5G – die neue Daten Welle in der Luft.

5G, das steht für die fünfte Generation im Mobilfunk. Los ging es mit GSM, also „1G“. Das war schon was. Alles begann am 30. Juni 1992, als das D2-Netz von Mannesmann seinen Betrieb aufnahm. Nur einen Tag später ging die Deutsche Telekom mit dem D1-Netz in Betrieb. Recht bald folgte SMS. Es konnten Textnachrichten gesendet und empfangen werden. Die ersten „SMS fähigen“ Mobiltelefone kamen auf den Markt.

Seitdem sind 27 Jahre vergangen und das „Handy“ vor der Nase ist so normal wie die Brille auf jener. Früher galt das GSM Telefon als Status Symbol. Heute ist es zum Alltagswerkzeug für vieles geworden. Nur telefoniert wird kaum noch damit. Knipsen steht ganz oben auf der Skala im Nutzer Verhalten, Datendienste via Apps sind das Funk-Thema. Wenn geredet wird, dann über Apps aber nicht mehr klassisch im Netz. Ein Dorn im Auge der Mobilfunker.

Heute wird in allen Ballungszentren der Welt 4G / LTE gefunkt. Rasant schnell, 400 MBit/s Download und viel mehr Upload teilt die Funkzelle dem User potentiell zu. Aber Otto Normalverbraucher bekommt in der Regel von den Servern da oben in der Cloud nur 10 MBit/s zugewiesen. Mager. Aber es reicht völlig, um mit einem gewissen Puffer ein 4K Video zu streamen. Und nun 5G, sagenhafte 20.000 MBit/s soll es dann mal leisten, wenn alles steht. Wozu das alles, wenn die Server da oben in der Wolke aktuell das gar nicht für eine grosse Menge User schaffen?

Bei 5G zeigt sich der interessierte Laie von der Bandbreite begeistert. Darum geht es aber nicht nur. Auch ja, aber nicht primär, denn 4G / LTE liefert schon mehr als genug Bandbreite für die meisten Anwendungen. Warum also 5G, was bringt das, eine Frage, die wenige treffsicher beantworten können. HAKOM stellt die Frage wozu 5G und was mit den vielen Daten geschehen soll, die das 5G Netz produzieren wird.

Die oberste Regel der Surf Etikette lautet: „Locals rule“. Die Locals geben den Ton an, haben das Know-how wann, wo und wie die Welle bricht und sind jene, die sie auch vorrangig abreiten dürfen. „Locals rule“ gilt auch für das 5G Netz. „Intelligenz“ und Datenhaltung wird in die Zelle verlagert. Versammeln sich alle Netzdaten im 4G / LTE Netz in einem Server Cluster, liegen viele Daten im 5 Netz in der Zelle, werden dort verarbeitet und erreichen standardmässig nie die Server Cluster. Das muss so sein, denn das 5G Netz wurde als enorm leistungsfähiges, flexibles und dynamisches Gebilde erdacht. Ein schnelles, hoch effizientes Netz, schlank und minimalistisch. 
Das 4G Netz sieht dagegen behäbig und altbacken aus. 

Geheimdiensten liegt die 5G Technologie schwer im Magen. Abhören der mobilen Geräte ist fast nicht mehr möglich, da an die Daten schon rein physisch kaum noch ran zu kommen ist. End to end verschlüsselt sind sie auch noch. Als Funkzelle getarnte „Wanzen“ lassen sich auch nicht mehr installieren. Das Netz muss so sicher sein, denn 5G wird heikle Aufgaben u.a. auch in der städtischen Infrastruktur übernehmen. 

