Der Mobilfunkstandard 5G soll nicht nur den Handyempfang verbessern: Unternehmen erhoffen sich einen Schub für Digitalisierungsvorhaben, neue Geschäftsmodelle rücken in Sichtweite. Doch der nötige Netzausbau ist aufwendig – und umstritten.

Text: Steffen Ermisch + Manuel Heckel, Illustration: Carolin Eitel

Die Zukunft funkt in 150 Meter Höhe – und das bereits seit zwei Jahren. So lange ist es her, dass auf der Spitze des Hamburger Fernsehturms ein Sendemast für den neuen Mobilfunkstandard 5G installiert wurde. Seine Signale reichen bis in den Hamburger Hafen. Fast 9000 Schiffe laufen dort pro Jahr an, fast 140 Millionen Tonnen Cargo werden jährlich umgeschlagen. Für eine bessere Vernetzung von Waren, Frachtschiffen, Güterzügen und Lastwagen wird seit Ende 2017 der schnelle Mobilfunkstandard getestet – im Rahmen eines EU-geförderten Projekts. Das Potenzial sei enorm, so das Zwischenfazit von Hafenchef Jens Meier. Der neue Standard sei die Grundlage dafür, „der Digitalisierung hier endgültig zum Durchbruch zu verhelfen“.

Ein Unikat ist der Mast auf dem Hamburger Fernsehturm längst nicht mehr. Unter anderem in Berlin, München, Düsseldorf und in den bayerischen Alpen wurde die 5G-Technik erprobt. Jetzt soll ein flächendeckendes Netz in ganz Deutschland entstehen. Mitte Juni ist nach 497 Bieterrunden die Auktion zu Ende gegangen, in welcher der Bund einzelne Frequenzblöcke versteigert hat – für insgesamt 6,5 Milliarden Euro. „Das Ende der Frequenzauktion ist gleichzeitig der Startschuss für den 5G-Ausbau in Deutschland“, sagt Achim Berg, Präsident des IT-Wirtschaftsverbands Bitkom. Die Wirtschaft setzt große Hoffnungen in die fünfte Mobilfunkgeneration, die ein schnelleres mobiles Internet und eine höhere Netzabdeckung verspricht. Denn immer noch plagen Unternehmen und Verbraucher zahlreiche Funklöcher – in Netzrankings schneiden selbst wirtschaftlich deutlich schwächere Länder wie Polen oder Albanien besser ab. „Deutschland muss ein weltweit führender 5G-Standort werden“, fordert Berg. In einer Befragung der Digitalberatung Capgemini gaben drei Viertel der befragten Führungskräfte an, 5G sei ein Schlüsselfaktor für die digitale Transformation in den kommenden fünf Jahren.

Rein numerisch geht es von dem heutigen 4G-Standard LTE, den auch private Smartphones in der Regel nutzen, nur um eine Zahl hinauf. Doch hinter dem Ziffernwechsel steht ein gewaltiger technischer Sprung: In der Spitze soll 5G bis zu 20 Gigabit Daten pro Sekunde herunter- und 10 Gigabit pro Sekunde hochladen können – ein Geschwindigkeitszuwachs auf das 20-Fache gegenüber dem heutigen LTE-Standard. Zudem kann die neue Technik die Verzögerung bei der Datenübertragung auf weniger als vier Millisekunden reduzieren, in speziellen Einrichtungen liegt sie sogar unter einer Millisekunde. Bei LTE beträgt diese Latenzzeit heute durchschnittlich 50 Millisekunden. Ein weiteres Plus: Pro Quadratkilometer können künftig bis zu eine Million Endgeräte angeschlossen werden. „5G gilt als Zukunftstechnologie par excellence“, fasst es die Fraunhofer-Gesellschaft zusammen.

Möglich sind die beeindruckenden Leistungskennzahlen dadurch, dass bei 5G per Software virtuelle Unternetze – sogenannte Slices – bereitgestellt werden. Dabei kommen je nach Anwendung verschiedene Aspekte zum Tragen. Durch die hohen Up- und Download-Geschwindigkeiten etwa können deutlich umfangreichere Datensätze durchs Netz geschickt werden. Das hilft dem Verbraucher, der in der Straßenbahn Videos gucken will. Es ermöglicht aber auch Unternehmen, virtuelle Realität auf Datenbrillen zu übertragen. „Für das Streamen von Videos beispielsweise kommt es vor allem auf hohe Bandbreite an, bei der große Datenmengen schnell übertragen werden können. Die Latenzzeit spielt hier eine untergeordnete Rolle“, sagt Thomas Magedanz, Professor an der TU Berlin und Leiter des Geschäftsbereichs Software-based Networks am Fraunhofer-Institut für offene Kommunikationssysteme.

Beide Leistungskennzahlen sind wichtig – aber haben unterschiedliche Aufgaben. Die Zeitverzögerung zwischen dem Absenden und dem Ankommen eines Datenpakets – die Latenzzeit – ist nicht so wichtig, wenn es um die Übertragung von Videos in hoher Auflösung geht. Bei Industrieanwendungen ist es oft umgekehrt: Hier muss nicht immer ein großes Datenpaket übertragen werden, dafür zählen Subnetze mit möglichst geringer Verzögerung. So müssen Hersteller von Triebwerksschaufeln permanent darauf achten, dass die teuren Bauteile nicht zu stark schwingen – das könnte die Oberfläche beschädigen. Via Mobilfunksignal überträgt ein Sensor das Schwingungsspektrum der Schaufeln an die Maschine. Diese kann ihr Bearbeitungstempo so jederzeit nachjustieren. Jede Millisekunde zählt auch bei der Steuerung frei beweglicher Roboter, die sich autonom über das Werksgelände bewegen sollen – und damit eine smarte, flexible Produktion ermöglichen. Die notwendigen Berechnungen sollen dank der schnellen Verbindungen direkt vor Ort statt in einer entfernten Cloud vorgenommen werden.

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