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5G Mobilfunk

Das Infoportal zum LTE-Nachfolger


Das sogenannte LTE bietet seit 6 Jahren rasend schnelles Internet auch für unterwegs. Doch die 4. Mobilfunkgeneration (4G) wird natürlich nicht das Ende der technischen Entwicklung markieren. Bereits seit 2013 basteln die Mobilfunkingenieure weltweit am Nachfolgerstandard 5G. Dieser soll alles bisher da gewesene in den Schatten stellen, nicht nur in puncto Datenrate. Hier erfahren Sie, was 5G-Funk den Plänen nach künftig alles können wird, wo die Vorteile liegen und welche schnellen Alternativen es heute schon gibt. Zudem halten wir Sie über die aktuellen Entwicklungen auf dem Laufenden.


5G - was kann die 5. Mobilfunkgeneration?


Was ist 5G?

Ganz einfach ist diese Frage (noch) nicht zu beantworten, da die Entwicklungen weltweit in einem sehr frühen Stadium stecken und eine endgültige Definition bzw. Standardisierung nach wie vor fehlt. Dennoch gibt es schon ziemlich konkrete Vorstellungen und Mindestvoraussetzungen. Zunächst handelt es sich bei „5G“ einfach nur um eine Abkürzung, welche für die 5. Mobilfunkgeneration steht. Aktuell ist 4G (LTE) dabei, sich weltweit zu etablieren und avanciert bereits zum Quasistandard für mobiles Internet. Bald schon, wird auch Telefonie größtenteils über 4G abgewickelt – hier spricht man dann von VoLTE (Voice over LTE). Den Plänen der weltweit führenden Mobilfunk- und Netzprovider nach, soll ein 5G-Standard zirka ab 2020 einsatzbereit sein. Neben deutlich höheren Datenübertragungsraten, wird die 5. Generation noch weitere fundamentale Verbesserungen mit sich bringen, die den gesamten Mobilfunkmarkt umkrempeln werden. So viel steht heute schon fest. Doch welche Kriterien grenzen 5G vom 4G-Vorgänger genau ab? Worin liegen die Unterschiede? Diese Frage beantworten wir hier im Einzelnen.

:: Top-News der letzten Monate

Juli 2017: Glasfaserausbau elementar für 5G

Was schon längst logisches, technisches Grundverständnis schien, bestätigte nu auch eine Studie des Bundesverband Breitbandkommission (BREKO). Demnach führe „kein Weg an Glasfaseranschlussnetzen für 5G vorbei“, so die Experten in einer 13 Seiten umfassenden Studie. [mehr]


Telekom überträgt Sportevent per 5G in 360°

Zur IFA 2016 demonstrierte die Deutsche Telekom erstmals 5G live in einem echten Anwendungs-Szenario. Im Berliner Olympiastadion wurde ein Sportevent in 360° und 3D in 4K gefilmt per Funk transferiert. Geladene Pressevertreter konnten dabei eindrucksvoll mit einer VR-Brille „live“ dabei sein. [mehr]


5G Demo der Telekom in Berlin

Telekom startet 5G Forschungslabor

Auch die Telekom will natürlich in Zukunft bei 5G ganz vorne mit dabei sein. Einen wichtigen Grundstein legte der Konzern im März 2015. Dafür holt man sich das who is who der Forschung und Industrie ins Boot. [mehr]


EU und China vereinbaren 5G-Abkommen

Selbst die EU hat die Tragweite erkannt, die 5G schon in wenigen Jahren der Wirtschaft und den Verbrauchern bieten könnte. Man strebe daher eine globale Zusammenarbeit bei der Etablierung der 5G-Technik an. [mehr]


Wie schnell wird 5G?

Geballte Power wird eines der entscheidenden Kriterien von 5G werden, das steht bereits unverrückbar fest. Die ersten Endkundennetze sollen brutto zumindest über der 1.000 MBit-Marke liegen. Zum Vergleich: Der heute schnellste Kabelanschluss für Zuhause schafft zwischen 200 und 500 MBit, wobei die Verfügbarkeit jedoch noch eher bescheiden ist. Die schnellsten LTE-Tarife bieten dagegen um die 500 MBit. Nach aktuellem Stand dürften aber sogar Datenübertragungsraten deutlich darüber (z.B. 1 Terabit) möglich sein. Das entspräche also in etwa dem Faktor 1.000-10.000 gegenüber heute gängigen 100 MBit Tarifen.