Autonomes fahren auf einer höheren Ebene beispielsweise: Sind alle KFZ im 5G Netz samt Fahrziel eingeloggt, kann das 5G Netz den Verkehrsfluss einer Grossstadt optimieren. Das muss alles blitzschnell gehen. Daten in die Cloud zu schicken und nach „Bearbeitung“ wieder abzuholen wäre zu langsam. Wichtige Aufgaben werden die Zellen autark übernehmen. Verkehrsfluss Daten, Daten mit Zeitstempel, Zeitreihen in einer völlig neuen Art werden zu verarbeiten sein. Eine technologische Herausforderung ist es, diesen immensen Datenfluss aus verteilten Quellen nicht nur zu verwalten, sondern auch nutzbar zu machen.

Die Zeitreihen  Technologie von HAKOM befasst sich genau mit diesem Thema, denn die Zukunft hat bereits in einigen Städten begonnen.

5G ist eine sehr harte Strahlung. Das muss so sein, denn je höher frequent die Welle ist, desto mehr Daten kann sie transportieren. Heisst aber auch, stellt sich der Welle ein Hindernis entgegen, prallt sie ab, kann beispielsweise nicht wie eine lange Welle ein Gebäude „umstrahlen“. 5G ist ein Netz, das aus diesem Grund eine enorme Funkzellen Dichte benötigt. Im Schnitt wird alle 300 Meter eine 5G Zelle installiert werden müssen, die an einer Glasfaser Landline hängen muss. Eine logistische und vor allem auch rechtliche Mammut Aufgabe ein solches Netz aufzubauen.

Doch diesem Nachteil steht ein Vorteil gegenüber, der völlig neue Anwendungen ermöglichen wird: Ein nahtloses Real Time Handover von einem zum nächsten Access Point wird möglich sein. Und das absolut zuverlässig ohne Verbindungsabrisse wie im Ur-GSM Netz.

Industrie 4.0, Logistik 4.0 thematisieren diese neuen Möglichkeiten beispielsweise in Form Fahrerloser Transport Systeme (FTS). FTS, die klassisch auf Leiterschleifen in Fabrikshallen vordefinierte Wege abfahren, werden autonom. Sie werden jeden Weg nehmen können, der befahrbar ist, im System optimiert. Nicht nur in Hallen auch draussen im Leben: Der Pizzabote ohne Pizzamann, das Taxi, in dem niemand hinter dem Lenkrad sitzt. Das erinnert alles etwas an „Total Recall“, das SciFi Movie der 1990iger.

Wer in den Anfangszeiten IP Telefonie nutzte kennt das Problem: Das Gespräch konnte schnell zum Wirrwarr werden. Das „Hin und Her“ der Gesprächsdaten dauerte zu lange, die Latenzen waren zu hoch. Man wusste nie, kommt da noch etwas vom Gesprächspartner oder wartet der bereits auf eine Antwort.

Die möglichen Latenzen im 5G Netz hingegen sind atemberaubend. Eine Millisekunde wird möglich sein. Das ist viermal schneller als die Reaktion eines menschlichen Auges. Die besten Boxer benötigen zweihundert mal solange, um einen Schlag auszuführen. Für die Robotik bricht durch 5G ein neues Zeitalter an: Medizinische Roboter, die präzise die Bewegungen eines Chirurgen nahezu ohne Latenz nachahmen, Exoskelette, die Menschen mit Behinderungen eine neue Dimension der Mobilität ermöglichen werden, Wearables, die das Leben erleichtern oder der Forschung dienen werden, Smart Wear in der Industrie, die Colaborations von Mensch und Roboter entstehen lassen werden, beispielsweise um gefährliche Tätigkeiten zu übernehmen. Auch Augmented Reality wird den Kinderschuhen entwachsen. Google hat sich dafür schon vor Jahren fit gemacht. Kartendienste werden mit Realtime Daten angereichert, Aussenwerbung auf Personengruppen customized werden, die gerade an den LED Plakaten vorbei spazieren beispielsweise.

All die Latenzen nutzen nichts, wenn die Applikationen, die den massiven Datenstrom managen und verarbeiten, nicht hoch performant sind. Ein neues Level der Performance ist auf allen Ebenen gefragt.

