Gut zu wissen

Sie kennen die Phänomene: Auf Großveranstaltungen oder mitten auf der Landstraße endet der Mobilfunk­empfang. Für das nächste Zeitalter Industrie 4.0 und für die vernetzte Landwirtschaft wären solche Netzabbrüche eine große Gefahr. Spätestens wenn Fahrzeuge oder Fabriken autonom gesteuert werden, ist die Netzstabilität ein sicherheitsrele­vantes Kriterium. 5G soll hierbei helfen und ist zeitgleich für größere Datenmengen gerüstet.
Im Vergleich zum bisherigen LTE- bzw. 4G-Standard wird sich der maximale Datenupload auf ein Vielfaches erhöhen. Während mit 4G als vierter Generation des digitalen Mobilfunkstandards bis zu 150 Mbit/s möglich sind, erlaubt 5G als fünfte Generation bis zu 1 000 Mbit/s — mehr als die 6,5-fache Geschwindigkeit.
Parallel ermöglicht 5G einen zügigeren Datenversand. Durch minimale Latenzen ist hiermit fast eine Kommunikation in Echtzeit möglich — auch ein Vorteil für die Landwirtschaft. So eröffnen sich beispielsweise ­Möglichkeiten zur Echtzeit-Bildübertragung an Datenbanken im Internet. Dort wiederum können Algorithmen mit Hilfe von künst­licher Intelligenz die erfassten Daten analysieren, daraus in Echtzeit Einstellwerte ableiten und diese zurück an die Land­maschine versenden.

Wie funktioniert 5G?

Grundlegend basiert die Technologie auf dem heutigen 4G-Standard (LTE: Long Term Evolution). Im Vergleich zum bisherigen System müssen die Funkzellen jedoch weitaus engmaschiger platziert sein. An dem Ausbau arbeiten in Deutschland aktuell vier Telefongesellschaften: Telekom, Vodafone, Telefónica und Drillisch (1&1). Im Rahmen einer Netzversteigerung haben diese Unternehmen für 6,55 Milliarden Euro die Rechte für verschiedene Frequenzbänder erworben. Für 5G nutzen sie den Frequenzbereich zwischen 3 400 und 3 700 MHz. Bis 2022 sind die Unternehmen verpflichtet, 98 Prozent der deutschen Haushalte mit mindestens 100 Mbit/s zu versorgen.
Im Frequenzbereich zwischen 3 700 und 3 800 MHz — oberhalb der offiziellen Bandbreite — stellt die Bundesnetzagentur auf Betreiben des Industrieverbandes VDMA ein weiteres Band für „private Nutzer“ zur Verfügung. Im VDMA sind unter anderem auch Landtechnikhersteller organisiert.
Lizenznehmer für dieses Frequenzband können Unternehmen und privatwirtschaftliche Kooperationen sein. Ziel ist es, die Automation der Industrie und der Land- und Forstwirtschaft voranzutreiben. Die Nutzung der Frequenzbereiche ist bis auf eine Verwaltungsgebühr kostenlos.

Keine Vollabdeckung zu erwarten

Vermutlich wird 5G auch zukünftig nicht überall in bester Qualität zu nutzen sein. Hierzu ein paar Grundlagen. Grundsätzlich verhalten sich Reichweite (km) und Datenrate (Mbit/s) gegensätzlich zueinander. Im 2G-Netz lassen sich Daten mit maximal 75 Mbit/s bis 10 km weit versenden. Die Datenrate im 3G- und 4G-Netz verdoppeln sich auf bis zu 150 Mbit/s, allerdings verringert sich zeitgleich die Reichweite auf maximal 5 km bei einem Download. Im neuen 5G-Netz steigen die Datenraten für Downloads auf bis zu 1 000 Mbit/s an, allerdings nur bei kurzen Distanzen. Schon bei Übertragungsraten von 500 Mbit/s, dürfen die Funkmasten maximal 1 000 m voneinander entfernt sein.
Von der Theorie zur Praxis: Da jeder Funkmast eine Stromquelle benötigt und laufende Kosten verursacht, wird die Netz­abdeckung mit 5G im ländlichen Raum wohl nie flächendeckend realisierbar sein. Es sei denn, größere Betriebe oder Kooperationen denken über lokale Netze mit eigenen Funkzellen nach. Für Betriebe, bei denen zukünftig ein hoher Automatisierungsgrad zu erwarten ist, durchaus interessant.
Eine Neuerung im Vergleich zu bisherigen Standards ist die Möglichkeit des Echtzeit-­Trackings. Anders als bei LTE oder WLAN strahlen die Funkzellen bei der 5G-Technologie ein gebündeltes und ziel­gerichtetes Signal direkt an das Endgerät aus — zum Beispiel an den Feldroboter oder die Sensoren an der Kuh.
Diese direkte Datenverbindung ist z. B. für zukünftige Messmethoden im Feld relevant: Geht man davon aus, dass in wenigen Jahren zahlreiche Sensoren im Boden die Nährstoffgehalte, die Bodenfeuchte oder die Temperatur kleinräumig erfassen, fallen tausende Datenpunkte an, die vernetzt werden müssen. Große Datenraten sind dabei weniger bedeutend als die einsatzsichere und zügige Kommunikation. Zudem gilt 5G durch die Verwendung von redundanten Funkzellen als ausfallsicher, was der Grundstein für die Automatisierung ist.
Trotz der vielfältigen Möglichkeiten gibt es Kritiker für diese Technologie. Diese sehen in 5G eine unerforschte Gefahr, da menschliche Zellen im gleichen Frequenzband zwischen 3 400 und 3 800 MHz kommunizieren.

Projekt Landnetz

Tabellen und Grafiken

Fazit

Wir fassen zusammen

Der fünfte digitale Mobilfunkstandard 5G verbessert den mobilen Datentransfer. Die Technologie erlaubt größere Datenpakete in kürzerer Zeit zu versenden. Ein Vorteil sind minimale Latenzen — also eine Übertragung der Daten nahezu in Echtzeit. Dies resultiert unter anderem aus der direkten Funk­verbindung zwischen Funkzelle und End­gerät. Funktionstüchtig sind die hohen Netzstandards aber nur mit einem engmaschigen Funkzellen-Netz. In ländlich geprägten Regionen wird man darauf vermutlich weiter warten. Bis 2022 haben sich die Netzbetreiber aber dennoch verpflichtet, 98 % der deutschen Haushalte mit 5G zu versorgen.