Seit seiner Einführung im Jahr 2019 5G-Wireless-Netzwerke haben sowohl in der Verfügbarkeit als auch zugenommen Anwendungsfälle. Apple war einer der ersten Hersteller, der im Jahr 5 den Appetit auf 2020G testete, indem er sein neuestes iPhone mit 5G-Kompatibilität anbot. Von da an öffneten sich die Schleusen, und heute sind es soweit 62 % der Smartphones sind mit 5G-Konnektivität ausgestattet (Link befindet sich außerhalb von ibm.com.) Auch die Zahl der Netzwerke nimmt weiter zu, wobei viele beliebte Internetdienstanbieter (ISPs) wie Verizon, Google und AT&T 5G-Konnektivität sowohl in Privathaushalten als auch in Unternehmen anbieten. 

Doch was hält die Zukunft bereit? 5G wurde als disruptive Technologie gefeiert, vergleichbar mit künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen (ML) und dem Internet der Dinge (IoT) in Bezug auf die Art der Veränderung, die es mit sich bringen wird. Wie viel davon ist wahr und wie viel ist nur Hype? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns zunächst ansehen, wie 5G funktioniert und was es von anderen Technologien unterscheidet.

Was ist 5G?

5G (Mobilfunktechnologie der fünften Generation) ist ein neuer Standard für Mobilfunknetze, der 3 vom 3rd Generation Partnership Project (2018FPP) entwickelt wurde, um die bisherigen Standards 3G, 4G und 4G LTE zu ersetzen. Ziel war es, neue Standards für Geräte und Anwendungen zu definieren, die mit 5G-Netzwerken kompatibel sind. Wie seine Vorgänger nutzt 5G Radiowellen zur Datenübertragung. Aufgrund von Verbesserungen bei Latenz, Durchsatz und Bandbreite können 5G-Netzwerke jedoch viel schnellere Download- und Upload-Geschwindigkeiten erreichen, was ihnen ein viel breiteres Anwendungsspektrum eröffnet.  

Wie unterscheidet sich 5G von früheren Generationen drahtloser Netzwerke?

Aufgrund der technologischen Fortschritte wurde 5G für sein transformatives Potenzial in einer Reihe von Branchen gelobt. Dies liegt vor allem an der Fähigkeit, große Datenmengen schnell und sicher zwischen angeschlossenen Geräten mit nie dagewesener Geschwindigkeit zu übertragen. Seit der Erfindung des mobilen Breitbandnetzes und seiner schrittweisen Verbreitung in allen Bereichen des Arbeits- und Privatlebens ist die Datenmenge, die von den darauf laufenden Netzwerken und Mobilgeräten erzeugt wird, exponentiell gestiegen. Heutzutage erfordern einige Technologien (z. B. KI und ML) zu viele Daten, um mit der Geschwindigkeit zu laufen, die frühere Generationen drahtloser Netzwerke boten. 5G hingegen eignet sich mit seinen blitzschnellen Geschwindigkeiten und High-Band-Frequenzen (24 GHz–40 GHz) gut für Anwendungen, die einen schnellen und sicheren Zugriff auf große Datenmengen erfordern.

Hier sind einige der wichtigsten Unterschiede zwischen 5G und seinen Vorgängern:

• Geringerer physischer Platzbedarf: Die Sender von 5G sind kleiner als die der Vorgängernetze, und die „Zellen“ – die geografischen Gebiete, auf die die drahtlose Technologie für die Konnektivität angewiesen ist – sind kleiner und benötigen weniger Strom.
• Verbesserte Fehlerraten: Das adaptive Modulation and Coding Scheme (MCS) von 5G, ein Schema zur Datenübertragung, ist leistungsfähiger als die in 3G- und 4G-Netzwerken verwendeten Schemata. Dadurch ist die Blockfehlerrate (BER) – die Fehlerhäufigkeit in den Netzwerken – deutlich geringer.
• Bessere Bandbreite: Durch die Verwendung von mehr Funkfrequenzen als frühere drahtlose Kommunikationsnetze, einschließlich Low-Band (weniger als 1 GHz), Mid-Band (1 GHz–6 GHz) und High-Band (24 GHz–40 GHz), kann 5G mehr Geräte unterstützen die selbe Zeit.
• Niedrigere Latenz: 5G ist niedrig Latenz– eine Messung der Zeit, die Daten benötigen, um von einem Ort zum anderen zu gelangen – ist besser als bei früheren Netzwerken und macht Routinetätigkeiten wie das Herunterladen einer Datei oder das Arbeiten in der Cloud viel schneller. 

