Die Welt wird smarter: Mobile Kommunikation mit 5G

Die nächste Entwicklungsstufe beim Mobilfunk: 5G. Der neue Standard wird völlig neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen. Wie sieht die mobile Kommunikation von morgen aus? Und welchen Beitrag leisten Chips von Infineon, das Leben einfacher, sicherer und umweltfreundlicher zu machen? Ein Blick in die nahe Zukunft.

Feierabend in der Smart City

Das Meeting mit den Kollegen aus dem Vertrieb hatte mal wieder bis in den späten Abend gedauert. Isabell Gredinger steuert ihr Auto durch die nächtliche Großstadt auf dem Weg nach Hause. „Um diese Zeit gibt es glücklicherweise keine Staus mehr wie sonst zur Rush Hour“, geht ihr durch den Kopf. Die Fahrt aus dem Norden der Stadt bis zu ihrer Wohnung in einem südlichen Bezirk kann am frühen Abend schnell mal mehr als eine Stunde dauern.

Der Nachteil des späten Feierabends: Kaum freie Parkplätze in den Straßen. Doch deswegen macht sich Isabell keine Sorgen. Ihr Wohngebiet ist Teil eines Pilotprojekts. Die Straßenlaternen sind mit Radarsensoren und Funkchips ausgestattet. Sie erkennen, ob Parkplätze in der Nähe frei sind und geben diese Information über das Mobilfunknetz an einen zentralen Server weiter.

In Isabells Auto ist eine entsprechende App installiert. Sie zeigt ihr über das Navigationssystem an, unter welchen Laternen freie Parkplätze sind. Isabell muss tatsächlich nicht lange suchen: Nur etwa 150 Meter von ihrer Wohnung entfernt kann sie parken. „Eine echte Erleichterung“, denkt Isabell beim Einparken. „Das spart Zeit und Sprit. Und man nervt nicht die Nachbarn, wenn man zum dritten Mal durch ihre Straße fährt.“

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Was bedeutet 5G?

1. Fakt: Was bedeutet 5G?

5G ist die Abkürzung für „Fifth Generation“, die Bezeichnung für den nächsten Standard in der mobilen Kommunikation. Dieser Standard wird den derzeitigen LTE-Standard (4G) ablösen. Frühere Standards waren UMTS (3G) und GSM (2G). 5G wird größere Bandbreiten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde und extrem geringe Reaktionszeiten bieten. Das ermöglicht eine deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit und erfüllt die zunehmenden Anforderungen an die Kommunikation in einer zunehmend vernetzten Gesellschaft. 5G wird deutlich weniger Strom für die Datenübertragung benötigen: Im Vergleich zum Vorgängerstandard benötigt 5G pro übertragenem Bit nur ein Tausendstel der Energie.

Grüne Übertragungswellen: Base Station (Macro Cell, massive MIMO) < 6 GHz
Violette Übertragungswellen: Small Cell (Beamforming) > 6 GHz

Smart und vernetzt - die mobile Kommunikation von morgen mit 5G

100-fach höhere Übertragungsgeschwindigkeit

Mit 5G Daten in Echtzeit senden und empfangen: wichtig für Industrie 4.0 – aber auch für ein überzeugendes Nutzererlebnis im Alltag

1000-fach höhere Datenkapazität

Mit 5G können viele Anwender schnell gleichzeitig senden und empfangen: Besonders bei Großveranstaltungen profitieren die Nutzer

50 Milliarden vernetzte Geräte bis 2020

5G wird Wegbereiter für das Smart Home: der Kühlschrank ist vernetzt, WLAN-Router und TV-Gerät lassen sich aus der Ferne programmieren

Zuverlässiges Netz

5G sorgt für stabile Verbindungen: auch bei Tempo 600 im Zug und in Randbereichen von Mobilfunkzellen

Intelligente Verbindungen

5G in der Smart City: Signale bewegen sich zielgerichtet zu den Geräten, für die sie bestimmt sind

Hohe Sicherheitsanforderungen

Mit 5G werden noch mehr Daten an noch mehr Geräte übertragen: Geräte und Daten müssen vor unbefugtem Zugriff geschützt werden

Geringer Energieverbrauch

5G spart Strom: Sendeanlagen suchen das Empfangsgerät und senden nur bei Bedarf; wird eine Verbindung nicht mehr benötigt, wird sie beendet

Kurze Latenzzeiten

Mit 5G Kommunikation in Echtzeit: Reaktionszeiten von einer Millisekunde sind wichtig für vernetzte Autos, Industrie 4.0 oder Telemedizin
Welche Vorteile bietet 5G?

2. Fakt: Welche Vorteile bietet 5G?

Im Vergleich zu LTE wird der neue Mobilfunkstandard 5G eine etwa 100-mal schnellere Übertragungsgeschwindigkeit anbieten mit Datenraten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde. Selbst Videos im 4K-Format können blitzschnell geladen werden. Der Download des Inhalts einer DVD dauert weniger als fünf Sekunden. Verzögerungen, wie man sie bei Videotelefonie kennt, werden der Vergangenheit angehören. Damit werden Anwendungen wie Telemedizin möglich, bei der ein Arzt chirurgische Eingriffe über das Internet vornimmt. Gleichzeitig erlaubt das neue 5G-Netz größere Bandbreiten, sodass viele Nutzer gleichzeitig schneller versorgt werden und eine höhere Qualität erhalten. Somit wird 5G viel stabiler und zuverlässiger arbeiten.

Neues Auto über Nacht

Auch Jürgen Großmann steuert sein Auto gerade in eine Parklücke. Er hat das Fahrzeug erst vor wenigen Monaten geleast und ist immer noch begeistert von den neuen Möglichkeiten. Im Stau fährt es schon komplett autonom. „Ein Computer auf Rädern“, dachte er damals, nachdem der Händler ihm alle Funktionen erklärt hatte.

