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Network Slicing

5G-Slicing schafft neue Business-Chancen

5G
Foto: Iaremenko Sergii / shutterstock.com
Network Slicing ermöglicht Unternehmen angepasste 5G-Netze für das Internet of Things. Dabei kommen die niedrigen 5G-Frequenzen zum Einsatz. Abgebildet werden damit virtueller Mobilfunknetze.
Pano Monaco
Mehr Marketing-Gag als Technik-Highlight: Das Fürstentum Monaco erklärte sich zum ersten europäischen Staat mit flächendeckendem 5G.
(Quelle: Direction de la Communication, Monaco)
In der bisher längsten Versteigerung der Mobilfunkgeschichte Deutschlands kamen die 5G-Mobilfunkfrequenzen im Bereich von 2 GHz und 3,6 GHz unter den Hammer. Dabei verbuchte der Bund nach 497 Auktionsrunden einen Erlös von satten 6,54 Milliarden Euro. Das Geld sieht die Bundesregierung als gut angelegt an - Deutschland soll Weltspitze bei der digitalen Infrastruktur und Leitmarkt für 5G werden; der Mobilfunkstandard 5G sei eine Schlüsseltechnologie der digitalen Transformation.
Bei der aktuellen Versteigerung haben vier Mitstreiter eigene 5G-Frequenzblöcke ersteigert. Neben den aktuellen Netzbetreibern Deutsche Telekom, Vodafone und Telefónica bekam auch der Herausforderer United Internet über seine Tochterfirma 1&1 Drillisch den Zuschlag für eigene Frequenzen. Das Unternehmen hat bisher kein eigenes Mobilfunknetz und bediente seine Kunden bislang über die Infrastruktur seiner Mitbewerber.
Mit der teuren Ersteigerung der 5G-Mobilfunkfrequenzen kommen auf die vier Mobilfunkbetreiber nun allerdings erst recht ordentliche Kosten zu. Die Bundesnetzagentur, ein Bereich des Bundeswirtschaftsministriums und sowohl für die technische wie auch die wettbewerbliche Aufsicht in der deutschen Telekommunikation zuständig, schreibt den Unternehmen unter anderem vor, alle Autobahnen und Bundesstraßen in Deutschland mit 100 MBit/s flotter 5G-Konnekti­vität bei einer Latenz von maximal 10 Millisekunden zu versorgen. Ähnliche Anforderungen gelten für alle Bahntrassen mit mehr als 2000 Fahrgästen pro Tag. Hinzu kommt, dass 98 Prozent der Haushalte in Deutschland eine 5G-Abdeckung erhalten sollen.

Frequenzen und Geschwindigkeit

Doch wer glaubt, dass er bald mit 5G online sein wird, der irrt. Den ersten Frequenzbereich von 3,6 GHz plant die Bundesnetzagentur bis zum Jahr 2022 freizugeben. Erst 2026 sollen dann alle versteigerten Frequenzblöcke zur Verfügung stehen.
2 GHz, 3,6 GHz - wo liegen eigentlich die Unterschiede zwischen den einzelnen Frequenzen? Grundsätzlich gilt: Mit einer steigenden Frequenz sinkt zwar auf der einen Seite die Reichweite und damit die mögliche Mobilfunkabdeckung, auf der anderen Seite steigt jedoch die erzielbare Bandbreite und damit die Geschwindigkeit der Datenübertragungen.
Dazu als Beispiel das aktuelle 4G/LTE-Mobilnetz: Bei den in Deutschland funkenden LTE-Netzen kommen die Frequenzen 800 MHz, 1800 MHz und 2600 MHz zum Einsatz. Ein Mobilfunkmast, der im Frequenzbereich 800 MHz funkt, deckt einen Umkreis von rund 10 Kilometern ab. Ein Mobilfunkmast, der im Bereich von 2,6 GHz funkt, deckt hingegen einen Umkeis von nur wenigen Hundert Metern ab. Dafür erlaubt der 2,6-GHz-Mast höhere Datenraten.
Das stellt die Betreiber von 5G-Netzen allerdings vor Probleme: Um hochperformante Mobilnetze mit 10- oder gar 20-GBit/s-Datenraten zu betreiben, sind hohe Frequenzen ab 2,4 GHz notwendig - mit einer entsprechend geringen Abdeckung. Daher müssten die Mobilfunk­betreiber so etwa alle paar Hundert Meter einen 5G-Funkmasten aufstellen.
Eine Antwort darauf heißt: Multi-Layer-Frequenzspek­trum. Die Idee dahinter: Man teilt bei 5G das verfügbare Frequenzspek­trum in drei Nutzungs- und Bedarfsbereiche auf. Frequenzen von 700 MHz bis 2,1 GHz breiten sich weit aus und durchdringen Wände. Diese Frequenzen sollen die Abdeckung ländlicher Regionen ermöglichen (Coverage Layer). Die mittleren Frequenzbereiche zwischen 3,4 bis 3,8 GHz (Coverage and Capacity Layer) sind im Hinblick auf die erzielbaren Datenübertragungsraten wesentlich leistungsstärker und gelten als der bestmögliche Kompromiss zwischen Datenraten und Reichweite. Die hohen Frequenzen ab 26 GHz erreichen ex­trem schnelle Übertragungsraten bei einer geringen Reichweite (Super Data Layer).
Die jüngst versteigerten 5G-Frequenzen im Bereich von 2 GHz und 3,6 GHz befinden sich im mittleren Frequenzbereich (Coverage and Capacity Layer) und eignen sich so vor allem zunächst einmal für die Versorgung von Ballungsräumen. Ab 2025 plant die Bundesnetzagentur die Bereitstellung von weiteren Frequenzen für den Ausbau des 5G-Mobilfunks in der Fläche. Hierfür sollen zum Beispiel auch bislang für den 3G-Mobilfunk verwendete Frequenzen für den 5G-Funk genutzt werden.
Wichtige Nutzungsszenarien von 5G
Die internationalen Standard-Organisationen ITU und IMT haben für den flotten 5G-Mobilfunk drei primäre Nutzungszenarien im Sinn:
  • Enhanced Mobile Broadband (kurz: eMBB): Internetzugang über drahtlose Konnektivität mit hoher Bandbreite für Video-Streaming in Ultra-HD-Auflösung, Streaming von 360-Grad-Video und virtuelle Realität.
  • Massive Machine-Type Communications (mMTC): Internetzugang zum Übersenden von Rohdaten durch Mess-, Erfassungs- und Überwachungsgeräte der Industrie 4.0 und verwandter Anwendungen. Die technischen Feinheiten von mMTC wurden erstmals im Zusammenhang mit 3GPP Release 13/14 LPWA (Low Power Wide Area Network) ausgearbeitet. Hierbei handelt es sich um Niedrigenergie-Weitverkehrsnetzwerke etwa für schmalbandiges Internet der Dinge, kurz NB-IoT.
  • Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC): Fabrikautomation, autonomes Fahren, smarte Fabrik, Smart Grid, Roboterbetrieb und andere Nutzungsszenarien mit garantierter Latenz von weniger als 1 Millisekunde und Zeitstempel-fähig.
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