Next Generation Mobile Networks

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Next Generation Mobile Networks (kurz NGMN) ist ein laufendes Projekt von Mobilfunkfirmen und Mobilfunkausrüstern zur Entwicklung der nächsten Mobilfunkgeneration. Die mit Stand 2015 umgesetzten Generationen waren UMTS (3G) und LTE (3,9G). Das Projekt beschäftigt sich mit „4G“ (vierte Generation) LTE-Advanced (LTE+) und „5G“, der fünften Generation.

Einführung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

NGMN basiert auf den bisherigen UMTS-Infrastrukturen, um so eine rasche und kostengünstige Erweiterung der bestehenden 3G-Mobilfunknetze gewährleisten zu können. Einer der Vorteile gegenüber den bestehenden Netzen mit High Speed Packet Access (HSPA) ist die mit bis zu 100 Mbit/s = 0,75 GB/min wesentlich höhere Geschwindigkeit. Weiterhin sollen die verwendeten Endgeräte permanent mit dem Internet verbunden sein können. Dies soll durch eine effizientere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzspektrums möglich werden, was ebenfalls eine einfachere Netzwerkarchitektur ermöglichen und zu Latenzzeiten von ungefähr 10 ms führen soll. Die Netzwerkreichweite soll sich nicht verändern.

NGMN basiert wie die Funktechniken WiMAX und Flash-OFDM auf OFDM. Im Unterschied zu den genannten Verfahren werden die Frequenzen bei NGMN jedoch adaptiv vergeben, also dem Nutzer im Abstand von bis zu 0,5 ms jeweils die Netzwerkressourcen zugewiesen, die dieser benötigt. Dadurch wird ein besseres Verzögerungsverhalten ermöglicht als in anderen OFDM-Systemen.

Seit Anfang 2005 läuft die Standardisierung von NGMN durch das Standardisierungsgremium Third Generation Partnership Project (3GPP).

LTE und 4G „Fourth Generation“[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

4G beschreibt die Nachfolgegeneration des Mobilfunkstandards 3G mit deutlich höheren Datenraten. Das Projekt von Mobilfunkausrüstern und Mobilfunkbetreibern ist unter dem Namen LTE-Advanced (4G) bekannt.

Umrüstung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Mobilfunknetze bestehen aus Funkzellen, den sogenannten Zellen, aus denen heraus Verbindungen aufgebaut werden. Wird ein Mobiltelefon oder ein anderes Gerät, wie zum Beispiel ein Laptop mit UMTS-Karte, eingeschaltet, so loggt sich dieses Gerät aufgrund der auf der SIM-Karte gespeicherten Daten über die Netzdatenbank in das Mobilfunknetz ein. Das Gerät loggt sich zunächst an einer lokalen Datenbank ein, die auch mehrere „Waben“ umfassen kann. Ändert sich der Standort des Gerätes, so bemerkt dies die Software des mobilen Kommunikationsgerätes und loggt sich automatisch an der nächsten lokalen Vermittlungsstelle ein. Das Signalaufbauschema änderte sich in seinem groben Aufbau auch nicht, als die Netze um die zur „Third Generation“ zählende UMTS-Technologie erweitert wurden, das Grundschema kann beibehalten werden. Der Vorteil dieser Vorgehensweise: Es kann die bereits vorhandene Infrastruktur verwendet werden, die lediglich um die benötigten technischen Komponenten erweitert werden muss. Das heißt also, dass man – vereinfacht gesprochen – einfach die 4G-Komponenten an die bereits vorhandenen Funkmasten installiert.