Als er den Motor abstellt, erhält er einen Hinweis im Display: Der Fahrzeughersteller bietet ihm ein neues Software-Update an mit einer Reihe von neuen Funktionen, die das Fahren noch sicherer und komfortabler machen. Dafür muss sein Auto nicht einmal mehr in die Werkstatt. Ähnlich wie bei seinem Mobiltelefon kann er das Update über eine Mobilfunk-Schnittstelle des Autos – die so genannte Telematics-Unit – abrufen. Sicherheitschips sorgen dafür, dass nur der autorisierte Dienstanbieter auf das Auto zugreifen kann.

Dank des schnellen 5G-Netzes sollen der Ladevorgang und die Installation der neuen Software-Versionen nicht länger als 20 Minuten dauern. Da Jürgen das Auto erst am anderen Morgen wieder braucht, bestätigt er das Update. Er steigt aus und schließt das Auto ab, während das Update bereits geladen wird. Die aktualisierte Bedienungsanleitung wird in wenigen Sekunden automatisch direkt auf sein Smartphone gespielt. So hat er die Möglichkeit, sich sofort über die neuen Funktionen zu informieren. Morgen früh kann er den erweiterten Funktionsumfang seines Autos nutzen.

Warum ist 5G so wichtig für die Zukunft?

3. Fakt: Warum ist 5G so wichtig für die Zukunft?

In den kommenden Jahren werden immer mehr Geräte über das Internet direkt miteinander kommunizieren. Die Entwicklung geht hin zum Internet der Dinge (IoT). Experten schätzen, dass schon im Jahr 2020 bis zu 50 Milliarden Geräte über das Internet miteinander verbunden sein werden – ein Großteil davon mobil. 5G schafft die Voraussetzungen, um das wachsende Datenvolumen zu bewältigen, und ermöglicht Zukunftsanwendungen wie die vernetzte Produktion (Industrie 4.0).

Fahrzeugsicherheit im Alltag

Dr. Stefan Hofschen über die Chancen und Risiken, die sich durch die zunehmende Vernetzung von Fahrzeugen ergeben (Englisch)

Welchen Beitrag zu 5G leistet Infineon?

4. Fakt: Welchen Beitrag zu 5G leistet Infineon?

Wichtige Voraussetzung für den nächsten Mobilfunkstandard ist der Ausbau der Infrastruktur. Bestehende Basisstationen müssen aufgerüstet, viele weitere kleine Antennen-Arrays – sogenannte Small Cells – komplett neu aufgestellt werden. Infineon liefert die dafür nötigen Hochfrequenz-Bauelemente. Die Chips von Infineon ermöglichen die Datenübertragung mit Frequenzen von bis zu 90 Gigahertz, die insbesondere für die hohen Bandbreiten von 5G erforderlich sind.

Mit der zunehmenden Vernetzung steigt der Bedarf an Datensicherheit. Smart Homes, vernetzte Autos und Industrie 4.0 werden sich nur durchsetzen, wenn sie vor unbefugtem Zugriff geschützt werden und die Anwender sich auf die Sicherheit von Daten und Prozessen verlassen können. Infineon bietet eine Vielzahl von Halbleiterlösungen, um der steigenden Anzahl von Sicherheitsbedrohungen entgegenzutreten.

Immer am Ball

Punktgenau kommt der Pass auf den freistehenden Mittelstürmer. Der nimmt den Ball an und schießt direkt. Tor! Über 70.000 Zuschauer jubeln. Gregor Westkamp und sein Sohn Julian sitzen im Fußballstadion. Wie üblich hält Julian sein Smartphone in der Hand. Er verfolgt das Geschehen auf dem Feld, blickt aber immer wieder auch auf das Display. Ein großer nationaler Fernsehsender überträgt das Spiel live im Internet.

Julian erlebt das Spiel vor sich auf dem Platz und gleichzeitig auf seinem Handy, das die Partie aus verschiedenen Kameraperspektiven ebenfalls zeigt. Und das praktisch ohne Zeitverzögerung. Das schnelle 5G-Netz macht’s möglich. Julian hat sogar einen kleinen drahtlosen Lautsprecher im Ohr und hört parallel den Kommentator des Senders.

Gregor genießt lieber die Stimmung im Stadion. Er schaut sich um. Viele Zuschauer nutzen ihr Smartphone und sehen das Fußballspiel zweifach. Das ist inzwischen bei Großveranstaltungen ein echter Trend geworden. „Schon bemerkenswert“, denkt er. „Mehrere Tausend Menschen können hier gleichzeitig auf das mobile Internet zugreifen, ohne dass es zu Engpässen kommt.“

Wann kommt 5G?

5. Fakt: Wann kommt 5G?

Der Aufbau einer neuen Mobilfunkinfrastruktur ist mit enormen technischen und finanziellen Herausforderungen verbunden. Erste Lösungen werden bereits für die Olympischen Spiele 2018 in Korea erwartet. Ebenso planen einige Netzwerkausrüster in den USA, einen speziellen Service bei 28 Gigahertz (Fixed Wireless Access) als Ersatz zu drahtgebundenen Lösungen anzubieten. Etwa ab dem Jahr 2020 wird der neue Standard zur Verfügung stehen. Japan will zu den Olympischen Spielen in Tokio eine entsprechende Infrastruktur in Betrieb nehmen. Aber danach wird es noch ein paar Jahre dauern, bis es ausreichend viel Endgeräte und Anwendungen gibt und die Menschen den vollen Leistungsumfang von 5G flächeneckend nutzen können.