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5th Generation Mobile Communications

Ein Leben ohne mobile Kommunikation und den mobilen Zugang zu Datennetzen ist heute kaum noch vorstellbar. Innerhalb weniger Jahre haben sich diese zu einer unverzichtbaren Infrastruktur entwickelt, auf die nur wenige Menschen heute noch verzichten wollen. Unter dem Begriff 5G (kurz für „5th Generation Mobile Communications“) wird eine Familie von Technologien zusammengefasst, die als evolutionäre Entwicklung existierender Mobilfunktechnologien zu verstehen sind. Sie stellen dabei die technologische Antwort auf acht Nutzungsszenarien dar, die den sich verändernden Marktbedingungen der Zukunft Rechnung tragen:

  • Hohe Nutzerdichten von mehreren Tausend Geräten / km²
  • Flächendeckend >50Mbit/s
  • Breitband auch bei hohen Geschwindigkeiten (Züge/Autos) und gleichzeitig hoher Nutzerdichte
  • Fähigkeit große Anzahlen von Sensoren (Sensornetzte, Wearables, Videostreams) gleichzeitig und zuverlässig zu bedienen
  • Minimale Latenz soll den Einsatz in Systemen wie Autonomen Fahrzeugen ermöglichen.
  • Extrem hohe Zuverlässigkeit
  • Hohe Resilienz und Robustheit
  • Audio/Video Broadcast in hoher Qualität und auf beliebigen Aggregationsleveln

Diese Nutzungsszenarien sind unverkennbar geprägt von der Erwartung eines massiven Anwachsens des Internet of Things (IoT), der wachsenden Verbreitung des (Teil-)Autonomen Fahrens und der stark zunehmenden Digitalisierung von Produktionsprozessen. Die auf dieser Grundlage zu etablierenden 5G-Kommunikationsnetze werden einen Mix aus Innovation und pragmatischer Übertragung bereits existierender Konzepte darstellen und insbesondere den wirtschaftlichen Anforderungen im zugehörigen Markt Rechnung tragen.

Die Bedarfe, die an die mobile Kommunikation in Bezug auf die genutzten Endgeräte gestellt werden, sind zukünftig von deutlichen Unterschieden geprägt. Hier soll es möglich werden, die Unterstützung dem jeweiligen Bedarf anzupassen. Insbesondere gilt dies für die Unterstützung von Services mit unterschiedlicher Latenz-Toleranz (Verzögerung der Datenübertragung). Hier soll die Option vorgesehen werden einen Content Server räumlich näher an Endgeräten zu platzieren. Der Zugriff auf Inhalte (Content) aus dem Core kann dann mit wenig Latenz ausgestattet werden. Zusätzlich soll das sogenannte „Network Slicing“ unterstützt werden. Dabei werden relativ unabhängige logische Instanzen des Netzes (Slices), angepasst an das notwendige Bedarfsportfolio, unterstützt. Diese Slices können unterschiedlich konfiguriert sein und proprietäre Funktionen enthalten.

Zudem soll Service- oder Content-Anbietern ermöglicht werden, dass Services mit dem Netz optimale Parametrisierungen "aushandeln" können, um damit eine Service-spezifische Qualität zu erreichen. Das Netz ist dann nicht mehr Transparent für alle Inhalte, sondern kann Service-spezifisch besser oder schlechter sein. Zukünftig soll zudem die Einbindung unterschiedlicher Netzwerktechnologien und Betreiber in übergreifende Services erlaubt werden, sowie die Transportfunktionalitäten aus den Netzdiensten herausgelöst und als unabhängige Instanz geführt werden.

Die Designansätze sehen eine maximale Virtualisierung der Netzfunktionalitäten vor, um mithilfe dynamisch konfigurierbarer, und auf den Anwendungsfall zugeschnittener Netzgestaltung zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen:

1.   Die Erfüllung der unterschiedlichen Anforderungen aus den Nutzungsszenarien zu ermöglichen ohne dafür unterschiedliche Netzinfrastrukturen aufbauen und betreiben zu müssen.

2.   Die Ermöglichung neuer Business-Modelle für die Netzbetreiber, indem die Konfigurierbarkeit über individualisierte Angebote eine Service Differenzierung für unterschiedliche Kunden/Kundengruppen erlaubt.

Schlüsseltechnologie in diesem Kontext ist das bereits genannte „Network Slicing“. Die Option Slices einzurichten, die auf den Anwendungsfall des Kunden ausgerichtete Netzparameter bereitstellen eröffnet ein weites Feld möglicher Use- und Business Cases und erlaubt es, mit den Widersprüchlichkeiten in den oben beschriebenen Nutzungsszenarien umzugehen.

Inzwischen haben mehrere Hersteller und Netzbetreiber mit Feldversuchen begonnen und die Bundesnetzagentur hat die Regeln für die Frequenzversteigerung in Deutschland festgelegt. Die ersten kommerziell nutzbaren Endgeräte und großräumigen Netzte werden 2020 erwartet.

René Bantes

 

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