Warum also weckt 5G so großes Interesse? Die ersten 5G-Entwicklungen laufen bereits und konzentrieren sich auf drei Hauptmerkmale (siehe Abbildung 1).
Verbessertes mobiles Breitband (eMBB): Telekommunikationsunternehmen erwarten von 5G Geschwindigkeiten von über 1 Gbit/s. Qualcomms erster 5G-Chip, der 2017 auf den Markt kam, erreichte diese Geschwindigkeit bereits, und Chips von Ericsson und NTT DoCoMo erzielten im 15-GHz-Band sogar 10 Gbit/s. Die bisher höchste erreichte Geschwindigkeit liegt bei 35 Gbit/s und wurde von M1 und Huawei in einem Test in Singapur erzielt.

Massive Machine-Type Connections (mMTCs): Massive Verbindungen ermöglichen eine Vielzahl vernetzter Geräte und damit den Durchbruch des Internets der Dinge (IoT). 5G erlaubt mehr als 1 Million Geräteverbindungen pro Mobilfunkzelle bzw. pro km² (200–400 in aktuellen Netzen).
Ultra-Reliable Low-Latency Communications (uRLLC): uRLLC konzentriert sich auf Virtual-Reality-Anwendungen, autonome Fahrzeuge, Roboter und telemedizinische Dienste. Die Latenz kann bis zu 1 ms Ende-zu-Ende-Verzögerung (E2E) betragen (53 ms bei 4G und 64 ms bei 3G).

4G ist nicht der einzige Konkurrent von 5G. Zahlreiche neuere Verbindungstechnologien wie NB-IoT, LoRa und Sigfox bieten ebenfalls Lösungen für den wachsenden IoT-Markt (weitere Informationen finden Sie im Bericht „IoT Low Power Wireless Networks and 5G 2019–2029: Global Forecasts, Technologies, Applications“ von IDTechEx Research Networks). Dank seines hohen Datendurchsatzes und seiner geringen Latenz ist 5G die vielversprechendste Technologie für anspruchsvolle Anwendungsbereiche wie 3D-Robotersteuerung, Virtual-Reality-Monitoring und medizinische Fernüberwachung. Diese Herausforderungen konnten die aktuellen Technologien bisher noch nicht bewältigen.

Die Entwicklung der Mobilkommunikation bestand nie darin, die vorherige Technologie einfach zu verdrängen, sondern war ein schrittweiser Prozess. So wurden beispielsweise einige 3G-Algorithmen und Programmierkonzepte in 4G übernommen und angepasst. Von der Fertigstellung der 4G-Standards (2008) bis zu ihrer kommerziellen Einführung (2010) vergingen zwei Jahre, und weitere drei Jahre, bis 4G 3G übertraf. Doch selbst heute ist die 4G-Abdeckung noch nicht flächendeckend. Wir erwarten eine ähnliche Entwicklung für 5G.

5G soll 4G zumindest vorerst nicht ersetzen. Tatsächlich sind viele der grundlegenden Technologien Weiterentwicklungen von 4G. Abbildung 2 zeigt einige neue Techniken der physikalischen Schicht, die sowohl für 4G als auch für 5G verwendet werden, während die neuesten Technologien ausschließlich für 5G verfügbar sind. Die 4G-Basisstation wird weiterhin als Makro-Basisstation für 5G genutzt, und die 4G-Kerninfrastruktur bleibt bestehen. Ein solches 5G-Netzwerk, das auf der bestehenden 4G-Infrastruktur basiert, wird auch als Non-Standalone (NSA) 5G bezeichnet und wird als erstes auf dem Markt eingeführt werden.

5G vereint optimierte 4G-Techniken (sowohl physikalisch als auch architektonisch) mit neuen Funktionen, die sich aus Frequenzverschiebungen (vorwiegend zu zwei hohen Frequenzen, unter 6 GHz oder 20–40 GHz) und erhöhter Bandbreite ergeben. Abbildung 3 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen einigen grundlegenden Techniken und Schlüsselfunktionen.

Zu den populärsten Innovationen gehören:
Massive MIMO,
Edge Computing und Cloudifizierung,
Network Slicing

Laut einer Studie von IDTechEx Research wächst jedoch auch der Pessimismus hinsichtlich der breiten Einführung von 5G. Dieser kommt von vielen politischen Entscheidungsträgern und Telekommunikationsunternehmen, darunter überraschenderweise auch Huawei, einem der Hauptentwickler des 5G-Standards. Sie argumentieren, dass der Ausbau von 5G für die Betreiber extrem teuer werden wird, da Zehntausende neuer Basisstationen pro Land und massive Investitionen in die Modernisierung der bestehenden Infrastruktur erforderlich sind. Manche behaupten sogar, die meisten Verbraucher würden die Vorteile nicht bemerken und die Betreiber würden Schwierigkeiten haben, Gewinne zu erzielen. Viele Fragen bleiben offen: Warum wollen wir 5G einführen, wenn 4G noch nicht flächendeckend verfügbar ist? Wird es eine ausreichend zuverlässige 5G-Abdeckung geben oder wird 5G nur in bestimmten Gebieten verfügbar sein und somit einige Vorteile auf bestimmte Regionen beschränken? Ist 5G angesichts seines höheren Energiebedarfs im Vergleich zu anderen 5G-Varianten, die aufgrund ihrer günstigeren Infrastruktur möglicherweise niedrigere Datenkosten bieten, tatsächlich besser für das Internet der Dinge (IoT) geeignet? Die Zukunft von 5G bleibt ungewiss.

Wie bei allen revolutionären Technologien können wir ihre Auswirkungen und die Veränderungen unseres Lebens erst dann vollständig vorhersehen, wenn sie bereits Realität sind. Trotz aller Herausforderungen schreitet die Standardisierung von 5G rasant voran. Das 3GPP wird voraussichtlich bis Ende dieses Jahres die erste Version aller notwendigen 5G-Standards verabschieden, und die erste kommerzielle Einführung könnte schon bald erfolgen. Es besteht kein Zweifel: 5G ist gekommen, um zu bleiben.

Die USA und China sind die führenden Länder bei der Entwicklung des Standards und führen umfangreiche Tests durch, während sich auch Europa zunehmend in diesem Bereich engagiert. IDTechEx fasst die neuesten und wichtigsten 5G-Funktionen und -Tests in seinem neuen Bericht „IoT Low Power Wireless Networks and 5G 2019–2029: Global Forecasts, Technologies, and Applications“ zusammen.

Autor: Dr. Luyun Jiang, Technologieanalyst, IDTechEx