Wie funktioniert 5G?

Wie alle anderen drahtlosen Netzwerke ist auch 5G auf „Zellen“ angewiesen, um zu funktionieren. In jeder Zelle ist ein drahtloses Gerät wie ein Telefon, ein Laptop oder ein Tablet über Funkwellen, die zwischen einer 5G-Antenne und einer Basisstation übertragen werden, mit dem Internet verbunden. Die gleiche Technologie, die jede frühere Generation drahtloser Netzwerke angetrieben hat, treibt auch 5G an, allerdings mit einigen Verbesserungen. Insbesondere übertragen 5G-Netzwerke Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 oder sogar 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) – mehr als 100-mal schneller als 4G.

Mit der steigenden Anzahl an Geräten, die für die 5G-Technologie gebaut werden, steigt auch die Nachfrage nach den Netzwerken selbst. In Nordamerika bieten inzwischen alle gängigen Telekommunikationsunternehmen 5G an. deckt mehr als 200 Millionen Haushalte und Unternehmen ab (Link befindet sich außerhalb von ibm.com), wobei sich diese Zahl in den nächsten vier Jahren voraussichtlich verdoppeln wird.

Hier sind drei kritische Bereiche, in denen die 5G-Technologie ihren Vorgängern überlegen ist.

Neuer RAT-Standard

Der 5G NR-Standard (New Radio) für Mobilfunknetze definiert die nächste Generation der RAT-Spezifikation (Radio Access Technology) für alle 5G-Mobilfunknetze. Heute sind 45 % der Netzwerke weltweit 5G-kompatibel, und diese Zahl wird laut Prognosen bis zum Ende des Jahrzehnts auf 85 % steigen ein aktueller Bericht von Ericsson (Link befindet sich außerhalb von ibm.com).

Netzwerk-Slicing-Funktionen

In 5G-Netzwerken können Telekommunikationsbetreiber mehrere unabhängige virtuelle Netzwerke (zusätzlich zu öffentlichen) auf derselben 5G-Infrastruktur anbieten, sodass Benutzer mehr Dinge aus der Ferne mit größerer Sicherheit als je zuvor erledigen können.

Private Netzwerke

Zusätzlich zum Network Slicing ermöglicht 5G Benutzern die Erstellung privater Netzwerke mit verbesserter Personalisierung und Sicherheit. Unternehmen, die mehr Kontrolle und Mobilität für ihre Mitarbeiter wünschen, greifen zunehmend auf private 5G-Netzwerkarchitekturen statt auf öffentliche Netzwerke.

5G-Zukunft: Innovationen in den kommenden Jahren

Das Interesse an 5G-Netzen und den darauf laufenden Geräten und Anwendungen ist verständlicherweise sowohl bei Verbrauchern als auch bei Unternehmensführern groß. Entsprechend dieses aktuelle IDC-Whitepaper (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) Allein in den USA sollen bis Ende 120 fast 5 Millionen 2023G-Geräte ausgeliefert werden – ein Anstieg von 9.3 % gegenüber dem Vorjahr. Bis 2027, dem letzten im Bericht behandelten Jahr, werden voraussichtlich 155 Millionen Einheiten ausgeliefert, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7.4 % entspricht.