Geschwindigkeit von 5G im Vergleich zu 4G und 3G

* prognostizierter 5G-Speed zur Markteinführung | ** theoretisch maximale Datenrate


Aus heutiger Sicht mögen derartige Geschwindigkeiten kaum sinnvoll erscheinen. Doch in 5-10 Jahren dürfte auch der Bedarf gänzlich anders aussehen als heute. Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass die Nachfrage stetig steigt. Allein von 2010 bis 2014 sind die Downloadraten für Endkunden netto 1.000% gestiegen …

Folgend haben wir einmal exemplarisch die Downloadzeiten einiger Dateien je nach Technik ermittelt, die so derart im Alltag vorkommen könnten. Beispielsweise der Download eines 5 GB großen Spiels oder mehrere hundert Bilder aus der Cloud. Zum Vergleich: Während UMTS mit dem Download eines fiktiven 100 GB Backups satte 24 Tage(!) beschäftigt wäre, könnten 5G-Kunden diese Aufgabe künftig in weniger als einer halben Stunde bewältigen - und das bei der niedrigsten, angenommenen Datenrate von 1 GBit/s. Aus heutiger Sicht mag vielleicht ein Download von 100 GB viel erscheinen, doch Ultra-HD-Filme oder Festplattenbackups in der Cloud belegen schnell derartige Datenmengen.

Downloadzeit in s UMTS HSDPA LTE 100 MBit LTE 300 MBit 5G (1 GBit) 5G (10 GBit)
10 MP3s 1042 10 4 1 0,40 0,04
100 MB Bilder 2083 19 8 3 0,80 0,08
1 GB Update 20833 190 80 27 8,00 0,80
5 GB Spiel 104167 952 400 133 40,00 4,00
20 GB Spiel 416667 3810 1600 533 160,00 16,00
100 GB Backup 2083333 19048 8000 2667 800,00 80,00

Ist überhaupt Bedarf für 5G vorhanden?

Aktuell genügen den meisten Verbrauchern Datenraten von 50-100 MBit im Alltag völlig. Allerdings dürften z.B. Smartphones und Tablets in 5-10 Jahren weit schärfere Videos und Bilder produzieren wie heute. 4K und 8K-Auflösungen sind bereits im Kommen und generieren immense Dateigrößen beim Fotografieren bzw. Filmen. Der regelmäßige Transfer von mehreren Gigabyte oder gar Terrabyte, dürfte daher bald zum Alltag gehören. Mit heutigen 4G-Tarifen wären die Wartezeiten für solche Datenmengen hingegen endlos (mehreren Stunden), ganz abgesehen vom fehlenden Inklusivvolumen. Auch das Segment „mobile Video“ entwickelt sich rasant und treibt das generierte Datenvolumen in den Mobilfunknetzen weltweit jährlich auf neue Rekorde.
Ericsson Mobility Report Mitte 2015

Ericsson Mobilfunkreport 2017



Prognose Entwicklung der Mobilfunk-Datenmengen bis 2020

Quelle: Ericsson Mobilfunkreport 2015



Wie die Grafik zeigt, beschleunigt sich der Trend sogar. Allein von Q1 2015 bis zum Folgejahr stieg der monatliche Datentraffic weltweit um 70 Prozent (1 Jahr davor 55 Prozent). Bis 2022, so eine Studie der GSA, wird der durchschnittliche Volumenverbrauch pro Nutzer in Europa von ca. 2 GByte pro Monat um den Faktor 5 steigen (~20 GB). Insgesamt könnten dann jährlich 71 Exabytes durch die Mobilfunknetze (global) jagen. Ohne verbesserte und leistungsfähigere Mobilfunknetze, ist dieses Szenario nicht zu bewältigen, da sind sich weltweit praktisch alle Experten einig. 5G soll diesen Daten-Tsunami künftig meistern und noch weit mehr. Denn die Industrie hat großes mit dem neuen Funkstandard vor. Konkret geht es um das recht neue Segment der Maschine-zu-Maschine Kommunikation (M2M). Insbesondere die Vision des autonom fahrenden Autos und vom „Internet der Dinge“ (IoT), könnte mit 5G überhaupt erst möglich werden.

