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5G New Radio

Alle wichtigen Fakten zu 5G NR


Hinter dem Begriff „5G NR“ verbirgt sich ein globaler, einheitlicher Standard für die 5. Mobilfunk-Generation, standardisiert  durch die 3rd Generation Partnership Project Organisation (3GPP). Doch was genau verbirgt sich dahinter und was zeichnet 5G NR aus?

5G NR = „5G“!?

NR steht für „New Radio“, was so viel bedeuten soll wie „neuer Funkstandard“.  Umgangssprachlich und in den Medien wird aber der LTE-Nachfolger meist nur mit „5G“ abgekürzt, richtiger wäre aber eigentlich „5G NR“.  Gemeint ist natürlich das gleiche – die neuste Mobilfunkgeneration!

Evolution von 2G bis 5G


Historie

Die Arbeiten hin zur finalen, ersten Version („Phase 1“) begannen bereits im Jahr 2015. 2016 wurden erste Techniken in einer Release 14 Studie festgelegt. Die Arbeiten am Release 15 begannen im selben Jahr. Dezember 2017 veröffentlichte die 3GPP Organisation die ersten Spezifikationen als Entwurf, an denen sich die Hardwarehersteller und Netzausrüster für künftige Entwicklungen orientieren konnten. Mai 2018 konnte in Qatar das erste kommerzielle 5G NR Netz demonstriert werden. Zudem veröffentlichte 3GPP den ersten offiziellen Release 15, genauer gesagt in Phase 1. Noch 2019 wird „Phase 2“ von 5G NR erwartet. Denn genau wie zuvor LTE, wird 5G einer stetigen Evolution unterliegen und permanent weiterentwickelt, was in zirka 10 Jahren in 6G münden dürfte.

Ziele und Anforderungen an 5G NR

Prämisse war von Anfang an die Entwicklung einer einheitlichen, leistungsfähigeren 5G-Luftschnittstelle – also dem Kommunikationsweg zwischen zwei Sendern und Empfänger. Hinsichtlich der möglichen Datenraten sollten bis zu 10 GBit/s (später 20 Gbit/s) möglich sein. Um die hohen Datenraten zu gewährleisten, bedarf es aber dem Einsatz völlig neuer und vor allem breiterer Frequenzbereiche – Stichwort Multi Layer. Anvisiert wird im Spektrum ein Bereich von ca. 700 MHz bis 60 oder sogar 100 GHz. Mehr zum Thema erfahren Sie hier in unserem ausführlichen Spezial zu 5G-Funkfrequenzen.

5G soll aber erstmals auch nicht mehr nur über einen einzelnen Funkmast in der Umgebung gespeist werden, sondern am besten gleich über ein engmaschiges Netz kleinerer Zellen – Smart Cells (Network Densification).

Da der 5. Mobilfunkstandard Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen wird, nehmen gleichsam auch Art und Umfang der Anforderungen zu. Das sorgenannte Network Slicing soll dem Rechnung tragen und für jede Applikation die beste Grundlage bieten.

Sogar einzelne Geräte untereinander können den Vorgaben nach mit 5G kommunizieren. So lässt sich über mehrere Endgeräte eine Mesh-Topologie aufbauen. Der Ansatz könnte z.B. für 5G Fixed Wireless Access und das „Internet der Dinge“ (IoT) nützlich sein.

Infografik: Eigenschaften und Anwendungen von 5G NR

Den Plänen nach, sollte 5G NR aber nicht nur Endgeräte von Verbrauchern beschleunigen, sondern vor allem auch für industrielle Anwendungen einen Paradigmenwechsel einläuten. Grundlage dafür sind unter anderem sehr geringe Latenzzeiten. Das bedeutet bestenfalls Echtzeitkommunikation im Bereich von 1 Millisekunde. Daher hat 3GPP für 5G NR auch drei zentrale Dienstgruppen definiert, je nach Bedarf an Datenrate und Latenz. Im Einzelnen sind das eMBB (Ehnanced Mobile Broadband), mMTC (Massive Machine Type Kommunikation) und uRLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication. Mehr dazu hier.

3GPP gibt des Weiteren vor, dass deutlich mehr Geräte als zuvor vernetzt werden können. Anvisiert werden bis 1 Million Geräte je Quadratkilometer. Gemeint sind aber nicht unbedingt nur Smartphones oder Router (das wäre ohnehin deutlich zu viel), sondern vor allem Sensoren und andere Kleinstsender. Denn das Internet der Dinge steht ganz oben auf der 5G-Angenda.

Als weitere Schlüsseltechniken für 5G NR gelten Beamforming und die Massive MIMO Antennentechnik.

Entwicklungsphasen

Wie schon angedeutet, unterliegt auch die Entwicklung von 5G einem stetigen Prozess. In der Anfangszeit wird 5G NR, im Sinne einer einfacheren Migration, zunächst überwiegend über schon vorhandene LTE-Netze bereitgestellt. Der neue Standard wird, wenn man so will, auf vorhandene Infrastrukturen aufgesetzt. Man spricht dann von Non-Stand-alone 5G. Smartphones können also sowohl mit einer LTE-Station (EnodeB) oder NR-Station (gNB) verbunden sein.

Neben dieser Übergangstechnik, wurde in Release 15 noch 5G NR Standalone (SA) definiert, der erst 5G-Netze unabhängig von bestehenden 4G-Netzen erlaubt. Standalone nutzt den 5G Next Generation Core (5G NGC), setzt also rein auf die eine 5G-Infrastruktur. SA wird zudem alle nötigen spezifischen, geforderten Eigenschaften aufweisen hinsichtlich Performance und Latenz. Mehr dazu hier.

Einsatzgebiete für 5G NR

Die Anwendungsgebiete lassen sich auf fünf zentrale Gebiete zusammenfassen. Natürlich beschleunigt die Technik zunächst Smartphones und Router von Privatkunden (eMBB). Hinzu kommen Vehicle to Everything (V2X), Maschine zu Maschine Anwendungen (M2M), das Internet der Ding (IoT), Fixed Wireless Access sowie 5G Broadcast. Letzteres soll langfristig Fernsehen und Radio per Funk übertragen und die heute eingesetzten Standards DVB-T2 sowie DAB+ ersetzen.

Quelle: https://www.3gpp.org/release-15
https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2017/07/5G-PPP-5G-Architecture-White-Paper-2-Summer-2017_For-Public-Consultation.pdf
https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1774-5g_wiseharbour