüberschreitenden Kontext. An diesem Projekt sind sowohl Telekommunikationsanbieter wie DEEP als auch Automobilhersteller und -zulieferer beteiligt. Konkret konnten ferngesteuerte Autos, die Erkennung von Hindernissen während der Fahrt und die Weitergabe der Information an nachfolgende Fahrzeuge sowie die Kontinuität des Dienstes beim Überschreiten von Landesgrenzen getestet werden. Möglich gemacht wurden diese Tests erst durch die 5G-Technologie und ihre geringe Latenzzeit, die Möglichkeit, eine Vielzahl von Endgeräten zu verbinden, sowie das Slicing, das eine optimale Datenübertragung in Echtzeit gewährleistet.

Vernetzung der Nutzer in ländlichen Gebieten

Die Gemeinde Waldbillig nutzte 5G im Rahmen des Projekts „Waldbillig gëtt Digital“, um ihre Digitalisierung voranzutreiben. Das nicht ans Glasfasernetz angeschlossene Dorf profitiert seit der Einrichtung eines 5G-Netzes von ultrahoher Geschwindigkeit: Jeder Haushalt wurde mit einem Gerät ausgestattet, das die Netzverbindung über einen Fixed Wireless Access ermöglicht. Über 5G erhält jeder Zugang zu Triple Play (ultraschnelles Internet, TV und IP-Telefonie). Daneben wurde die Einführung intelligenter Wasserzähler in Privathaushalten und öffentlichen Gebäuden ermöglicht, was die Verfolgung des individuellen Verbrauchs erleichtert. Zudem wurden 5G-gestützt digitale Anzeigetafeln zur Information der Bürger installiert.

Bessere Überwachung der landwirtschaftlichen Produktion

Das Projekt Lux5GCloud erforscht, wie 5G zur Verbesserung landwirtschaftlicher Methoden eingesetzt werden kann. Das Netz bietet die Möglichkeit, batteriebetriebene Sensoren mit einer Autonomie von mehreren Jahren anzuschließen. So können zahlreiche Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind, Bodenfeuchtigkeit, Austrieb und Blätter usw. gemessen werden, um den Anbau besser zu überwachen und zu verbessern.

Dieser Anwendungsfall zeigt die Möglichkeiten auf, die 5G in Kombination mit der IoT/M2M-Technologie bietet. Zahlreiche Daten können einfach erhoben und in Echtzeit verarbeitet werden.

Sicherheit beim Datenaustausch über das 5G-Netz

Diese Entwicklungen werfen angesichts des gestiegenen Austauschs von – unter Umständen sensiblen – Daten Fragen in Bezug auf die Informationssicherheit auf. DEEP ist sich dieser Herausforderungen bewusst und hat einen Ansatz erarbeitet, mit dem über das 5G-Netz übertragene Informationen Ende-zu-Ende-verschlüsselt werden. Um die Stabilität des Dienstes zu gewährleisten, ist jede Antenne über einen redundanten Zugang mit dem Glasfasernetz verbunden. Ferner kümmert sich die Abteilung CYBERFORCE von DEEP kompetent um die Sicherung des Netzes.