Obwohl weltweit nicht die gleichen Nummern verfügbar sind, ein Statista-Bericht (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) schätzt die weltweite Verbreitung von 5G-kompatiblen Smartphones im Jahr 59 auf 2023 %, wobei diese Zahl bis 82 voraussichtlich mehr als 2027 % erreichen wird.

Aber was bedeutet dieser Anstieg des Interesses wirklich, wenn man über die Zahlen hinausgeht? Mit neuen Technologien kann es manchmal schwierig sein, das Echte von all der Aufregung zu trennen. Hier ist ein genauerer Blick auf einige der Bereiche, die 5G voraussichtlich beeinflussen wird, und auf die wahrscheinlichen Veränderungen, die es mit sich bringen wird.

Gesundheitswesen

Im Gesundheitswesen ermöglicht 5G bereits größere Effizienz, tiefere Erkenntnisse aus Daten und Verbesserungen der Patientenergebnisse. Die geringe Latenz, die hohe Geschwindigkeit und die erhöhte Bandbreite werden Ärzten dabei helfen, neue Behandlungen zu entdecken, wichtige Eingriffe mithilfe von Robotik aus der Ferne durchzuführen und vor Ort auf Patienteninformationen zuzugreifen, unabhängig davon, wo sie sich befinden.

Genauer gesagt wird 5G weiterhin Folgendes bewirken:

• Erhöhen Sie die Anzahl der IoT-Geräte, die zur Fernüberwachung der Patientengesundheit verwendet werden.
• Stellen Sie zuverlässige Konnektivität mit Echtzeitergebnissen bereit, damit das Personal schnellere und fundiertere Entscheidungen über die Patientenversorgung treffen kann.
• Übertragen Sie HD-Fotos und -Videos – wie Röntgenaufnahmen und Mammographien – schnell und sicher, sodass die Ergebnisse aus der Ferne abgelesen werden können.

Lieferketten

Mit der Verbreitung der 5G-Konnektivität werden Lieferketten überall von den blitzschnellen Geschwindigkeiten und der erhöhten Zuverlässigkeit profitieren. Da die Netzwerke, von denen der Welthandel abhängt, zunehmend digitalisiert sind, sind sie für ihre Funktion mehr denn je auf Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungskapazitäten und 5G-Geschwindigkeiten angewiesen. Je mehr Digitalisierung und Automatisierung in einer Lieferkette stattfinden, desto mehr kann 5G genutzt werden, um die Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und die Sicherheit zu erhöhen.  

Der 5G-Dienst wird bereits heute in Flughäfen, Häfen, Bahnhöfen und anderen Logistikzentren eingesetzt, die für die Infrastruktur der Lieferkette von entscheidender Bedeutung sind, sein Potenzial wurde jedoch kaum ausgeschöpft. Erwarten Sie, dass die 5G-Konnektivität bald eine größere Rolle bei der Verbesserung des Mitarbeiter- und Kundenerlebnisses spielen wird. Zu den bereits erprobten Programmen gehören IoT-Geräte wie Regalsensoren, die erkennen, wenn ein Artikel nicht vorrätig ist, und ihn sofort nachbestellen, kassenlose Kassen sowie HD-Kameras und Drohnen als Ersatz für Sicherheitspersonal.

Feste drahtlose Netzwerke

Das Konzept „fester“ drahtloser Verbindungen – eine Internetverbindung, die ein nahtloses drahtloses Erlebnis in einem Zuhause oder Unternehmen über Funkwellen statt über Kabel oder Glasfaser ermöglicht – kann dazu beitragen, das Internet kostengünstig an mehr Menschen und Orte zu bringen. In einem festen 5G-Ökosystem wird eine Antenne an einem Haus oder Geschäftssitz angebracht, die eine Verbindung zum nächstgelegenen 5G-Sender herstellt. Feste drahtlose 5G-Netzwerke können zu einem Bruchteil der Kosten die gleichen Geschwindigkeiten, Konnektivität und Zuverlässigkeit wie Glasfaser- oder Kabelverbindungen bieten.  

