5G ist der neue Mobilfunkstandard, der das sogenannte 4G (LTE, der frühere Standard „Long Term Evolution“) erweitert. 5G steht für „5. Generation“ und verspricht sehr kurze Latenzzeiten von unter 1 ms. Nutznießer von 5G sind „wir alle“ per Mobiltelefonie, aber auch die Industrie über Anwendungen im Bereich des Internet der Dinge (IoT).
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
5G: Definition
5G ist der Mobilfunkstandard, welcher auf dem 4G-Standard LTE Advanced aufbaut. Der Mobilfunkstandard 5G wurde im Dezember von der Standardisierungsorganisation 3GPP als Release 15 veröffentlicht. Das Release 15 beschreibt auch die Funktionen von 5G. Das Release 16 im Juli 2020 ergänzte den Funktionsumfang des Release 15.
Im Vergleich zu LTE-Advanced gibt es bei der 5G-Technik folgende Eigenschaften:
- Höhere Datenraten: Mit 5G sind Datenraten bis zu 10 Gbit/s möglich.
Mit 4G/LTE-Advanced waren nach 3GPP Spitzendatenraten vom 1.000 MBit/s im Downlink bei geringer Mobilität bzw. 100 MBit/s bei hoher Mobilität sowie 500 MBit/s im Uplink möglich. - Nutzung höherer Frequenzbereiche: 700 MHz bis 39 GHz
- 5G bietet eine erhöhte Frequenzkapazität und mehr Datendurchsatz
Der Nachfolger des des 4G-Mobilfunkstandards LTE schafft Datenübertragungsraten von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde. Damit ist 5G etwa 30 Mal schneller als LTE-basierte Systeme. - Echtzeitübertragung mit 5G
So sollen weltweit 100 Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig ansprechbar sein. - Taktiles Internet: Latenzzeiten im Bereich von Millisekunden
Die ultrakurze Latenz von maximal einer Millisekunde bewirkt, dass eine über 5G angesteuerte Maschine so schnell reagiert, dass ein Mensch keinerlei Verzögerung mehr wahrnimmt. Alle angesprochenen Geräte und Maschinen reagieren somit gefühlt in Echtzeit.
Vorgänger-Standards
Diese Standards sind die Vorgänger von 5G:
1G Vintage Motorola MCR 9500XL (Foto: shutterstock – Roland Magnusson)
- 1G: A-Netz, B-Netz und C-Netz
Erste analoge Mobilfunknetze, A-, B- und C-Netz werden gemeinsam als Mobilfunk der ersten Generation (1G) bezeichnet - 2G: D-Netz und E-Netz
Global System for Mobile Communications / Groupe Spécial Mobile / GSM. Der 1990 eingeführte Mobilfunkstandard für volldigitale Mobilfunknetze - 3G: UMTS
Das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ist der Mobilfunkstandard der sogenannten dritten Generation (3G). UMTS ermöglichte höhere Datenübertragungsraten mit bis zu 42 Mbit/s mit HSPA+ (bisher maximal 384 kbit/s) gegenüber 2G. Die drei großen deutschen Mobilfunkanbieter schalteten das UMTS-Netz nach 20 Jahren in der Nacht zum 1. Juli schrittweise ab. - 3,9G: LTE
Mit 3,9G – auch als Super 3G bezeichnet – wurden Datenraten von bis zu 100 Mbit/s für den Empfang und von bis 50 Mbit/s für das Senden möglich. Die Abkürzung LTE steht dabei fürTelekommunikation / Long Term Evolution, den Mobilfunkstandard der (fast) vierten Generation, der sogenannte 3,9G-Standard. - 4G: LTE Advanced
Der Mobilfunkstandard LTE-Advanced (Long-Term-Evolution-Advanced, LTE-A oder LTE+) stellt die vierte Generation (4G) dar. 4G ist als Erweiterung von LTE zu sehen. Hier sind höhere Datenübertragungsraten möglich. Je nach Gerät sind niedrigere Latenzen, höhere Bandbreiten von 300 bis 400 Megabit pro Sekunde im Upload und bis zu 1.000 Megabit pro Sekunde im Download möglich.
