5G-Netz in Deutschland

Die Möglichkeiten von 5G scheinen unbegrenzt – und utopisch: selbstfahrende Autos, die auf ein Hindernis schneller reagieren als ein Mensch, Sensoren in der Wohnung, die nach einem Sturz einer älteren Frau sofort die Rettungskräfte alarmieren, schwierige Operationen, die vom anderen Ende der Welt angeleitet werden. Die Verheißungen des neuen Mobilfunkstandards klingen atemberaubend. Kein Wunder also, dass Wirtschaft, Politik und jede Menge Smartphone-Nutzer dem Ausbau des 5G-Netzes entgegenfiebern. Die gute Nachricht: Drei der vier Bieter für die 5G-Frequenzen haben bereits in etlichen Städten die ersten Antennen des LTE-Nachfolgers installiert. Stellt sich also die Frage: Wann haben die Netzbetreiber das 5G-Netz ausgebaut? Wann empfange ich als Handy-Nutzer überall in Deutschland die neue Funktechnik? Antwort auf diese und weitere Fragen rund um die fünfte Mobilfunkgeneration geben wir an dieser Stelle.

Was ist der neue Mobilfunkstandard 5G?

Eine Abkürzung ist in aller Munde: Noch ehe die ersten Funkmasten für den Mobilfunkstandard der fünften Generation – genau dafür steht 5G – ans Netz gingen, hatte fast jeder schon einmal davon gehört. Doch im Grunde ist der LTE-Nachfolger mehr: Der 5G-Standard verbindet nicht nur die Menschen miteinander, er vernetzt Maschinen effizienter und knüpft im Internet der Dinge bessere Verbindungen. Das macht das 5G-Netz zu einem Kommunikationsstandard. Die extrem kurzen Latenzen und die Datenraten von bis 10 Gigabyte ermöglichen zudem Kommunikation in Echtzeit. Damit steigt die Geschwindigkeit im Mobilfunknetz um das bis zu 100-fache. Die hohe Übertragungsrate im 5G-Netz erreicht die neue Funktechnik, weil sie mehrere Frequenzen parallel nutzt. Das macht die Verbindungen schneller und stabiler. Wenn der fünfte Mobilfunkstandard flächendeckend ausgebaut ist. Dann wird autonomes Fahren möglich. Dann können Chirurgen Operationen vom anderen Ende der Welt leiten.

5G-Netz, LTE & UMTS: Unterschiede der Mobilfunkstandards

Was nun macht das 5G-Netz so viel schneller als die Vorgänger UMTS und LTE? Die neue Technologie revolutioniert das Mobilfunknetz. Mit seinen Datenraten und vor allem seinen Reaktionszeiten (Latenz) ermöglicht 5G Anwendungen, die bislang wie Science-Fiction anmuteten. Die Überlegenheit basiert zunächst auf der neuartigen Antennenarchitektur. Für 5G kommt eine Multi-Antennen-Technologie (MIMO) zum Einsatz. Anders als 3G und 4G funkt der neue Standard daher nicht nach dem Gießkannen-Prinzip. In einer 5G-Antenne stecken 64 Mini-Antennen. Sie lassen sich so flexibel auf Bereiche ausrichten, in denen sich viele Smartphone-Nutzer tummeln und daher eine hohe Kapazität einfordern. Das nennt sich Beam-Forming.

Außerdem setzt das 5G-Netz auf Mobile Edge Computing (MEC). Das heißt, an die Basisstationen sind Rechenzentren angeschlossen. Diese sind kaum größer als ein Notebook. Sie sind der Grund, weshalb Daten von Smartphone zu Smartphone viel schneller übertragen werden. Die Daten reisen nicht mehr Hunderte Kilometer zum nächsten Rechenzentrum. Außerdem kann sich das 5G-Netz Frequenzen mit dem 4G-Standard teilen. Das war bei den vorherigen Umstiegen von EDGE auf UMTS und dann auf LTE nicht möglich. Diese Möglichkeit vereinfacht den Netzbetreibern den Übergang.