Eigenschaften: LTE[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • 100 Mbit/s1 Empfangs-Datenrate (engl. „downstream“)
  • Bis zu 1 Gbit/s1, wenn der Nutzer sich an einem fixen Standort zur nächsten Station (in der Regel ein Funkturm) befindet
  • Kompatibilität zu bereits vorhandenen Netzwerken (4G-Geräte können auch mit älterer Technik arbeiten, wie z. B. GSM, UMTS etc.)
  • 50 Mbit/s1 Sende-Datenrate (engl. „upstream“)
  • 20 MHz benötigte Frequenzbandbreite
  • Latenzzeiten von ≈ 10 ms
  • Qualitativ hochwertige Dienstleistungen wie Echtzeit-Audio, Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, HDTV-Videoinhalte, mobiles Fernsehen, etc.
  • Höhere Spektrumeffizienz (geringere Kosten pro Datenvolumen)
  • Modulation: OFDMA, downstream: QPSK/16QAM/64QAM, upstream: BPSK/QPSK/16QAM
1 unter optimalen Bedingungen

Im Jahr 2015 war es bereits möglich, sogenannte Pre-4G-Verfahren zu nutzen. So wird z. B. UMTS Release8 als eine Vorstufe des kommenden 4G-Standards bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung des bereits vorhandenen UMTS-Netzes einschließlich der Release5-HSDPA- und Release6-HSUPA-Erweiterungen. Release8 zielt darauf ab, Kosten zu senken, eine höhere Erreichbarkeit und Sicherheit zu gewährleisten und die Geschwindigkeit im Netz zu erhöhen.

5G „Fifth Generation“[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es wird am Nachfolger 5G gearbeitet. Internationale Netzbetreiber und Infrastrukturanbieter diskutieren technische Anforderungen und Anwendungsfälle.[1]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der 5G-Standard ist abgeschlossen und freigegeben. Im Vergleich zum 4G-Standard wird bei der 5G-Technik mit den folgenden Eigenschaften gerechnet:

  • Datenraten bis zu 20 Gbit/s
  • Nutzung höherer Frequenzbereiche
  • Erhöhte Frequenzkapazität und Datendurchsatz
  • Echtzeitübertragung, weltweit 100 Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig ansprechbar
  • Latenzzeiten von unter 1 ms
  • Kompatibilität von Maschinen und Geräten
  • Senkung des Energieverbrauchs je übertragenem Bit (1/1000) und 90 % geringerer Stromverbrauch je Mobildienst

5G soll hierzu auf dem bestehenden 4G aufbauen. LTE und LTE Advanced werden demnach also weiterhin bis zu Frequenzen im 6-GHz-Bereich ausgebaut, die Neuerungen sollen dann jenseits dieser Grenze erfolgen. Wichtig ist, dass die „Waben“ (Funkzellen), parallel zur „Gerät-zu-Gerät“-Kommunikation, noch wesentlich engmaschiger ausgebaut werden, um Verbindungen nicht abreißen zu lassen und Latenzzeiten zu senken.[2]

Kritikpunkte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wegen der komplexen Anforderungen von 5G-Netzwerken sind wöchentliche Software-Aktualisierungen unter anderem auch durch Drittanbieter erforderlich. Es ist zeitlich nicht möglich, dass Softwaretestzentren diese Software-Versionen regelmäßig und vollständig überprüfen und ständig alle Sicherheitsaspekte überwachen. Selbst bei streng geprüfter Hardware kann die Software somit ohne großen Aufwand Hintertüren für eine heimliche Kommunikation öffnen und auf diese Weise zum Beispiel Cyberspace-Spionage ermöglichen.[3] Ein Bericht der Regierung des Vereinigten Königreiches hat dem chinesischen Anbieter von 5G-Technologie Huawei nur ein beschränktes Sicherheitsniveau attestiert, so dass diese Technologie nicht für kritische Infrastrukturen eingesetzt werden darf.[4]

Ausblick[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Chiphersteller Qualcomm kündigte für das zweite Halbjahr 2017 das erste Modem mit 5 Gbit/s im Downstream für die 5G-Technologie an.[5]

Auf dem GSMA Mobile World Congress stellte der chinesische Telekommunikationsausrüster ZTE am 26. Februar 2017 weltweit das erste Smartphone vor, das den Standard Pre5G Giga+ MBB für eine Datenübertragung von bis zu 1 Gbit/s unterstützt.[6]