Anwendungen und Vorteile im Überblick

Aktuell hat es noch eher etwas mit einem Blick in die Glaskugel gemein, sich Anwendungen auszumalen, in denen der 5G-Standard einmal seine Stärken komplett ausspielen kann. Selbst die Möglichkeiten, die heute 4G/LTE bietet, sind noch längst nicht gänzlich ausgelotet. Dennoch gibt es einige technische Zielvorgaben (Vorteile) bei der Standardisierung von 5G, die erstmals einige konkrete Anwendungs-Szenarien zulassen oder besser bewältigen können als Vorgängerstandards. Einen Überblick zu den möglichen Anwendungsfeldern finden Sie hier.


Wann kommt 5G auf den Markt?

Sowohl Industrie als auch Wissenschaftler weltweit beharren fest am gesteckten Ziel 2020. Dann spätestens sollen erste Testnetze bereitstehen und der Ausbau für Endkunden beginnen. Wir sind bei diesem sehr eng gesteckten Fahrplan allerdings noch etwas skeptisch. Immerhin existiert noch nicht einmal ein verbindlicher Standard. Zudem zeigt die Vergangenheit, dass solche Ziele meist um 2-3 Jahre verfehlt werden. Nicht unbedingt, weil das technische Verfahren an sich nicht steht. Die Etablierung von LTE zum Beispiel verzögerte sich um Jahre, weil es einfach in der Startphase nahezu keine Endgeräte für die Endkunden gab. Hier konnten die Hersteller nicht Schritt halten. Und auch die Netzprovider müssen erhebliche Anstrengungen unternehmen (siehe letzter Abschnitt), um ihre Netze fit für 5G zu machen. Das kostet viel Geld und Zeit! Dennoch: Der Plan steht und man darf gespannt sein, ob dieser eingehalten werden kann.


Timeline von Ericsson bis 2020

Fahrplan von Ericsson zur 5G-Einführung | Bild 5G-Anbieter.info


Den groben Fahrplan präsentierte der schwedische Netzwerkausrüster Ericsson auf dem Mobile World Congress 2015 in Barcelona. Das obere Bild zeigt den ungefähren Abriss. Damals rechnete der Konzern spätestens 2016 mit der Festlegung von verbindlichen Rahmenparametern. Dies ist allerdings auch bis Ende 2017 noch nicht erfolgt, was unsere Skepsis wieder unterstreicht. 2018 sollten den Plänen von Ericsson nach die ersten Testnetze online gehen, während die Standardisierung noch voran schreitet. 2019 folgen im Zuge des WRC-19 weitere Spezifikationen und 2020 gehen schließlich erste 5G-Stationen für die User online. Huawei zeichnete einen ähnlichen Ablauf, wie das folgende Schema zeigt. 2012 wurden erstmal LTE-Advanced-Netze gestartet - in Deutschland übrigens Ende 2014. Für 2016 rechnete der Konzern mit 5G ähnlichen Übergangstechniken bzw. ab LTE Rel. 13 oder 14. Und auch Huawei prognostiziert einen Marktstart 2020 für 5G. Auch hier lässt sich rückblickend wieder eine etwas zu optimistische Perspektive erkennen. Spätestens 2018 rechnen aber auch wir mit ersten Durchbrüchen.

Prognose und Entwicklungen von 4G zu 5G

Fließender Übergang von 4G zu 5G & Zyklen

Die Grundlage für viele fortschrittliche Techniken, durch die sich 5G einmal auszeichnen soll, wird bereits heute gelegt. Denn der LTE-Standard wird seither stetig weiterentwickelt. Mit dem sogenannten LTE-Advanced, hielt z.B. das Verfahren der Carrier Aggregation Einzug. Eine elementare Technik, welche es erlaubt, verschiedene Frequenzbereiche zu einem Nutz-Band mit Breite XX MHz zu bündeln. Eben jene Fähigkeit ist auch für den Nachfolger elementar, da hier wahrscheinlich sowohl Frequenzen im Bereich unter 6 GHz zum Einsatz kommen (siehe auch weiter unten), als auch darüber. Auch „High-Order MIMO“ oder „3D Beamforming“ seien an dieser Stelle genannt. Viel geht bereits in aktuelle LTE-Releaestufen ein. Der Übergang von 4G zu 5G wird daher aller Wahrscheinlichkeit nach in Teilen fließend sein. Evolutionäre Sprünge dürfte es auch geben – welche, dass steht noch in den Sternen.