5G NSA / 5G NR / 5G Non-Stand-Alone
Das 5G in Deutschland ist das sogenannte 5G NSA, was als 5G-NR-Standard bezeichnet wird. Der Zusatz „NSA“ macht auch deutlich, wo hier die Einschränkung liegt: NSA bedeutet Non-Stand-Alone. „5G NSA“ braucht für die Signalisierung im Netz stets einen parallelen LTE-Träger. Somit ist 5G NSA kein hochwertiges Netz mit all den versprochenen Sonderfähigkeiten. Von 5G NSA darf man sich also vor allem höhere Datenraten versprechen.
5G SA / 5G Stand-Alone
5G SA ist das wirkliche, das echte 5G. „SA“ steht für „Stand-Alone“ und wird alle Spezialfähigkeiten bieten, welche 5G verspricht. Dazu muss man wissen, dass 5G SA bei den Telekommunikationsanbietern noch nicht vollständig implementiert ist. Zudem muss auch das Kernnetz (das core network, CN, das eigentliche Backbone-Netz) auf 5G und seine besonderen Anforderungen vorbereitet werden. Wer mit 5G telefonieren will, der muss auch ein Smartphone benutzen, welches 5G SA unterstützt.
Wer bietet derzeit 5G SA an?
Das 5G-Netz in Deutschland steht noch ganz am Anfang. Das wirklich wahre 5G („5G SA“) bietet derzeit auch nur Vodafone an und das auch nur eingeschränkt. Bisher werden nur ausgewählte Highspeed-Standorte mit 3,6 GHz-Frequenzen versorgt.
Vorteile von 5G
5G sorgt für schnelles und zuverlässiges mobiles Internet. Für den Verbraucher ergeben sich hier viele Vorteile.
- Schnelleres mobiles Internet
Gerade für mobiles Gaming, Streaming, 4K-Videos - Vernetzte Mobilitätsangebote
Autonomes fahren wird durch 5G erst sicher möglich - Bessere Netzstabilität bei Großveranstaltungen
Auf Festival- und bei Stadionbesuchen gehören Netzüberlastungen künftig der Vergangenheit an - Smart Metering und Smart Home
Zählerstandsablesungen für Strom-, Gas- und Wasserverbräuche können künftig automatisch erfolgen. Viele Smart-Home-Steuerungen sind durch die geringen Latenzen von 5G erst möglich. - Verringerung von Pestizideinsätzen
In der Landwirtschaft kann der Einsatz von digitaler Steuerungstechnik sowie von Sensoren über 5G-Netze im Rahmen der Präzisionslandwirtschaft (PA/Precision Agriculture) zur verringerten, weil gezielteren Ausbringung von Pestiziden führen. - Bessere Versorgung ländlicher Regionen
Hierzu zählt nicht nur die verbesserte Netzabdeckung. Auch neue Anwendungen wie die Telemedizin werten das Leben auf dem Lande auf.
Anbieter: die 5G-Netzbetreiber in Deutschland
5G bieten in Deutschland drei Anbieter an:
- Vodafone
- O2
- Telekom
Die drei 5G-Netzbetreiber haben mit dem Aufbau des 5G-Netzews begonnen. Erste 5G-Sendemasten stehen und es gibt auch bereits 5G-Mobilfunktarife. Diese 5G-Tarife sind eine Voraussetzung für die Telefonie im 5G-Netz. Allerdings muss man an seinem Standort auch 5G-Empfang haben, sonst ist hier keine 5G-Telefonie möglich.
Weitere 5G-Anbieter drängen nach: so will 1&1 Drillisch (United Internet) laut Handelsblatt gemeinsam mit Rakuten (Japan) ein eigenes 5G-Netz errichten. Dabei assistiert der japanische Mobilfunkbetreiber Rakuten bei der Netzplanung. Im März 2021 waren noch keine Netzausrüster gewählt.
Der 5G-Netzausbau benötigt noch Zeit. Erste 5G-Netz-Angebote auf Basis 5G NSA sind vorhanden, bis zum erstrebenswerten 5G SA wird noch viel Zeit vergehen. Doch auch dann wird es kein lückenloses 5G-Netz geben. Die 5G-Netz-Karten der Mobilfunkanbieter geben einen ersten Überblick. (Foto: shutterstock – TPROduction)
Netzausbau in Deutschland
Im Jahr 2019 verkündete die Telekom, dass das 5G-Netz der Telekom in fünf deutschen Städten verfügbar sei: Berlin, Bonn, Darmstadt, Köln und München. Zur Internationalen Funkausstellung funkten gar 129 5G-Antennen, die richtiges, breitbandiges 5G mit Bandbreiten von 1 GBit/s und mehr lieferten. „Das 5G-Netz wächst in Deutschland schneller als alle Mobilfunk-Netze zuvor“, äußerte in 2021 Hannes Ametsreiter von Vodafone Deutschland gegenüber dem stern. Mit „Wir werden 5G doppelt so schnell ausbauen wie den Vorgängerstandard 4G“ gab sich auch ein Sprecher der Telefónica optimistisch. Für 2021 erwartet Ametsreiter zum Jahresende mehr als 30 Millionen Menschen zuhause versorgen zu können.
