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Was ist 5G eigentlich?
Blog| 11. Oktober 2022 | Lesezeit: 3 Minuten
5G ist der neueste globale Mobilfunkstandard, der seit 2019 an Verbreitung gewinnt. Er ermöglicht ein Netz, das alle und alles miteinander verbindet – einschliesslich Maschinen, Objekte und Geräte. Die 5G-Mobilfunktechnologie soll höhere Datengeschwindigkeiten, niedrige Latenzzeiten, mehr Zuverlässigkeit, grössere Netzkapazitäten und eine höhere Verfügbarkeit bieten.
Etwas Geschichte: Was war davor?
Vor der fünften Generation gab es vier Vorgängergenerationen:
- Erste Generation 1G
In den 1980er-Jahren ermöglichte 1G analoge Sprache. Es gab viele unterschiedliche Systeme, praktisch jedes Land hatte sein eigenes Mobilnetz. In der Schweiz waren das NATEL A, B und C der PTT.
- Zweite Generation 2G
Anfang der 1990er-Jahre führte 2G die digitale Sprache und SMS ein. Der europäische Standard GSM (Global System for Mobile Communications) setzte sich weltweit durch. Die Schweiz geriet durch eine Verzögerung der Telekom-Liberalisierung ins Hintertreffen.
- Dritte Generation 3G
Anfang der 2000er-Jahre brachte 3G mit UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) einen neuen Standard, der einen ähnlichen Hype auslöste wie heute 5G. Frequenzspektren für UMTS wurden für Milliarden versteigert. 2007 brachte Apple das erste iPhone auf den Markt.
- Vierte Generation 4G LTE
2010 läutete 4G LTE (Long Term Evolution) die Ära des mobilen Breitbandinternets ein.
Was ist der Unterschied zwischen 4G und 5G?
Im Vergleich zu 4G ist 5G deutlich schneller, hat mehr Kapazität, eine deutlich geringere Latenzzeit und nutzt die Frequenzbänder besser.
5G ist so konzipiert, dass er jedes bisschen Spektrum an verfügbaren Frequenzbändern optimal ausnutzt. Der Standard arbeitet nämlich von niedrigen Bändern unter 1 GHz, über mittlere Bänder von 1 GHz bis 6 GHz, bis hin zu hohen Bändern mit 24 GHz und höher. Somit erlaubt er Datenraten von bis zu 20 Gbit/s im Download und 10 Gbit/s im Upload. 4G bringt es immerhin auf 1 Gbits/s respektive 0.2 Gbit/s.
Dank den verwendbaren tieferen Frequenzbändern ist aber auch die Reichweite bei tieferen Datenraten besser. 5G schafft gegenüber 4G eine 10-fache Verringerung der Latenz. Das bedeutet, dass das Signal 10-mal weniger verzögert wird. Das ist wichtig für Echtzeitanwendungen, zum Beispiel Fernsteuerungen.
Bei 5G dürfen Mobilgeräte bis zu 500 km/h schnell unterwegs sein, bei 4G nur 350 km/h. Damit ist dieser Mobilfunkstandard auch im Bahnverkehr einsetzbar. Tatsächlich gibt es auch eine extra Bahnversion dafür.
Was ist die Technik hinter 5G?
Wie 4G, DAB und DVB-T basiert 5G auf OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), einer Methode zur Modulation eines digitalen Signals über viele verschiedene Kanäle, um Störungen zu reduzieren. Das Verfahren wurde weiter verbessert, um neben besseren Datenraten auch ein hohes Mass an Flexibilität und Skalierbarkeit zu erreichen.
Eine Schlüsseltechnologie, die von 5G eingesetzt wird, ist Beamforming. Sie ermöglicht eine gerichtete Übertragung oder einen gerichteten Empfang, gewissermassen eine elektronische Richtantenne. Mit Beamforming können Verbindungen gezielter auf ein Empfangsgerät ausgerichtet werden. Dadurch wird die Effizienz des Netzes insgesamt verbessert und Energie gespart. Auch die allgemeine Strahlenbelastung sinkt dadurch tendenziell.
Vorteile von 5G für den Alltag
Für Konsumentinnen und Konsumenten sorgt der Mobilfunkstandard 5G für schnelleres und zuverlässigeres mobiles Internet. Was für den grössten Teil der Anwenderinnen und Anwender auch bedeutet, dass eine Anschaffung eines neuen Gerätes nicht zwingend ist.
Von der höheren Geschwindigkeit sowie mehr Netzkapazitäten des 5G-Netzes profitiert man zum Beispiel in folgenden Bereichen:
- schnelleres mobiles Internet für Kommunikation und multimediale Anwendungen (z. B. mobiles Gaming, Streaming, 4K-Videos)
- vernetzte Mobilitätsangebote (z. B. autonome und miteinander vernetzte Fahrzeuge)
- bessere Netzstabilität bei Grossveranstaltungen (z.B. Stadien)
- Smart Metering (z. B. Strom-, Gas- und Wasserverbräuche automatisch ablesen) und Smart-Home-Technologien
- Versorgung ländlicher Regionen
Ein grosser Gewinn bring 5G durch seine universelle Einsetzbarkeit bei langsamen, stromsparenden IoT-Anwendungen, bei kritischen IoT-Anwendungen (z. B. Verkehr) und industriellen Systemen sowie beim mobilem Breitband. Es ist durchaus möglich, dass 5G oder 6G dereinst das heimische WLAN ablösen werden.
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Nachteile von 5G
Der eigentliche Nachteil von 5G ist, dass die Netze zuerst gebaut werden müssen und es deshalb noch nicht flächendeckend zur Verfügung seht. Speziell in der Schweiz hinkt der Ausbau deutlich hinterher.
Wie bei allen früheren Technologien werden für 5G entsprechende Geräte benötigt, denn ältere sind naturgemäss nicht kompatibel. Hingegen funktionieren 5G-fähige Smartphones auch mit älteren Standards. Das liegt daran, dass die verbauten Chipsets mit vielen Standards umgehen können.
Die oft angeführte vermeintlich höhere Strahlenbelastung ist bei 5G durchschnittlich eher geringer als bei früheren Technologien. Dass viele Antennenstandorte nötig sind, liegt primär an der Popularität und am hohen Bedarf der angebotenen Dienste.
Henry Salzmann ist CISO und seit 2018 bei iWay. Der diplomierte Elektroingenieur begeistert sich für Sicherheitsthemen, TV und Telefonie. Seine Steckenpferde sind Smart Home, Amateurfunk und Making.