Telekom: Der Weg zu 5G ist gleitend und hat bereits begonnen

Mit Latency, Latenz oder auch Reaktionszeit bezeichnet man den Zeitraum zwischen einem Ereignis und dem Eintreffen einer sichtbaren Reaktion darauf. In der Telekommunikation setzt vor allem die Physik der Latenzzeit Grenzen – so bestimmt die Länge der Wege, die Daten in den Netzen zurücklegen müssen, die Dauer bis die Reaktionen für den Nutzer spürbar sind.

Die ersten Telekom-Antennen in Berlin, die über einen Vorstandard von 5G New Radio funken
Bild: Telekom Nehmen wir die mobile Virtual Reality (VR): Wer sich mit der entsprechenden VR-Brille in wirklichkeitsähnlichen virtuellen Welten bewegt, erwartet bei einer Kopfbewegung eine entsprechende Reaktion: Eine Veränderung des Sichtfeldes, das seiner Bewegung und damit den Erwartungen entspricht. Die Kopfbewegung wird an einen entfernten Server übertragen, berechnet und das Bild der neuen Umgebung zurückgeschickt. Davon will oder soll der Nutzer möglichst nichts merken.

Die Faustregel ist einfach: Je geringer die Verzögerung, desto realer nimmt der Anwender die virtuellen Welten wahr. Ähnliches gilt für Online-Gaming. Ein Kniff, um die Netze schneller zu machen: Server werden künftig wieder näher am Kunden stehen, man spricht auch vom "EDGE-Computing".

Andere Bereiche, wie das autonome Fahren, brauchen ebenfalls extrem kurze Reaktionszeiten. Die Informationen, etwa wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug hinter der Kuppe oder Kurve bremst oder gar mit einer Panne stehen bleibt, müssen blitzschnell durch die Netze fließen, verarbeitet und verteilt werden. So kann das nachfolgende Fahrzeug entsprechend reagieren, wenn es die Information rechtzeitig bekommen hat. Andernfalls käme es zur Katastrophe.

Für die Industrie ist es zudem von erheblicher Bedeutung, dass die niedrigen Reaktionszeiten des Netzes nicht nur ab und zu erreicht, sondern verlässlich dauerhaft garantiert werden. Diese garantierte Latenz (maximale Verzögerungszeit) ist eine der wichtigsten 5G-Eigenschaften. Die Techniker der Deutschen Telekom erreichen mittlerweile extrem niedrige Reaktionszeiten im 5G-Test-Netz und versprechen, dass diese stabil bleiben. Je nach Bedarf und Servicelevel kann die 5G-Latenzzeit vom Kunden flexibel gewählt werden.

Wideband und NarrowBand IoT in Koexistenz

Die Netzinfrastruktur muss außerdem in der Lage sein, auch Maschinen, Autos und unzählige weitere Elemente im Internet der Dinge miteinander vernetzen zu können. Künftig sind nicht mehr nur ein paar Hundert Smartphones in einer Funkzelle auf Empfang oder am Senden, sondern noch zusätzlich einige Tausend Geräte oder Sensoren.

Das Schmalbandnetz (Narrowband, NB) für das Internet der Dinge ist ein weltweit genormter Standard, der die IoT-Lösungen ermöglicht, die mit "normalem" Mobilfunk nicht denkbar wären, da der Energieverbrauch viel zu hoch wäre und die Netze unter der Last von Tausenden Geräten oder Sensoren in einer Funkzelle rasch zusammenbrechen würden.

Diese Schmalband-Kommunikation verwendet ein einfacheres und robusteres Funkprotokoll, das eine besonders großflächige Abdeckung ermöglichen soll. Zugleich soll es in der Lage sein, dicke Betonmauern besser zu durchdringen und so auch entlegene Winkel eines Gebäudes bis tief in den Boden zu erreichen, etwa in einem unterirdischen Parkhaus. Da die Sensoren meist nur stündlich oder täglich relativ kleine Datenpakete übertragen, ist ihr Energiebedarf gering. So können sie über Jahre ohne Batteriewechsel betrieben werden.

Ein typisches Anwendungsbeispiel sind Gas- und Wasserzähler, die - im Gegensatz zu intelligenten Stromzählern - nicht an das Stromnetz angeschlossen werden. Sie sind zudem oftmals in Kellern angebracht, wo der Mobilfunkempfang in der Regel schwach oder fast gar nicht vorhanden ist. Mit batteriebetriebenen NarrowBand-IoT-Modulen kann der Anbieter diese Zähler aus der Ferne ablesen, ohne dass der Kunde zu Hause sein muss.

5G in der Smart City

In einer Smart City (der vernetzten Stadt der Zukunft) lässt sich die Schmalband-Technologie beispielsweise für die Steuerung der Straßenbeleuchtung nutzen. So können mit entsprechenden Modulen ausgerüstete Laternen selbstständig Defekte melden oder aus der Ferne ein- oder ausgeschaltet werden, beispielsweise wenn ein Sensor dort Fußgänger, Radfahrer oder Autos registriert.

Durch die Vernetzung von Parkplätzen per NB-IoT lässt sich deren Auslastung optimieren: Ein intelligentes Parkleitsystem führt Autofahrer auf dem kürzesten Weg zum nächsten freien Parkplatz.

Flexibel für die Zukunft

Autonomes Fahren, smartes Parken, Fernablesung von Gas- oder Wasserzähler: Das alles gibt es schon oder es wird in Kürze kommen. Was passiert danach? Früher hatte eine neue Technik gewisse typische Merkmale – und danach mussten sich alle, die damit arbeiten wollten, richten. Bei 5G soll es genau andersherum laufen. Die Anwendung gibt den Bedarf vor und das Netz soll flexibel reagieren. Welche Anwendungsszenarien dabei mittels 5G im Lauf der Zeit noch entstehen können, ist im Moment noch gar nicht zu sagen. Entscheidend ist, so die Vordenker der Telekom, "ein intelligentes Netz ist die Grundlage. Das Netz, das sich an visionäre Ideen anpasst."

Eins ist klar: Damit das 5G-Netz funktionieren und ein Erfolg werden kann, müssen sehr viele neue und zusätzliche Sendestationen gebaut werden, viel mehr, als derzeit in der Fläche zu finden sind.

In einer weiteren Meldung vom Pre-5G-Start der Telekom in Berlin zeigen wir, wie erste Netzelemente und ein erstes 5G-"Handy" aussehen.