5G-Netzabdeckung: die Karte
Die derzeitigen Anbieter bieten eine karte der Netzabdeckung an. Dort kann jeder für sich prüfen, wie gut die 5G-Verfügbarkeit an seinem Standort ist. Hier die drei 5G-Karten. Die drei 5G-Anbieter haben dort ihre 5G-Zonen integriert.
- 5G-Netz-Karte „O2“ Deutschland
- 5G-Netz-Karte „Telekom“ Deutschland
- 5G-Netz-Karte „Vodafone“ Deutschland
Ein flächendeckendes 5G-Netz in ganz Deutschland dürfte es noch lange nicht geben. Der Grund: will man die Versprechungen zur Hochgeschwindigkeit einhalten, wird es nötig sein, die Mobilfunksender per Glasfaser anzubinden. Alle Sendemasten Deutschlands per Glasfaser anzubinden, braucht jedoch noch sehr viel Zeit. Aktuell sollen etwa 80 Prozent der LTE-Sender der Telekom per Glasfaser vernetzt sein. Telefónica lag im Jahr 2018 bei etwa 20 Prozent und Vodafone liegt irgendwo dazwischen. Es steht zu erwarten, dass es die drei Kernfunktionen von 5G nicht flächendeckend in ganz Deutschland geben wird.
Wann gibt es 5G flächendeckend?
Die flächendeckende Versorgung mit 5G ist bis 2025 geplant. Wer den neuen Mobilfunk-Standard nutzen möchte, benötigt dafür auch ein 5G-fähiges Smartphone. Im Jahr 2022 wird 5G gemäß dem Ericsson Mobility Report die Eine-Milliarde-Marke erobern. Bis zum Jahr 2022 rechnet man mit 1.083 Millionen Mobilfunkanschlüssen, die bereits den Hochgeschwindigkeits-Standard 5G nutzen.
- Europa: 84 Millionen Nutzer
- Nordamerika: rund 122 Millionen Nutzer
- Asien: 825 Millionen Nutzer
Infografik:5G Mobilfunkanschlüsse im Hochgeschwindigkeits-Standard bis 2022, geschätzt
5G-Frequenzen
Die Frequenzen bei 5G gliedern sich in zwei Bereiche: FR1 und FR2. FR leitet sich vom englischen Frequency Range ab.
Frequenzbereich FR1
Der Frequenzbereich FR1 liegt zwischen 600 MHz und 6 GHz. Dort werden die Modi FDD (Frequency Division Duplexing) als auch TDD (Time Division Duplexing) benutzt.
| Band | Name | Modus | Downlink (Unten/Mitte/Oben) | Bandbreite | Uplink (Unten/Mitte/Oben) | Region |
|---|---|---|---|---|---|---|
| n1 | 2100 | FDD | (2.110 MHz/2.140 MHz/2.170 MHz) | 60 MHz | (1.920 MHz/1.950 MHz/1.980 MHz) | Global |
| n2 | 1900 PSC | FDD | (1.930 MHz/1.960 MHz/1.990 MHz) | 60 MHz | (1.850 MHz/1.880 MHz/1.910 MHz) | Nordamerika |
| n3 | 1800 | FDD | (1.805 MHz/1.842,5 MHz/1.880 MHz) | 75 MHz | (1.710 MHz/1.747,5 MHz/1.785 MHz) | Global |
| n5 | 850 | FDD | (869 MHz/881,5 MHz/894 MHz) | 25 MHz | (824 MHz/836,5 MHz/849 MHz) | Global |
| n7 | 2600 | FDD | (2.620 MHz/2.655 MHz/2.690 MHz) | 70 MHz | (2.500 MHz/2.535 MHz/2.570 MHz) | EMEA |
| n8 | 900 | FDD | (925 MHz/942,5 MHz/960 MHz) | 35 MHz | (880 MHz/897,5 MHz/915 MHz) | Global |
| n12 | 700 a | FDD | (729 MHz/737,5 MHz/746 MHz) | 17 MHz | (699 MHz/707,5 MHz/716 MHz) | Nordamerika |
| n14 | 700 PS | FDD | (758 MHz/763 MHz/768 MHz) | 10 MHz | (788 MHz/793 MHz/798 MHz) | Nordamerika |
