Flächendeckende Versorgung? : Warum 5G nicht an jeder Milchkanne verfügbar sein wird

Mit dem Mobilfunkstandard 5G sind hohe Erwartungen verbunden. In den Gegenden mit großen Funklöchern hoffen die Handy-Nutzer auf Besserung. Doch ausgerechnet die 5G-Frequenzen, die nun versteigert werden, eignen sich kaum für eine flächendeckende Versorgung.

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11. März 2019, 13:49 Uhr

Es war eigentlich nur ein flotter Spruch in einem Interview zur geplanten Auktion der 5G-Mobilfunkfrequenzen: «5G ist nicht an jeder Milchkanne notwendig», sagte Forschungsministerin Anja Karliczek (CDU) im vergangenen November.

Sie machte sich gleichzeitig für einen flächendeckenden Ausbau der 4. Mobilfunkgeneration LTE stark. Es folgte ein Sturm der Entrüstung. Zwei Stimmen von vielen: SPD-Generalsekretär Lars Klingbeil kritisierte, Karliczek wolle «ganze Regionen von technologischen Entwicklungen wie 5G abhängen». Die Grünen meinten: «Wenn es irgendwo schnelles Netz braucht, dann doch bitte auf dem Land. Da gibt's günstigen Wohnraum, Platz für Unternehmen, fitte Leute - aber eben oft kein schnelles Internet.»

Inzwischen haben sich die Wogen wieder etwas geglättet. Doch mit der Versteigerung der Frequenzen für die 5. Mobilfunkgeneration rückt auch wieder die Frage in den Mittelpunkt, welchen Beitrag 5G zur Beseitigung der «weißen Flecken» auf der Mobilfunk-Landkarte liefern kann. Auch in der Landwirtschaft warten etliche Hightech-Bauern auf ein Mobilfunknetz mit minimaler Signallaufzeit, damit beispielsweise Mähdrescher mit Internet-Anschluss komplett autonom - und bei Bedarf sicher ferngesteuert - über die Felder fahren können.

Technisch gesehen ist es aber keine banale Aufgabe, den schnellen 5G-Funk in jeden Winkel Deutschlands zu bringen. Das liegt zunächst einmal an der Tatsache, dass bei den hohen Ansprüchen an das neue Netz die meisten Mobilfunk-Basisstationen über Glasfaserleitungen angebunden sein müssen. In Ausnahmefällen kann eine Basisstation auch mit Richtfunk ins Netz gebracht werden. Diese Funkverbindung kann aber nicht die Geschwindigkeiten der Glasfaser bieten. In der Regel gilt deshalb: Ohne Glasfaser kein 5G.

Erschwerend kommt hinzu, dass die bei der Auktion angebotenen 5G-Frequenzen eigentlich nicht für eine flächendeckende Versorgung in Frage kommen. «Jetzt wird Spektrum bei 3,6 Gigahertz versteigert. Das ist allerdings wegen ungünstiger Ausbreitungsbedingungen für die Flächenversorgung gänzlich ungeeignet», kritisierte Achim Berg, Präsident des Branchenverbandes Bitkom. Anstelle der existierenden 60.000 bis 70.000 Funkmasten brauche man im 3,6er Band rund 800.000 Funkmasten, um 98 Prozent der Haushalte mit 5G zu versorgen, rechnete Berg vor. «Deutschland müsste im Abstand von je einem Kilometer mit Funkmasten gespickt und schachbrettmusterartig aufgebaggert oder aufgefräst werden. Dagegen entstehen jetzt schon die ersten Bürgerinitiativen.»

Bei der Kalkulation des Bitkom-Präsidenten wurde allerdings nicht berücksichtigt, dass 5G auch mit niedrigeren Frequenzen funktioniert, die die Provider bereits vor drei Jahren ersteigert haben. Das 700-MHz-Band wurde einst für die erste Version des digitalen Antennen-Fernsehens DVB-T genutzt und wurde nach 2015 Schritt für Schritt für den Mobilfunk leergeräumt. Der Teufel liegt aber auch hier im Detail: Die drei großen Provider - Telekom, Vodafone und Telefónica (O2)- verfügen im 700-MHz-Band nur über enge Slots von zwei mal zehn Megahertz. Aufgrund dieser geringen Bandbreite wird sich deshalb die dort erzielbare Datenrate bei 5G in engen Grenzen halten.

Da andere Frequenzbereiche mit hoher Reichweite für 5G in absehbarer Zeit nicht frei werden, müssen die Mobilfunk-Kunden auf dem Land darauf hoffen, dass sich zumindest die Versorgung mit der vierten Mobilfunkgeneration LTE verbessert. Dort werden nämlich Frequenzen verwendet, die sich besser für eine flächendeckende Versorgung eignen (800 MHz und 900 MHz) als die neuen Frequenzen aus der 5G-Auktion. Positiv auswirken wird sich dabei, dass Technologiekonzerne wie Qualcomm und Samsung auch daran arbeiten, den bestehenden Standard LTE immer schneller zu machen.