5G ist bewusst als hoch flexible Technologie entwickelt und löst u.a. ein grosses Manko der 4G Technologie. Sie kann jedem Benutzer je nach Bedarf Bandbreite und sogar auch Latenz individuell zuweisen. Es macht keinen Sinn einem User, der nur e-Mails schreiben möchte, dieselbe Performance anzubieten, wie ein im 5G Netz eingeloggtes Fahrerloses Transport System. Ermöglicht wird das durch Network Slicing. Jedem Teilnehmer im Netz, wird je nach ausgeführter Anwendung sein individuell performendes Netz bereit gestellt. Der Kampf um Bandbreite und Latenzen im 5G Netz wird also im Endeffekt durch die ausgeführte App gewonnen oder verloren. Nur hoch performanten Apps wird die volle theoretische Leistungsfähigkeit des 5G Netzes frei gegeben werden.

LTE Netze sind Energiefresser. Funkzellen Technologie und Übertragungsprotokolle saugen ordentlich am Stromnetz. Anders im 5G Netz: Schlanke Protokolle und energiesparende Funkzellen. Obwohl die Funkzellen Dichte im 5G Netz eine grössere Dichte als jene des LTE Netzes aufweisen wird, wird der gesamt Energiebedarf des Netzes jedoch bei vergleichbarem Einsatz niedriger sein. Experten gehen sogar davon aus, dass sich aus sich aus diesem Grund das Umrüsten alter Geräte auf die neue 5G Technologie, das sogenannte Retro Fitting, lohnen wird.

Schon jetzt ersetzen 5G Netze vieler Orts die herkömmliche WLan Technologie. Die Vorteile liegen auf der Hand: Absolut abhörsicher, rasend schnell, offen für IoT und was sonst noch so alles kommen wird. Derzeit vor allem in Technologie Zentren zu finden, im Campus Bereich, in Bereichen, in denen es um hoch sensible Daten geht beispielsweise militärische Einrichtungen oder lebenswichtiger Infrastruktur. Im professionellen Bereich wird 5G nach und nach das klassische alte WLan ablösen. Davon ist u.a. auch Eric Kuisch CTO von Vodafone Deutschland überzeugt.

Das neue 5G Netz wird ein Datenproduzent von noch nie dagewesenem Ausmass sein: Industrie 4.0, Landwirtschaft 4.0, Logistik 4.0 und vieles mehr entsteht aktuell. Überall Sensoren, IoT, vernetzte Maschinen und mehr. Auch im privaten Bereich präsenter als oft angenommen: Google Home vernetzt das Haus bis hin zur Lichtsteuerung beispielsweise mit Philips Hue. Das Home Cinema ist wie selbstverständlich im weltweiten Netz integriert. Waschmaschine, Kühlschrank und Co. scheinen noch futuristisch, werden aber schon bald zum Alltag gehören.

Im 5G Netz werden in Zukunft Datenmengen gemessen, verteilt und gespeichert werden, die fern der normalen Vorstellungskraft liegen. Daten, die an sich wertlos sind. Damit Nutzen entsteht, müssen sie systematisch verwertbar gemacht werden, den Daten ein Mehrwert verliehen werden. Gelingt das nicht, wird das 5G Netz einen grossen Daten Müllberg produzieren. Das 5G Netz wird nur so gut sein, wie der Nutzen, der aus den neuen Daten gezogen werden kann.

Einen wesentlichen Beitrag dazu wird die neue HAKOM Time Series Technology leisten. Mit Blick auf die Zukunft gerichtet wurde eine Technologie entwickelt, die all jenen, die im 5G Netz mit Zeitstempel versehenen Daten zu tun haben werden, ein wichtiges Tool an die Hand gibt: Hoch performante, skalierbare Zeitreihen Technologie, die plattformunabhängig Daten aus verteilten Datenquellen sinnvoll verarbeitbar macht. Und das mit einer Performance, die das neue Netz fordert. Mit FeasyUse^®, atemberaubend schnell, so schnell, wie es sich das 5G Netz wünscht.

Den Autor Stefan Komornyik kontaktieren.