5G und Smart Cities

Die digitale Welt wird dank 5G, der neuesten Mobilfunkgeneration, einen radikalen Wandel erleben. Denn 5G eröffnet eine riesige Bandbreite an neuen Möglichkeiten für das Internet der Dinge.

Zunächst einmal bietet 5G etwa 1000 Mal mehr Kapazität pro Funkzelle als 4G. Es unterstützt 100 Mal mehr Geräte pro Antenne, sodass viel mehr gleichzeitige Verbindungen möglich sind. Die Reaktionszeit verkürzt sich auf weniger als 5 Millisekunden im Vergleich zu den mehr als 60 Millisekunden bei 4G – die Kommunikation ist also nahezu verzögerungsfrei. Zudem ist die Datenübertragung 100 Mal schneller, mit 3 Gigabit pro Sekunde, und steigt im Zuge des Netzausbaus auf 20 Gigabit.

Aber der gewaltige Technologiesprung, den 5G bietet, ist alles andere als Luxus – sondern mehr und mehr eine Notwendigkeit. Ohne den 5G-Ausbau würden zum Beispiel in der Schweiz in den nächsten drei Jahren 60% des Internet-Traffic nicht bewältigt werden können, weil die Kapazität nicht mehr ausreicht. 

Die Kapazität und die Schnelligkeit sind aber nicht die einzigen Vorteile von 5G. Im Vergleich zur bisherigen Generation von Mobilfunkantennen benötigt 5G dreimal weniger Strom, um die gleiche Datenmenge zu übertragen. Und da die Digitaltechnologie und die Konnektivität immer besser werden, was zu einer Prozessoptimierung führt, kann die Wirtschaft allgemein Energie sparen. 

Da das 5G-Netz in Netzabschnitte, sogenannte „Slices“, unterteilt werden kann, ist es möglich, einen Teil der Kapazität für den Rettungs- und Katastrophendienst zu reservieren, sodass die Einsatzkräfte auch dann kommunizieren können, wenn das übrige Netz überlastet ist.

Eine Revolution in der Kommunikation

Und dann ermöglicht 5G auch revolutionäre neue Nutzungsmöglichkeiten. Dank verbesserter Energieeffizienz müssen 5G-vernetzte Sensoren nicht an das Stromnetz angeschlossen werden, um lange Zeit in Betrieb zu sein – sie kommen vier bis fünf Jahre mit normalen Batterien aus und können sogar Energy Harvesting nutzen, d. h. Energiegewinnung aus der Umgebung. Gleichzeitig wird aufgrund der enormen Kapazitätssteigerungen eine grosse Anzahl solcher miteinander verbundener Sensoren unterstützt. 

Über diese Sensornetze können andere Technologien aufgeladen werden. Nehmen wir als Beispiel selbstfahrende Autos. Für diese Autonomie wird jede Menge Rechenleistung benötigt, die wiederum sehr viel Energie frisst. Es ist aber gar nicht notwendig, dass diese Rechenleistung im Auto selbst bereitgestellt wird, vielmehr können die Verarbeitungsprozesse in die Cloud verlagert werden. Man kann die Fahrzeuge dann mit der Cloud und direkt mit Tausenden fest installierter, 5G-vernetzter Sensoren wie intelligenten Ampeln und Signalanlagen verbinden. Eine hochentwickelte selbstfahrende Infrastruktur ist auf 5G angewiesen.

Eine der interessantesten unmittelbaren Einsatzbereiche von 5G ist die Gebäudeinstandhaltung. Baumaschinen sind zunehmend High-Tech, aber das Problem bei Gebäuden besteht darin, dass weder frühere Generationen von Mobilfunknetzen noch konventionelle WLAN-Netzwerke ausreichen, um grosse Strukturen richtig zu durchdringen. Gleichzeitig ist GPS in einer Stadt nicht genau genug. Diese Probleme werden mit 5G umgangen. GPS ortet zum Beispiel in städtischen Räumen auf etwa 10 bis 20 Meter genau, 5G bietet dagegen eine Genauigkeit im Zentimeterbereich. Diese vollständige Erfassung ermöglicht eine komplette und schnelle Modellierung des Bauwerks. 5G ermöglicht auch eine bessere Nutzung der Robotik auf Baustellen, ähnlich wie sie selbstfahrenden Autos zur Autonomie verhelfen. 

5G muss erst Fahrt aufnehmen, die Netzabdeckung ist noch lückenhaft und es gibt noch nicht genügend Antennen. Aber die Technologie setzt sich mehr und mehr durch und wird zur Plattform für revolutionäre Anwendungen – von denen wir uns viele heute noch gar nicht vorstellen können.