Was bringt 5G?

Die 5. Mobilfunkgeneration soll bei deutlich erhöhten Datenraten, reduziertem Energiebedarf und ganz ohne Funklöcher eine flächendeckende Vernetzung für die Kommunikation technischer Geräte ermöglichen - Anwendungen dafür sind die sogenannten autonomen Fahrzeuge sowie die Tele-Medizin

Bis heute ist es nicht gelungen, die flächendeckende Versorgung mit LTE sicherzustellen, wozu die Netzbetreiber aber auch erst bis Ende 2019 verpflichtet wurden. Doch selbst die GSM-Abdeckung ist noch immer lückenhaft. Dies merkt man beispielsweise auf der Bahnstrecke zwischen Stuttgart und Karlsruhe, wo die Mobilfunkverbindung nicht nur in den Tunnel-Strecken häufig abbricht.

Bundesverkehrsminister Scheuer will das Problem jetzt mit einer App lösen, in der die betroffenen Bürger Funklöcher melden können, wenn sie das Funkloch wieder verlassen haben. Viel mehr als ein Bürgerbeschäftigungsprojekt dürfte dies jedoch nicht werden: Denn erstens kennen die drei im deutschen Markt verbliebenen Netzbetreiber Telekom, Vodafone und Telefonica ihre Netzabdeckung sehr gut - und zweitens ist die Netzabdeckung auch von der Auslastung abhängig.

Damit weiten sich in der Praxis die Verbindungslücken deutlich aus. Aber auch solche ″Risikogebiete″ sind den Netzbetreibern durchaus bekannt und in deren Datenbanken verzeichnet, wie sich im Rahmen von verschiedenen Nachfragen im Zusammenhang mit häufigen Gesprächsabbrüchen zu bestimmten Tageszeiten herausgestellt hat.

Daran soll sich auch in absehbarer Zeit wenig ändern. Die Kosten für den erforderlichen Netzausbau auf 100 Prozent Flächenabdeckung könnten, so die Unternehmen, durch das zusätzliche Geschäft im Zeitalter der Flatrates nicht erwirtschaftet werden, obwohl Deutschland im Europavergleich ein "exoribatant" hohes Mobilfunkinternetpreisniveau hat.

Stattdessen verspricht man eine Lösung der Probleme durch die angekündigten 5G-Netze, die dann auch wirklich flächendeckend verfügbar sein sollen. Dass der Energiebedarf für den Betrieb der 5G-Netze niedriger sein wird als bei den bestehenden Netzen mag zwar für einen Sendemasten und ein Endgerät durchaus zutreffen - die schiere Zahl der Funkzellen und der erwarteten Endgeräte sollte man dabei jedoch nicht außer Acht lassen.

Wozu wird 5G benötigt?

Bei den geplanten 5G-Netzen, für die bislang noch keine verbindlichen Standards vorliegen, geht es jedoch nicht vorrangig um Telefonie und Internetnutzung durch private Endkunden, sondern um das Internet of Things (IoT). Dazu zählt beispielsweise auch das sogenannte autonome Fahren. Damit sich die einzelnen Fahrzeuge in diesem System kollisionsfrei bewegen können, müssen sie miteinander kommunizieren können. Diese Kommunikation darf auch beim Wechsel zwischen zwei benachbarten Funkzellen nicht unterbrochen werden, sonst müsste die Fahrt für diesen Zeitraum ebenfalls unterbrochen werden. Eine besondere Herausforderung besteht dabei in der Tatsache, dass der Zellenwechsel von benachbarten Fahrzeugen auch weitgehend zeitgleich erfolgen wird.

Für die Sicherstellung des Betriebs autonomer Fahrzeuge benötigt man sogenannte resiliente Netze. Resilienz bezeichnet dabei nicht nur den Schutz vor internen oder externen Störungen, sondern auch die automatische Regenerations- und Lernfähigkeit. Die Resilienz wird künftig nicht nur im automatisierten Verkehr benötigt, sondern auch bei Anwendungen wie der Tele-Medizin, wo ein zentraler hochspezialisierter Operateur Operationen an Patienten aus der Ferne durchführt, was für die Kliniken den Vorteil bietet, dass sie derartige Fachkräfte nicht mehr permanent im eigenen Klinikbetrieb vorhalten müssen, sondern diese von Fall zu Fall buchen können.

Davon verspricht man sich einerseits eine deutliche Senkung der Betriebskosten, andererseits eine Qualitätssteigerung bei der medizinischen Versorgung. Getrieben wird die Entwicklung der Tele-Chirurgie bislang vom amerikanischen Militär, das seine Verletzten traditionell ausgeflogen hat und dann in zentralen Kliniken medizinisch versorgt hat.

Im Gegensatz zu den Feldlazaretten der Bundeswehr, die möglichst nahe an der Region der Kampfeinsätze installiert wurden, war die Erfolgsquote beim amerikanischen Modell eher gering. Vor diesem Hintergrund wurde die sogenannte "long distance"-Telechirurgie entwickelt. Bei der "short distance"-Schwesterdiziplin kommt zwar eine vergleichbare Technik zum Einsatz, die Datenkommunikation ist jedoch aufgrund der räumlichen Nähe deutlich einfacher und weniger ausfallgefährdet.

Wie sicher sind die 5G-Netze?

Dazu, wann 5G tatsächlich kommt, weichen die Informationen der einzelnen Player deutlich voneinander ab. Die Versteigerung der für 5G benötigten Frequenzen kann noch im Jahr 2018 erfolgen. Wie viele Netzbetreiber sich daran beteiligen, ist derzeit noch nicht abschätzbar. Ein weiteres Hemmnis besteht durch den noch nicht flächendeckend erfolgten Ausbau der Glasfasernetze. Die Mobilfunkstationen müssen untereinander per Glasfasernetz verbunden sein, um den gewünschten Datendurchsatz zu ermöglichen.

Zu den sensiblen Bereichen der 5G-Technik der Schlüsseltechnologie zählt nicht nur die Ausfallsicherheit, sondern auch die Sicherheit, nicht autorisierte Zugriffe zu unterbinden, auch wenn sich die Zahl der Funkzellen vervielfacht und die Anzahl der vernetzten Geräte deutlich erhöht. In diesem Punkt hat Ende März die Europäische Agentur für Netz- und Informationssicherheit auf die Sicherheitsproblematik bei der Etablierung von 5G-Netzen hingewiesen.

Man befürchtet offensichtlich, dass die neue Technik bekannte Sicherheitsprobleme der bestehenden Netze ohne signifikante Verbesserungen tradiert. Diese Sicherheitsprobleme treten beispielsweise dann auf, wenn ein Nutzer sich von einer Zelle in die nächste bewegt, ein Vorgang der aufgrund der größeren Zellenzahl und der um ein Vielfaches höheren Nutzerzahl in den 5G-Netzen eher häufiger auftreten dürfte.