Derzeit konzentrieren sie sich noch stärker auf den Ausbau des LTE-Netzes. Immerhin knüpfte die Bundesnetzagentur 2019 den flächendeckenden Ausbau des 4G-Netzes an die Vergabe der 5G-Frequenzen. Das verfügbare Spektrum reicht beileibe nicht, um eine annähernd 100-prozentige 5G-Netzabdeckung zu gewährleisten. Um mehr Platz für die neue Technik zu schaffen, trennen sich die Netzbetreiber von einer altgedienten: Es ist das Ende von UMTS. Die Frequenzen, die der 3G-Standard belegt, räumen Telekom, Vodafone und Telefónica sukzessive für das 5G-Netz frei.

Warum brauchen wir das 5G-Netz?

Heilsbringer 5G? Die Erwartungen an das 5G-Netz sind groß – nicht nur von Seiten der Smartphone-Nutzer. Insbesondere die Industrie verspricht sich enorme technische Fortschritte durch die neue Technologie. Das Zauberwort heißt Echtzeit. Denn das 5G-Netz liefert Geschwindigkeiten, die eine Datenübertragung in Echtzeit ermöglicht. Die Autobauer zum Beispiel wollen dank der Technik selbstfahrende Autos auf die Straßen bringen. Die Vision: Das Auto steuert sich selbst. Dafür kommuniziert es mit den anderen Fahrzeugen, mit Ampeln, Radfahrern und auch Fußgänger. Alle Elemente der Verkehrsinfrastruktur sind miteinander vernetzt und im Austausch. So erkennt das Auto Gefahren selbst und kann durch eine Latenz von nur einer Millisekunde darauf reagieren. Durchschnittlich dauert es eine Sekunde, bis ein menschlicher Fahrer beim Erkennen einer Gefahr aufs Bremspedal tritt.

Andere Unternehmen wiederum versprechen sich vom 5G-Netz vor allem eine Echtzeit-Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Der Mitarbeiter steuert den Roboter von der Zentrale aus. Dieser setzt den Befehl sofort um. In einem praxisnahen Testlauf erreichte die Telekom bereits Latenzen von drei Millisekunden, wie der Bonner Telekommunikationskonzern berichtet. Die Netzbetreiber in Deutschland wollen diese Reaktionszeiten permanent übers das 5G-Netz liefern. In Kombination mit der erhöhten Stabilität der Verbindung und Datenraten von 10 Gigabyte lassen sich die Visionen von Industrie und Gesellschaft im Mobilfunknetz der 5G-Technik realisieren.

Für den privaten Nutzer birgt das 5G-Netz nicht weniger Vorteile. Auch sein Smartphone surft schneller, empfängt rascher Daten und ist stabiler verbunden. Doch vor allem kann er seine Geräte im Internet of Things (IoT), dem Internet der Dinge, miteinander verknüpfen. So miteinander verbunden sollen die Geräte unseren Alltag erleichtern. Oder dafür sorgen, dass wir als ältere Menschen so lange wie möglich in unseren eigenen vier Wänden verweilen können. Die Sensoren bemerken beispielsweise, wenn wir uns nicht wie gewohnt bewegen und alarmieren automatisch einen Verwandten oder den Pflegedienst.

Bis dahin liegt aber noch ein langer Weg vor uns. Laut einer Statista-Umfrage erwarten 76 Prozent der Handynutzer in Deutschland zunächst von 5G eine bessere Netzabdeckung. 63 Prozent versprechen sich weniger Netzausfälle. Darum geht es nun im ersten Schritt für die Netzbetreiber: den flächendeckenden Bau des 5G-Netzes.

Wann ist das 5G-Netz in Deutschland verfügbar?

Die Bundesnetzagentur beendete am 12. Juni 2019 die Auktion für die 5G-Frequenzen in Deutschland. Überraschenderweise gab es neben den etablierten Netzbetreibern Telekom, Vodafone und Telefónica einen vierten Bieter: die 1&1 Drillisch Netz AG, Tochtergesellschaft von United Internet. Für 6,54 Milliarden Euro ersteigerten die Unternehmen insgesamt 41 Blöcke aus den Frequenzbereichen 2 Gigahertz und 3,6 Gigahertz. Bereits in den folgenden Sommermonaten schalteten Vodafone und Telekom die ersten 5G-Stationen frei. Mittlerweile hat auch Telefónica die ersten 5G-Antennen eingeschaltet.