| n18 | 800 Lower | FDD | (860 MHz/867,5 MHz/875 MHz) | 15 MHz | (815 MHz/822,5 MHz/830 MHz) | Japan |
| n20 | 800 | FDD | (791 MHz/806 MHz/821 MHz) | 30 MHz | (832 MHz/847 MHz/862 MHz) | EMEA |
| n25 | 1900+ | FDD | (1.930 MHz/1.962,5 MHz/1.995 MHz) | 65 MHz | (1.850 MHz/1.882,5 MHz/1.915 MHz) | Nordamerika |
| n28 | 700 APT | FDD | (758 MHz/780,5 MHz/803 MHz) | 45 MHz | (703 MHz/725,5 MHz/748 MHz) | APAC,EU |
| n29 | 700 d | SDL | (717 MHz/722,5 MHz/728 MHz) | 11 MHz | Nordamerika | |
| n30 | 2300 WCS | FDD | (2.350 MHz/2.355 MHz/2.360 MHz) | 10 MHz | (2.305 MHz/2.310 MHz/2.315 MHz) | Nordamerika |
| n34 | TD 2000 | TDD | (2.010 MHz/2.017,5 MHz/2.025 MHz) | 14 MHz | EMEA | |
| n38 | TD 2600 | TDD | (2.570 MHz/2.595 MHz/2.620 MHz) | 50 MHz | EMEA | |
| n39 | TD 1900+ | TDD | (1.880 MHz/1.900 MHz/1.920 MHz) | 40 MHz | China | |
| n40 | TD 2300 | TDD | (2.300 MHz/2.350 MHz/2.400 MHz) | 100 MHz | China | |
| n41 | TD 2600+ | TDD | (2.496 MHz/2.593 MHz/2.690 MHz) | 194 MHz | Global | |
| n48 | TD 3600 | TDD | (3.550 MHz/3.625 MHz/3.700 MHz) | 150 MHz | Global | |
| n50 | TD 1500+ | TDD | (1.432 MHz/1.474,5 MHz/1.517 MHz) | 85 MHz | ||
| n51 | TD 1500- | TDD | (1.427 MHz/1.429,5 MHz/1.432 MHz) | 5 MHz | ||
| n65 | 2100+ | FDD | (2.110 MHz/2.155 MHz/2.200 MHz) | 90 MHz | (1.920 MHz/1.965 MHz/2.010 MHz) | Global |
| n66 | AWS-3 | FDD | (2.110 MHz/2.155 MHz/2.200 MHz) | 90/70 | (1.710 MHz/1.745 MHz/1.780 MHz) | Nordamerika |
| n70 | AWS-4 | FDD | (1.995 MHz/2.007,5 MHz/2.020 MHz) | 25/15 | (1.695 MHz/1.702,5 MHz/1.710 MHz) | Nordamerika |
| n71 | 600 | FDD | (617 MHz/634,5 MHz/652 MHz) | 35 MHz | (663 MHz/680,5 MHz/698 MHz) | Nordamerika |
| n74 | L-Band | FDD | (1.475 MHz/1.496,5 MHz/1.518 MHz) | 43 MHz | (1.427 MHz/1.448,5 MHz/1.470 MHz) | EMEA |
| n75 | DL 1500+ | SDL | (1.432 MHz/1.474,5 MHz/1.517 MHz) | 85 MHz | Nordamerika | |
| n76 | DL 1500- | SDL | (1.427 MHz/1.429,5 MHz/1.432 MHz) | 5 MHz | Nordamerika | |
| n77 | TD 3700 | TDD | (3.300 MHz/3.750 MHz/4.200 MHz) | 900 MHz | ||
| n78 | TD 3500 | TDD | (3.300 MHz/3.550 MHz/3.800 MHz) | 500 MHz | ||
| n79 | TD 4500 | TDD | (4.400 MHz/4.700 MHz/5.000 MHz) | 600 MHz | ||
| n80 | UL 1800 | SUL | 75 MHz | (1.710 MHz/1.747,5 MHz/1.785 MHz) | ||
| n81 | UL 900 | SUL | 35 MHz | (880 MHz/897,5 MHz/915 MHz) | ||
| n82 | UL 800 | SUL | 30 MHz | (832 MHz/847 MHz/862 MHz) | ||
| n83 | UL 700 | SUL | 45 MHz | (703 MHz/725,5 MHz/748 MHz) | ||
| n84 | UL 2100 | SUL | 60 MHz | (1.920 MHz/1.950 MHz/1.980 MHz) | ||
| n86 | UL AWS | SUL | 70 MHz | (1.710 MHz/1.745 MHz/1.780 MHz) | ||
| n89 | UL 850 | SUL | 25 MHz | (824 MHz/836,5 MHz/849 MHz) | ||
| n90 | TD 2600+ | TDD | (2.496 MHz/2.593 MHz/2.690 MHz) | 194 MHz | Global |
Frequenzbereich FR2