Im Smartphone-Bereich kündigte der Computer- und Smartphone-Hersteller Lenovo an, eine Führungsrolle bei der Einführung des neuen 5G-Standards anzupeilen.[7][8]

Deutschland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Deutschland ist die Bundesnetzagentur für die Vergabe der Mobilfunkfrequenzen verantwortlich. Die nächste Auktion ist im ersten Quartal 2019 in Mainz geplant[9]. Die Behörde hat im November 2018 die Vergabebedingungen für die Frequenzauktion im 3,6 GHz-Band[10] festgelegt. Dieser sieht vor, dass die Frequenzen im Rahmen einer Auktion vergeben werden und die Vergabe an Versorgungsauflagen geknüpft wird. Demnach sollen etwa Autobahnen und Bundesstraßen mit 100 Megabit Datengeschwindigkeit pro Sekunde bis Ende 2022 versorgt werden. Die wichtigsten Bundesstraßen sollen ebenfalls mit 100 Megabit Datengeschwindigkeit pro Sekunde bis Ende 2022, alle übrigen Bundesstraßen bis Ende 2024 versorgt werden. Darüber hinaus muss jeder bei der Auktion erfolgreiche Netzbetreiber 1000 5G-Basisstationen ausbauen. Den ersten Sendemast nahm Vodafone Anfang November 2018 auf einem über 400.000 Quadratmeter großen Testgelände bei Aldenhoven in der Nähe von Aachen in Betrieb[11]. Die Bundesnetzagentur hat zudem vorgesehen, dass 100 MHz im Frequenzbereich von 3,7 bis 3,8 GHz für lokale Anwendungen, insbesondere im Bereich Industrie 4.0, reserviert werden. Diese Frequenzen sollen nicht versteigert werden, sondern sollen gegen eine Gebühr vom jeweiligen Grundstückseigentümer für eine lokale Nutzung beantragt werden können.[12]

Schweiz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Schweiz lässt derzeit die «Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung» (NISV) den Betrieb von 5G-Antennen nur mit geringer Reichweite zu. Der Ständerat stellte sich am 5. März 2018 nach einer bereits vor 15 Monaten getroffenen ablehnenden Entscheidung erneut gegen die Erhöhung der bestehenden Grenzwerte.[13] Die Schweiz will beim neuen Standard zu den Pionieren gehören. Die Mobilfunkanbieter Swisscom und Sunrise bauen derzeit ihre Infrastruktur aus und wollen ab 2020 ein flächendeckendes 5G-Netz bereitstellen.[14][15]