Aber auch für die Verbesserung der LTE-Versorgung müssen viele neue Basisstationen aufgestellt werden. Und dafür benötigt man auch die Glasfaser-Leitungen in der Fläche. Damit sich der ganze Aufwand rechnet, wächst der Druck auf die Provider, mit ihren Wettbewerbern zusammenzuarbeiten. Das Szenario, dass ein Mobilfunkunternehmen die Basisstation samt Funkmast komplett aufbaut, ans Netz anschließt, betreibt und dann die Kunden der Konkurrenz über ein regionales Roaming mitfunken lässt, stößt allerdings bei Telekom, Vodafone und Telefónica auf Widerstand. Sie bevorzugen eine Zusammenarbeit bei der Infrastruktur: Ein Provider sorgt für den Glasfaser- und Stromanschluss und stellt den Funkmast auf. Die Wettbewerber können dann für ihre Technik einen Platz mieten und darüber ihre Kunden ohne Roaming direkt bedienen.

Vodafone-Deutschland-Chef Hannes Ametsreiter schlug auf dieser Grundlage bereits eine «Allianz gegen Funklöcher» von Vodafone, Telekom und Telefónica vor. «Wir drei Netzbetreiber, die wir wirklich in Deutschlands Infrastruktur investieren wollen, teilen uns die Flecken auf. Jeder baut dann ein Drittel davon aus», sagte er in einem Interview mit der «Welt am Sonntag». Einen schnellen Ausbau der 5G-Netze in der Fläche erwartet Ametsreiter nicht. «Es braucht acht bis zwölf Jahre, um mit einem neuen Netz eine gute Abdeckung zu erreichen.»

Damit läuft viel auf den Plan hinaus, den Forschungsministerin Karliczek bei ihrem verunglückten Interview im vergangenen November angekündigt hatte: 4G-Ausbau flächendeckend und dann irgendwann 5G draufsetzen. Das Zitat mit der Milchkanne will die CDU-Politikerin aber nicht mehr wiederholen. «Ich glaube, ich habe da ein falsches Bild gewählt», sagte sie in einem ZDF-Interview. «Ich wollte in der Diskussion einen kleinen Beitrag dazu leisten, dass die Menschen einschätzen können, wie es voran geht.»

Mobilfunkstandard 5G zwischen Visionen und Machbarkeit

Viel Ärger um 5G - das Kürzel für den neuen Mobilfunkstandard ist in den letzten Wochen für viele zum Aufregerthema Nummer eins geworden: Mobilfunkunternehmen ziehen kurz vor der Auktion neuer Frequenzen vor Gericht, Politiker fordern den flächendeckenden Ausbau.

Provider winken ab. Dabei sollte die Vergabe der 5G-Frequenzen den Digitalstandort Deutschland aufwerten. Fragen und Antworten zu 5G:

Was ist 5G überhaupt?

5G bezeichnet die fünfte Mobilfunkgeneration. Die bisherigen waren das analoge mobile Telefonieren sowie die Digitalstandards GSM, UMTS und LTE. 5G kann die Daten rund hundert Mal schneller transportieren als das aktuelle LTE (4G). Der neue Standard verspricht aber auch kürzere Laufzeiten der Daten (Latenz). Außerdem können in einer 5G-Funkzelle viel mehr Geräte bedient werden als bei den älteren Standards. Mit 5G können Geräte bis auf einen Meter genau geortet werden. Die 5G-Architektur kann sich intelligent an den jeweiligen Erfordernissen der Geräte im Netz ausrichten. So kann ein 5G-Netz zum Beispiel in einer Fertigungshalle besonders viele Dinge und Maschinen miteinander verbinden, in einer anderen Situation hohe Bandbreiten etwa für die Wiedergabe hochauflösender Videos zur Verfügung stellen oder aber auf Straßen ein besonders schnelles und zuverlässiges Netz mit kurzen Latenzen zur Verkehrssteuerung bieten.

Welche Frequenzen werden jetzt versteigert?

In der 5G-Auktion, die am 19. März beginnen soll, geht es um 41 Frequenzblöcke, die in vergleichsweise hohen Bereichen liegen (2 sowie 3,4 bis 3,7 Gigahertz). Nach den Gesetzen der Physik haben diese hohen Frequenzen keine großen Reichweiten. Es können zwar theoretisch bis zu fünf Kilometer überbrückt werden, aber auch nur dann, wenn kein Baum, Haus oder ein anderes Hindernis im Weg steht. Die Frequenzen aus der Versteigerung eignen sich deshalb weniger, um etwa ländliche Gebiete mit Mobilfunk großflächig abzudecken. Der Funkstandard 5G lässt sich aber auch auf anderen Frequenzen nutzen, die größere Entfernungen überwinden können. Dazu gehört das Frequenzspektrum im 700-MHz-Bereich, der bereits 2015 versteigert wurde.