Beim Ausbau von 5G konzentrieren sich die Netzbetreiber zunächst auf Großstädte. Wobei Vodafone auch in kleineren Gemeinden erste Antennen mit der fünften Mobilfunkgeneration ausgestattet hat. Der Düsseldorfer Konzern wolle lernen, wie Ansprüche an das 5G-Netz und die geografische Lage zusammenhängen. Bis Ende 2021 möchte Vodafone 20 Millionen Menschen mit der neuen Mobilfunkgeneration versorgen. Telefónica plant, 30 deutsche Großstädte bis Ende 2022 ans 5G-Netz anzuschließen. Deutlich ehrgeizigere Ziele setzt sich die Telekom: Bereits bis Ende 2025 sollen 99 Prozent der Bevölkerung das 5G-Netz der Telekom nutzen können. Gleichzeitig wollen die Bonner bis dahin 90 Prozent der Fläche Deutschlands mit 5G versorgen.

Es ist ein kostspieliges Unterfangen: Für den 5G-Ausbau in Europa veranschlagt die Telekom eine halbe Billion Euro. Ein Faktor sind die teuren Antennen. Von denen brauchen die Netzbetreiber in den freigegebenen Frequenzbereichen mehr. Denn je höher der Frequenzbereich ist, umso kürzer ist die Reichweite. Ein weiterer Grund für die hohen Kosten ist der notwendige Anschluss ans Glasfasernetz. Andernfalls kann das 5G-Netz die verheißenen Geschwindigkeiten nicht erreichen.

Wo kann 5G bereits genutzt werden?

Bislang funkt 5G nur punktuell in Deutschland. Telekom und Vodafone begannen jedoch direkt nach Ende der Frequenz-Auktion, ihre 5G-Netze zu errichten. Die Telekom konzentrierte sich zunächst auf die 20 größten Städte Deutschlands. Vodafone entschied sich für 50 große Städte und kleine Gemeinden. Inzwischen gehen beide Netzbetreiber den Ausbau auch auf dem Land an. Dafür setzen sie auf Frequenzen im 700-Megahertz-Bereich. Sie lassen zwar ein geringeres Tempo zu, haben jedoch eine Reichweite von bis zu acht Kilometern. Die Mobilfunk-Konzerne verwenden dafür die neue Technologie Dynamic Spectrum Sharing. Sie erlaubt es, zwei Funktechniken (4G und 5G) an einer Antenne zu nutzen. Die Antennen erkennen, welchen Mobilfunkstandard unsere Smartphones beherrschen. Entsprechend stellen sie stets das passende Netz zur Verfügung.

Kann jedes Handy mit dem 5G-Netz verbunden werden?

Nein, nicht jedes Smartphone funkt im 5G-Netz. Das hat zwei Gründe. Zum einen muss das Handy über ein 5G-fähiges Modem verfügen. Zum anderen muss Dein Vertrag bereits Verbindungen über den neuen Mobilfunkstandard zulassen.

Die gute Nachricht: Bereits einige Handy-Hersteller haben Modelle fit gemacht für die fünfte Generation. Samsung hat zum Beispiel die Galaxy-S20-Serie für das 5G-Netz gewappnet. Auch die Spitzenmodelle von Huaweis P40-Reihe funken bereits mit dem neuen Standard. Der chinesische Hersteller OnePlus hat seine Modelle 8 und 8 Pro ebenfalls bereit für die mobile Zukunft gemacht. Alle 5G-Handys beherrschen natürlich auch die anderen Funkstandards, darunter LTE.

Es gibt noch eine weitere gute Nachricht: Telekom und Vodafone haben ihre Mobilfunk-Tarife bereits um die Option 5G aufgestockt. Wer also einen Magenta-Mobil-Vertrag der Telekom oder einen Red-Tarif von Vodafone nutzt, kann bislang kostenlos 5G freischalten. Das funktioniert per Service-App oder über den Kundenservice. Auch Telefónica hat bereits 5G-Tarife im Portfolio. Prepaid-Nutzern steht die Option bisher noch nicht zur Verfügung.