Der Frequenzbereich FR2 liegt über 24 GHz bis 40 GHz, im sogenannten Millimeterwellenbereich. Für die Zukunft ist eine Erweiterung des FR2 bis 60 GHz und sogar bis 80 GHz geplant. Der Frequenzbereich der Millimeterwellen bietet große Vorteile bei der Übertragung großer Datenmengen. Diesen Vorteil erkauft man sich allerdings durch eine geringere Reichweite. Hier gilt: je höher die Frequenz, desto niedriger die Reichweite. Funkwellen im Frequenzbereich FR2 können auch natürliche Hindernisse wie Wände nicht mehr durchdringen.
| Band | Name | Modus | Downlink (Unten/Mitte/Oben) | Bandbreite | Uplink (Unten/Mitte/Oben) | Region |
|---|---|---|---|---|---|---|
| n257 | 28 GHz | TDD | (26.500 MHz/28.000 MHz/29.500 MHz) | 3.000 MHz | Global | |
| n258 | 26 GHz | TDD | (24.250 MHz/25.875 MHz/27.500 MHz) | 3.250 MHz | Global | |
| n260 | 39 GHz | TDD | (37.000 MHz/38.500 MHz/40.000 MHz) | 3.000 MHz | Global | |
| n261 | 28 GHz US | TDD | (27.500 MHz/27.925 MHz/28.350 MHz) | 850 MHz | Nordamerika |
„mMTC“: Massive Machine Type Communication und „uRLLC“: Ultra-reliable and Low Latency Communication sind nweniger im Fokus der Öffentlichkeit, werden jedoch unser aller Leben in der Zukunft maßgeblich bestimmen. Beide Anwendungsbereiche profitieren massiv von dem neuen Standard 5G. (Foto: shutterstock – Brigitte Pica2)
Anwendungen: so wird 5G genutzt
In den Medien wird 5G meist als die Zukunft der mobilen Telefonie dargestellt. Doch 5G kennt mehrere Anwendungsbereiche, welche über die private Nutzung für die Telefonie weit hinausgehen.
-
5G Anwendung „eMBB“: Enhanced Mobile Broadband
Der Name macht es deutlich: eMBB stellt eine erweiterte mobile Breitbandverbindung dar. Mobile Devices profitieren hier von einer sehr hohen Datenrate. Auch ländliche Regionen dürfen sich von eMBB eine Verbesserung ihrer Versorgung versprechen. Die aktuelle Hybrid-Access-Technik via LTE kann mit 5G erweitert werden. So wird auch eine Breitbandversorgung von Festnetzanschlüssen in ländlichen Regionen besser möglich.
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5G Anwendung „mMTC“: Massive Machine Type Communication
mMTC steht für niedrigen Energieverbrauch und eher niedrigere Datenraten. Nutznießer sind bei mMTC vor allem IoT-Anwendungen in der Industrie, das sogenannte IIoT (Industrial Internet of Things). Eine hohe Zahl von Verbindungen steht hier im Fokus.
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5G Anwendung „uRLLC“: Ultra-reliable and Low Latency Communication
uRLLC stellt eine geringe Latenz in den Vordergrund. Zuverlässige Verbindungen im Bereich uRLLC nähren Anwendungen im Bereich autonomes Fahren und Industrie-Automation.
Der Fokus der Mobilfunkanbieter liegt auf den Konsumenten. Dies spiegelte sich im Aufbau der 5G-Infrastruktur wieder. So begann die 5G-Realisierung 2019 vor allem im Bereich eMBB.