Laut ein aktueller Blog der Weltbank (Link befindet sich außerhalb von IBM) Die Bereitstellung von Internetkonnektivität – und insbesondere drahtlosem Zugang – trägt jedes Jahr dazu bei, Millionen Menschen aus der Armut zu befreien. Eine 5G-Technologie, die Millionen von Menschen die gleichen Vorteile zu viel geringeren Kosten bieten kann, könnte bahnbrechend sein und die Vorteile der Internetkonnektivität auch Gemeinden zugänglich machen, die seit Jahren ohne sie leben.

Intelligente Städte

Vielleicht wird sich kein anderes Umfeld aufgrund der 5G-Konnektivität so stark verändern wie überfüllte städtische Zentren, in denen Fußgänger- und Autoverkehr seit langem zu Staus, Luft- und Lärmverschmutzung führen. 5G hilft Städten bereits dabei, den Verkehrsfluss und die Luftqualität mit über das IoT verbundenen Sensoren zu verbessern, aber die Zukunft wird wahrscheinlich noch viel mehr Innovationen in diesem Bereich bringen.

Einer der größten Bereiche, in denen Smart Cities 5G stärker nutzen können, sind seine KI-Fähigkeiten. Derzeit werden Programme getestet, bei denen 5G-fähige KI alles unterstützen soll, vom intelligenteren Energiemanagement bis hin zur Weiterleitung von Notrufen. In Wien, WienBot, ein KI-Chatbot (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) hilft Benutzern bei der Lösung einfacher Probleme wie der Suche nach dem nächsten Trinkbrunnen oder einem Ort zum Abendessen bis hin zu so komplexen Aufgaben wie der Erneuerung ihres Reisepasses und der Beantragung eines Reisevisums.

Edge Computing und KI

Schließlich ist Edge Computing – ein Computer-Framework, das stark auf 5G angewiesen ist, um Berechnungen näher an Datenquellen durchzuführen – bereit, Unternehmen dabei zu helfen, eine beispiellose Kontrolle über ihre Daten zu erlangen und Erkenntnisse noch schneller als bisher zu gewinnen. Ein Bereich, in dem Edge Computing besonders gut für Wachstum positioniert ist, ist Cloud Computing, wo KI große Mengen an Leistung benötigt, um die Daten zu verarbeiten, die sie analysieren soll. Hier sind 5G-Konnektivität und Zuverlässigkeit der Schlüssel zur Wertschöpfung für das Unternehmen. Beispielsweise erfordert das Senden von Daten von einem Punkt zu einem anderen in einem Chat oder einer persönlichen Finanzanwendung zusätzliche Leistung und Ressourcen, die nicht erforderlich sind, wenn die Daten an ihrer Quelle analysiert werden.

Es ist möglich, dass Edge Computing bald die KI-Analyse großer Datenmengen in Echtzeit für alles möglich macht, von Fitness- und Gesundheits-Apps bis hin zu ferngesteuerten Fahrzeugen wie Satelliten und Drohnen. Angesichts seines Potenzials wird der Einsatz von 5G-fähigem Edge Computing schnell zum Standard für die Datenverarbeitung in Unternehmen. Entsprechend dieses Gartner-Whitepaper (Link befindet sich außerhalb von ibm.com): Bis 2025 werden 75 % der Unternehmensdaten am Edge verarbeitet (im Vergleich zu heute nur 10 %).

5G-Lösungen mit IBM Cloud Satellite

Bevor Sie alle potenziellen Möglichkeiten nutzen können, die die Zukunft von 5G bietet, benötigen Sie eine Plattform, die darauf ausgelegt ist. Mit IBM Cloud Satellite können Sie Apps konsistent in lokalen, Edge-Computing- und öffentlichen Cloud-Umgebungen in einem 5G-Netzwerk bereitstellen und ausführen. Und das alles wird durch sichere und überprüfbare Kommunikation innerhalb der IBM Cloud ermöglicht.

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