Technik – was macht 5G so besonders?

Hier werden eine Unmenge an neuen Features, Techniken und Verfahren zusammen spielen, die heute nur zum Teil schon bekannt sind. In diesem Zusammenhang ließen sich bestimmt auch ganze Bücher füllen. Dennoch lassen sich einige Kernelemente schon heute ausmachen - auch im Zusammenhang mit sogenannten Pre-5G-Techniken, welche den Übergang zu 5G ebnen werden. Mehr dazu hier.

Probleme, die zu lösen sind …

Nach aktuellem Stand können wir vier zentrale Probleme ausmachen, welche für die Mobilfunkanbieter im Zuge einer Markteinführung in Deutschland elementar erscheinen. Erstens: Noch ist „5G“ ein Überbegriff, unter dem jeder Entwickler weltweit etwas anderes verstehen kann. Bisher ist es vielmehr eine Vision von einer neuen Mobilfunkgeneration, die erst noch standardisiert werden muss. Ursprünglich sollte es schon 2016 soweit sein und verbindliche Kriterien in einem Standard aggregiert sowie definiert werden. 2018 könnte aber die Standardisierung endlich abgeschlossen werden.

Zweitens: Eine Kernforderung für kommende 5G-Netze (new radio access network ~ RAN) sieht  Zieldatenraten von 1 Terrabit/s pro Quadratkilometer vor. Das heißt vereinfacht gesagt, viel mehr Nutzer können auf gleicher Fläche gleichzeitig viel mehr Daten transferieren und das bei deutlich besseren Geschwindigkeiten. So sehen die Zielvorgaben ca. 10-100 Mal mehr bedienbare Endgeräte vor. Zudem Spitzendatenraten von 10 GBit, wobei 100 MBit als Untergrenze jederzeit verfügbar sein sollen. Und das bei 10-tausendfachem Transfervolumen! Nokia[1] geht davon aus, dass 2030 das Datenvolumen pro Kunde 30 GB pro Tag betragen wird, bei einer Kundendichte von 10.000/km².

Die Provider müssen also entweder extrem leistungsstarke Richtfunkstrecken installieren, oder besser noch, hochperformante Glasfaseranbindungen zu jedem Mast installieren, was mit erheblichen Investitionen verbunden sein wird.

alter LTE-Mobilfunkmast von O2

Drittens: Eine weitere Kernforderung für 5G sind Latenzen unter 1 Millisekunde. Dies wir wahrscheinlich in der Praxis für Endkunden kaum realisierbar sein, höchstens im Bereich M2M. Denn dies erfordert ein extrem engmaschiges Netz an Funkstationen.

Die vierte Hürde wird durch ein Mangel an Funkfrequenzen markiert. 5G benötigt für die geplanten Speedwerte viel breitere Frequenzbänder, als heute üblich. Bis 5 GHz sind die „Claims“ aber weiterstgehend abgesteckt und schon in Nutzung für 2G, 3G, 4G und WLAN. Ein Weg führt daher über die parallele Nutzung im Bereich bis 5 GHz, ein andere über den Einsatz von Frequenzbereichen deutlich über dieser Marke.

Bänder 5G vs. LTE

Im Gespräch sind Bänder mit einer Gesamtbreite von 500-1.000 MHz. Zum Vergleich: Heute werden bis zu 60 MHz per Carrier Aggregation für Datenraten bis 500 MBit verwendet. Leider gibt es mit den geplanten Bändern über 6 GHz aber einige Probleme: Je höher allerdings die Frequenz, desto niedriger die Reichweite. Die Provider müssten also ein extrem dichtes Netz von Mini-Basisstationen (mit Glasfaseranbindung) schaffen, weit dichter als heute. Auch hier lauert wieder die Kostenfalle, was 5G lange Zeit recht teuer für Verbraucher machen dürfte.

Mobilfunkmast für LTE mit Richtfunkelementen

Aus diesen Gründen sehen wir einer weiträumigen Verfügbarkeit von 5G ab 2020 eher skeptisch entgegen. Wahrscheinlich wird der Ausbau wie bei LTE mit kleinen Testzonen in ausgesuchten Städten beginnen, so dass frühestens 2023 mit einer nennenswerten Verfügbarkeit von 5G zu rechnen ist.

[1] Nokia Whitepaper