Grundlegendes zu 5G

Der neue Mobilfunkstandard 5G

Die Entwicklung des Mobilfunks kann in der Form von "Mobilfunk-Generationen" beschrieben werden, wobei eine Generation jeweils eine bestimmte Technologie kennzeichnet. Die aktuell in Einführung befindliche fünfte Generation (5G) präsentiert sich mit New Radio (NR) als Nachfolgetechnologie des überaus erfolgreichen 4G-Standards Long Term Evolution (LTE). NR soll im Vergleich zu LTE höhere Datenraten, geringere Verzögerung wie auch höhere Effizienz (dh. geringeren Stromverbrauch) ermöglichen. Neue Technologien, wie insbesondere Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) bei der mehrere Antennen zur Übertragung genutzt werden, ermöglichen höhere Effizienz. Die Netzfunktionen setzen auf Virtualisierung, NR erlaubt auch Spezialisierung wie z.B. höhere Robustheit. Die Funkbandbreite wurde von 20 MHz bei LTE im NR (im heute für Mobilfunk verwendeten Frequenzbereich) auf 100 MHz erhöht.

Nachfolgend findet sich eine Übersicht zu den Mobilfunkgenerationen von 2G bis 5G.

Frequenzen für 5G

Grundsätzlich ist der Einsatz von 5G Technologie nicht auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränkt. Entsprechend wird Spektrum für Mobilfunk seit geraumer Zeit "technologieneutral" vergeben, d.h. es obliegt dem Lizenzinhaber, welche Technologie im betreffenden Frequenzbereich eingesetzt wird.

Dennoch macht es aus verschiedenen technischen und ökonomischen Gründen Sinn, einheitliche Frequenzbereiche für die Verwendung mit 5G zu identifizieren. In Europa hat man sich auf politischer Ebene auf drei sogenannte „Pionierbänder“ geeinigt, die von den EU-Mitgliedsstaaten für 5G verfügbar gemacht werden.

Die zugrundeliegenden Überlegungen der Europäischen Kommission sind in einem Fact Sheet kompakt zusammengefasst.

Design-Kriterien und Erwartungen

5G Triangle (Quelle: ITU)

Die Anfänge der Standardisierung von 5G reichen ins Jahr 2015 zurück, wo mit einem Grundsatz-Dokument der ITU zu den grundlegenden Designkriterien von 5G die Eckpfeiler der neuen Technologie eingeschlagen wurden. Der Fokus wurde auf folgende drei große Anwendungskategorien für 5G gelegt.

  • Enhanced Mobile Broadband (eMBB)
  • Massive Machine Type Communications (mMTC)
  • Ultra Reliable Low Latency Communications (uRLLC)

Dies bedeutet, dass 5G dahingehend entwickelt und optimiert wird, dass insbesondere schnelleres mobiles Breitband (eMBB), Anwendungen im Umfeld von IoT und M2M (mMTC) sowie kritische Kommunikation mit hohen Anforderungen an Verfügbarkeit und Latenz (uRLLC) unterstützt werden.

Die Erwartungen, die mit 5G verbunden werden, sind hoch: Schließlich soll die neue Technologie das Rückgrat zukünftiger Anwendungen werden, seien diese aus heutiger Sicht auch noch so futuristisch. Egal ob selbstfahrende Autos, Virtual und Augmented Reality, roboterunterstützte Fernoperationen oder die "Smartification" der modernen Gesellschaft, alles scheint auf die Potenziale von 5G zu setzen. Inwieweit die neue Technologie diesen Erwartungen tatsächlich gerecht werden kann, wird sich weisen. Sicher ist, dass sowohl die heutigen als auch die zukünftigen Anwendungen ein weiteres Anwachsen des Datenverkehrs zur Folge haben werden und daher eine leistungsfähige Technologie von Nöten ist. So prognostiziert der Mobility Report von Ericsson für das globale Datenvolumen für den Betrachtungszeitraum 2018 - 2024 eine jährliche Wachstumsrate von 30%. nach Ansicht der Autoren ist 5G dazu geeignet, die Antwort auf diese Anforderungen zu sein.

Eines ist aber ebenfalls schon absehbar: die Arbeiten an einer Nachfolgetechnologie für 5G haben im universitären Bereich und in der Standardisierung bereits begonnen.

5G und Cyber-Sicherheit

Der Regulierungsbehörde kommt hinsichtlich der Sicherheit und Integrität von Netzen und Diensten in Österreich eine besondere im TKG 2003 festgelegte Verantwortung zu. Im Rahmen dieser Aufgaben fungiert die Behörde nicht nur als Meldestelle für Mitteilungen über Vorfälle mit beträchtlichen Auswirkungen auf die Verfügbarkeit von Kommunikationsnetzen oder -diensten sondern nimmt auch ihre Rolle betreffend Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit und der Integrität von Netzen und Diensten wahr. 

Was die Sicherheit von 5G Netzen betrifft, hat die Regulierungsbehörde auf Ersuchen des Bundeskanzleramtes und des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie im Jahr 2019 die im Jahr 2018 fertiggestellte Branchenrisikoanalyse gemeinsam mit dem Sektor einer Neubewertung hinsichtlich der Risiken von 5G unterzogen. 

  • TK-Branchenrisikoanalyse 2018
  • 5G Cybersicherheitsanalyse

Gesundheitliche Aspekte

Die Einführung von 5G ist mancherorts mit Befürchtungen und Ängsten hinsichtlich möglicher negativer gesundheitlicher Auswirkungen elektromagnetischer Wellen verbunden. Hierzu ist festzuhalten, dass dieses Thema sowohl auf internationaler Ebene (bspw. durch die Weltgesundheitsorganisation WHO) wie auch auf nationaler Ebene (Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, BMVIT) einem Monitoring unterzogen wird. Hingewiesen sei in diesem Zusammenhang auf eine Informationsseite des BMVIT sowie auf den dort angesiedelten und mit Expertinnen und Experten besetzten Wissenschaftlichen Beirat Funk (WBF).

Der Beirat der Technikfolgenabschätzung des österreichischen Parlaments hat im August 2019 die Erstellung einer Studie zum Thema "5G und Gesundheit" in Auftrag gegeben. Der Fokus der Studie, die bis Jänner 2020 vorliegen soll, liegt auf einer Aufbereitung des aktuellen Wissensstandes. 

Der Vorsorgeansatz, wonach jegliche Risiken, die neue Technologien für die Gesundheit und Sicherheit der Bürger mit sich bringen, angemessen abzuwägen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen sind, wird auch auf europäischer Ebene in allen Initiativen der Europäischen Kommission berücksichtigt, einschließlich derjenigen zu 5G. Zu diesem Zweck stützt sich die Europäische Kommission auch auf das Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks (SCHEER). Nachstehdend finden sich weiterführende Informationen zur Thematik.

Standardisierung

Die internationale Standardisierung von 5G wird von den global beschickten Standardisierungsgremien ITU (International Telecommunications Union), 3GPP (3rd Generation Partnership Project) und ETSI (European Telecommunications Standardisation Institute) vorangetrieben. Während die Designkriterien durch die ITU festgelegt wurden, wird die konkrete Ausspezifizierung durch die 3GPP in einer Vielzahl von Arbeitsgruppen erarbeitet und global abgestimmt. Nachfolgend findet sich ein Überblick zu Inhalten und Zeitplan der wesentlichen Entwicklungsschritte von 5G.