Warum sind kurze Laufzeiten in 5G relevant?

Die Daten können über 5G fast in Echtzeit übermittelt werden, die Latenzzeit kann unter einer Millisekunde liegen und darf höchstens zehn Millisekunden betragen. Das macht das Netz zum Beispiel attraktiv für den Betrieb ferngesteuerter Fahrzeuge, Präzisions-Roboter. Auch Telemedizin-Anwendungen, zum Beispiel eine Operation aus der Ferne, sind nur mit einer geringen Latenz möglich.

Wie kann 5G die unterschiedlichen Anforderungen bedienen?

Bei 5G gibt es nicht ein Netz für alle, sondern viele virtuelle Netze, die bestimmte Anforderungen erfüllen. Dieses Prinzip nennt man Network-Slicing. Manche Anwendungen verlangen möglichst große Datenübertragungsraten, andere haben nur kleine Datenmengen zu übertragen, die aber mit möglichst geringer zeitlicher Verzögerung ankommen müssen, beispielsweise bei der Steuerung einer Drohnensteuerung, Robotersteuerungen in Fabriken oder der Vernetzung selbstfahrender Fahrzeuge. In der Logistik wird dagegen eine möglichst stromsparende Anbindung von unzähligen Gegenständen an das Internet der Dinge gewünscht. Für etliche Anwendungsszenarien gibt es also einen Slice (engl. Scheibe oder Stück).

Wer profitiert von 5G?

Zunächst werden vor allem Unternehmen profitieren, die den neuen Standard zum Beispiel in ihrer Fertigungshalle oder in einem Fuhrpark für das Internet der Dinge nutzen. Für die Industrie 4.0 gilt 5G als unverzichtbar. Auch intelligente Verkehrsleitsysteme sind in Planung, bei denen sich etwa die Ampelschaltung am tatsächlichen Verkehrsaufkommen orientiert. Zudem wird der Einsatz von 5G für den Betrieb autonomer Fahrzeuge getestet.

Was hat der private Nutzer davon?

Erst kürzlich haben zahlreiche Hersteller neue Smartphones angekündigt, die bereits den 5G-Standard unterstützen. Doch wann die ersten Käufer davon einen Vorteil haben werden, ist offen. Noch gibt es keine buchbaren Tarife der Mobilfunk-Provider für den neuen Standard. Vorteile dürfte 5G privaten Nutzern überall dort bringen, wo viele Menschen zusammenkommen und gleichzeitig online sein wollen. So eignet sich 5G zum Beispiel ideal dafür, auf einem Open-Air-Konzert oder bei einem Fußballspiel im Stadion keinen Besucher mehr netztechnisch im Regen stehen zu lassen.

Löst 5G die 4G-Netze ab?

Nein, LTE ist eine wesentliche Grundlage von 5G. Die Mobilfunkbetreiber bauen die 4G-Netze auch weiterhin massiv aus. Für viele Anforderungen dürfte sogar LTE völlig ausreichen - zum Beispiel beim Streaming von Videos. Das meinen zumindest die Provider. Im einfachen Betrieb kommt LTE auf eine Bandbreite bis zu 150 Megabit pro Sekunde, in manchen Städten sind heute bereits bis zu 300 Mbit/s möglich. Das bereits seit 2016 gebaute LTE Advanced Pro (4,5G) soll dann sogar Geschwindigkeiten bis einem Gigabit pro Sekunde liefern. Selbst große Videodateien ließen sich damit in Sekundenschnelle herunterladen. Allerdings sind viele LTE-Netze nicht in der Lage, die theoretisch möglichen Höchstgeschwindigkeiten auch in der Praxis zu liefern. Bei 5G soll die bei den Nutzern tatsächlich ankommende durchschnittliche Datenübertragungsrate im Vergleich zu LTE viel höher sein.

Wird es künftig 5G flächendeckend geben?

Wohl kaum. Zuletzt forderten zwar allen voran die Länder Bayern, Mecklenburg-Vorpommern und Rheinland-Pfalz den Ausbau von 5G bis in den letzten Winkel. Für die Versorgung ländlicher Gebiete oder Ackerland haben die nun zur Versteigerung stehenden 5G-Frequenzen in der Regel aber zu kurze Reichweiten - dafür bräuchte man viele Zehntausend neu errichtete Funkzellen. Jeder einzelne 5G-Mast kostet schätzungsweise mehr als 100.000 Euro, so dass sich das schnell zu Milliardensummen addiert. Bislang stehen in Deutschland rund 70.000 Funkmasten, die über viele Jahre hinweg aufgebaut wurden. Mit den bereits 2015 versteigerten Frequenzen (700 MHz) fällt es leichter, große Flächen zu versorgen. Allerdings steht dort nur ein geringes Spektrum zur Verfügung, so dass dort keine 5G-Spitzenwerte möglich sind.

 
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