Australien und Neuseeland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der neuseeländische Nachrichtendienst Government Communications Security Bureau (GCSB) untersagt dem Telekommunikationsanbieter Spark New Zealand für den Aufbau des neuen Mobilfunkstandards 5G Ausrüstung des chinesischen Netzwerkkonzerns Huawei einzusetzen. Der GCSB sieht ein signifikantes Netzwerksicherheitsrisiko mit der Möglichkeit der Spionage. Australien untersagte Huawei den Einsatz bereits im Sommer 2018.[16]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • N. Döring, C. Dietmar: Medienproduktion für die Mobilkommunikation. In: Handbuch Medienproduktion. VS Verlag für Sozialwissenschaften, 2004.
    Vgl. J. Schiller (2003): Mobilkommunikation. München: Pearson Studium, 15–18.
  • N. Döring, C. Dietma: Medienproduktion für die Mobilkommunikation. In: Handbuch Medienproduktion. VS Verlag für Sozialwissenschaften,2004 S. 14–15.
  • Goran, Galunic: 4. Generation Mobilfunk. Seminararbeit, Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg, 2004.
  • Paul Klimsa, Heidi Krömker: Mobilkommunikation. In: Heidi Krömker, Paul Klimsa (Hrsg.): Handbuch Medienproduktion. VS Verlag für Sozialwissenschaften, 2005.
  • 4G (fourth generation). In: ITWissen.info. Datacom Buchverlag GmbH: o. V. 19. November 2007, abgerufen am 27. Juni 2010.
  • Kernnetz. In: ITWissen.info. Datacom Buchverlag GmbH: o. V. 19. November 2007, abgerufen am 27. Juni 2010.
  • long term evolution. In: ITWissen.info. Datacom Buchverlag GmbH: o. V. 19. November 2007, abgerufen am 27. Juni 2010.
  • NGMN. In: ITWissen.info. Datacom Buchverlag GmbH: o. V. 19. November 2007, abgerufen am 27. Juni 2010.
  • Erste kommerzielle Testphase für 4G-Mobilfunk gestartet. In: Golem.de, 13. Dezember 2007.
  • Joachim Weiß u. a.: Mobilfunk. In: Die Zeit – Das Lexikon. Zeitverlag, Hamburg 2005.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Alexander Zollondz: Nach 4G ist vor 5G: Auf der Suche nach dem LTE-Nachfolger. In: netzwelt.de. 19. Februar 2016, abgerufen am 18. Oktober 2018.
  2. 5G: Mobilfunk Standard der 5. Generation. In: fts-hennig.de. 25. September 2016, abgerufen am 18. Oktober 2018.
  3. Thorsten Benner: Kontrolle ist besser, Global Public Policy Institute vom 6. Dezember 2018, abgerufen am 10. Dezember 2018
  4. UK criticises security of Huawei products, BBC vom 19. Juli 2018, abgerufen am 10. Dezember 2018
  5. Meet Snapdragon X50—Qualcomm’s first 5G modem. In: Qualcomm.com. 17. Oktober 2016, abgerufen am 18. Oktober 2016.
  6. Jörg Wirtgen: MWC: ZTE – namenloses Smartphone mit Gigabit-Mobilfunk. In: Heise Online. 26. Februar 2017, abgerufen am 26. Februar 2017.
  7. Steve Costello: Lenovo sets eye on 5G Smartphone leadership. In: mobileworldlive.com. 31. Juli 2018, abgerufen am 18. Oktober 2018.
  8. Tobias Költzsch: Moto Z3 mit 5G-Mod: Neues Moto-Smartphone unterstützt dank Mod 5G. In: golem.de. 3. August 2018, abgerufen am 18. Oktober 2018.
  9. Bundesnetzagentur - Presse - Bundesnetzagentur legt Entwurf für 5G-Frequenzauktion vor. Abgerufen am 25. Oktober 2018.
  10. Bundesnetzagentur - Homepage - Pressemitteilung. Abgerufen am 12. Dezember 2018.
  11. Vodafone startet die ersten 5G-Sendemasten im Live-Betrieb. Abgerufen am 13. November 2018.
  12. Bundesnetzagentur - Re­gio­na­le und lo­ka­le Net­ze. Abgerufen am 12. Dezember 2018.
  13. Lukas Mäder: Keine höhere Handystrahlung: Der Ständerat lehnt die Anhebung der Grenzwerte für den 5G-Mobilfunk ab. In: nzz.ch. 5. März 2018, abgerufen am 18. Oktober 2018.
  14. Jürg Müller: Swisscom will ein 5G-Netz bis 2020 aufbauen. Dafür muss aber die Politik mitspielen | NZZ. In: Neue Zürcher Zeitung. 23. Februar 2018, ISSN 0376-6829 (nzz.ch [abgerufen am 9. Dezember 2018]).
  15. Jon Mettler: So sehen die 5G-Pläne von Sunrise aus. In: Tages-Anzeiger. 3. Juli 2018, ISSN 1422-9994 (tagesanzeiger.ch [abgerufen am 9. Dezember 2018]).
  16. 5G: Neuseelands Geheimdienst verbietet Technik des chinesischen Anbieters Huawei. In: Deutsche Welle. 28. November 2018, abgerufen am 2. Dezember 2018.