Voraussetzungen für den 5G-Netzausbau

Die Netzbetreiber drücken beim Ausbau des 5G-Netzes mächtig auf die Tube, wenn man den Ankündigungen Glauben schenkt. Die Telekom will bis 2025 99 Prozent der Bevölkerung ins 5G-Netz bringen. Ganz offensichtlich haben es die Netzbetreiber eiliger als beim LTE-Ausbau. Der Mobilfunkstandard 4G hielt 2010 Einzug. Zehn Jahre später erreicht er noch keine vollständige Netzabdeckung. Die Eile hat seinen Grund: Die Industrie braucht 5G. Sie braucht stabilere, schnellere Verbindungen. Dahinter steckt aber auch die Frage: Was passiert mit der Wirtschaftsmacht Deutschland, wenn das Land bei der Digitalisierung abgehängt wird?

Dazu soll es nicht kommen. Daher investieren die Netzbetreiber eifrig in die teure neue Technologie. Mit einem Update ist der Sprung auf 5G-Tempo nicht getan. Neue Antennen müssen her. Die Basisstationen müssen mit MEC – Mobile Edge Computing – aufgestockt werden. Und damit das Tempo stimmt, müssen die Basisstationen am Glasfaser-Netz hängen. Es ist das schnellste Übertragungsmedium. Alles andere würde 5G ausbremsen. Telekom und Vodafone verfügen selbst über gut ausgebaute Glasfaser-Netze. Telefónica und 1&1 Drillisch sind auf Kooperationen angewiesen. Die ersten Verträge sind bereits unter Dach und Fach. Telefónica hat auch schon mehrere tausend Basisstationen ans Glasfaser angeschlossen.

Vielleicht wären die Netzbetreiber beim 5G-Ausbau sogar noch etwas schneller. Doch immer mal wieder warten sie auf die Genehmigungen für neue Standorte von Funkmasten und Basisstationen. Der Prozess ist etwas langwieriger. Einige Prüfungen gehen dem Okay voraus. Das würden Telekom & Co. gern etwas beschleunigen.

Wann kann ich 5G überall nutzen?

Die Frage lässt sich nicht eindeutig beantworten. Die drei etablierten Netzbetreiber haben ihre ersten Ziele formuliert. Bis Ende 2020 will Vodafone bereits zehn Millionen Menschen in Deutschland übers 5G-Netz verbinden. Telefónica will 30 Großstädte in Deutschland bis Ende 2022 mit 5G versorgen, Die Telekom hat sich zum Ziel gesetzt, 99 Prozent der Bevölkerung bis 2025 mit dem neuen Standard zu vernetzen.

Zu den Auflagen, die die Bundesnetzagentur an die Vergabe der 5G-Frequenzen gekoppelt hat, gehört auch, 1000 Basisstationen bis Ende 2022 in Regionen mit weißen Flecken zu errichten. Das erklärt, warum Vodafone bereits das 5G-Netz aufs Land bringt. Dafür nutzen die Düsseldorfer Frequenzen im 700-Megahertz-Bereich. Bislang wurden sie fürs terrestrische Fernsehen verwendet. Die großen Vorteile der Frequenzbereiche sind ihre hohe Reichweite und ihre Signalstärke in Gebäuden. Dafür erreichen sie nicht die Datenraten der Gigahertz-Blöcke. Wann allerdings die letzten Funklöcher verschwinden, steht noch in den Sternen.

Unabhängig davon bringt das 5G-Netz nicht nur die zahlreichen Smartphone-Nutzer voran. Sie kommen in den Genuss, stabilerer, schnellerer Verbindungen. Sie können ihr Zuhause im Internet der Dinge vernetzen. Doch vor allem wird 5G zum Wirtschaftsfaktor. Mit der Datenübertragung können Abläufe in Unternehmen optimiert werden. Eine ganze andere Kommunikation zwischen Mensch und Maschine wird möglich. Welche technischen Wunderwerke 5G uns noch bringt, wird wohl erst die Zukunft zeigen.