Es ist nicht mehr ungewöhnlich, dass Menschen sagen, sie hätten eine 5G-Verbindung in ihren Häusern oder auf ihren Telefonen, was in der Regel eine schnellere Internetgeschwindigkeit bedeutet.
Aber nicht nur das ist das Versprechen der 5G-Verbindung, sondern auch eine große Anzahl von angeschlossenen Geräten, neuen Produkten und Dienstleistungen.
In dem Moment, in dem wir anfangen, alles zu nutzen, was 5G zu bieten hat, wird sich unsere Lebensweise mit Sicherheit verändern. Aber verstehen Sie diese Technologie überhaupt?
Wir haben einen Experten, der uns hilft zu verstehen, wie die 5G-Technologie funktioniert: William Villota, Doktorand der Informatik an der Universität Campinas, Brasilien.
5G ist der Name für die fünfte Generation der mobilen Telekommunikation. Wir haben bereits die Vorläufer 1G, 2G, 3G und 4G erlebt, und wir werden auch weiterhin die nächsten in der Reihe erleben, die neuen kommenden Trends.
Werfen wir einen Blick auf die vergangenen Generationen.
Die erste Generation (1G) der mobilen Telekommunikation, die in den 80er Jahren eingeführt wurde, ermöglichte Anrufe zwischen mobilen Geräten sowie Sprachnachrichtendienste.
Später, im Jahr 1991, begann die 2G, Dienste von Textnachrichten und Roaming.
Das 3G brachte 1998 das Internet für die Nutzer.
Im Jahr 2008 kamen die 4G-Dienste für Spiele, hochauflösendes mobiles Fernsehen, Videotelefonie und 3D-Fernsehen hinzu.
Schließlich wurde 2009 das 4G Long Term Evolution (LTE) eingeführt, das die Datengeschwindigkeit des bereits schnellen 4G verdoppelt.
Jede neue Generation zeichnet sich dadurch aus, dass eine neue Funktion in den vorherigen Stand eingeführt wird, neue mobile Dienste hinzugefügt oder bestehende verbessert werden
5G ist mehr als nur eine schnellere Internetverbindung für Ihr Mobiltelefon. Es wird Konnektivität für viel mehr Geräte als Handys bieten. Im Besonderen verspricht 5G, die folgenden Anforderungen zu erfüllen:
Datenrate bis zu 10Gbps. Das ist die Übertragung von Informationen 10 Mal schneller als der theoretische Spitzenwert von 4G LTE. Es wäre genug, um ganze Filme in Sekundenschnelle herunterzuladen.
Latenzzeit von 1 Millisekunde für den Hin- und Rückweg. Dies entspricht einer fast zehnfachen Verringerung der Latenzzeit im Vergleich zu 4G. Die Latenzzeit ist die Zeit, die die Daten benötigen, um von der Quelle zum Ziel zu gelangen und von dort zurückzukehren - 5G wird nur 1 Millisekunde benötigen. Mit anderen Worten, es ist im Wesentlichen die Zeit, die ein Mobiltelefon benötigt, um Informationen von einem Server anzufordern und die Antwort zu erhalten.
Hohe Bandbreite pro Flächeneinheit. Bei früheren Generationen war die Reaktion umso besser und schneller, je näher man sich an der Quelle befand. Bei 5G spielt es jedoch keine Rolle, wo sich der Nutzer befindet, sein Anteil am Signal ist garantiert. 5G wird mit einer größeren Anzahl kleinerer Antennen im Vergleich zu 4G arbeiten, wodurch noch mehr Geräte mit höheren Bandbreiten für längere Zeiträume verbunden werden können, unabhängig vom Standort des Nutzers.
Bis zum 100-fachen der Anzahl der angeschlossenen Geräte pro Flächeneinheit im Vergleich zu 4G LTE. Experten erwarten 20 Milliarden Geräte für das Internet der Dinge (IoT) bis 2023.
99.999% Verfügbarkeit. Dies bedeutet eine gefühlte ständige Verfügbarkeit des Dienstes.
100% Abdeckung.
90% Reduzierung des Energieverbrauchs im Netz. 5G wird auch zu einer Kostensenkung führen. Die Batterielebensdauer der Geräte wird auf bis zu 10 Jahre erhöht.
Das allgemeine Ziel besteht darin, die Nutzung des Funkspektrums zu erweitern, indem der Wellenlängenbereich vergrößert wird, so dass eine große Anzahl von Geräten eine Internetverbindung erhalten und auf spezielle Dienste zugreifen kann.
Obwohl der Funkwellenbereich durch kurze, lange Wellen gekennzeichnet ist, weist er eine hohe zeitliche Datenrate auf. Mobilfunknetze bestehen aus zwei Hauptteilen, den Funkzugangsnetz (RAN) und die Kernnetz.
Das RAN besteht aus mehreren Knotenpunkten (Antennen), die den Nutzern den Zugang zum Kernnetz ermöglichen. Der Kern ist das zentrale Element des Netzes, das den Nutzern den Dienst zur Verfügung stellt. Er ermöglicht den Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Teilnetzen oder lokalen Netzen.
Das 5G-RAN bietet eine innovative Funktion für das Hinzufügen neuer Hochfrequenz-Funkwellen zu den bestehenden, die für die Datenübertragung verwendet werden. Darüber hinaus bietet es eine kontinuierliche Verbindung."
Es wird auch erwartet, dass das 5G-RAN-Signal aus kleineren Antennen als heute besteht, die viel näher am Nutzer platziert sind.
5G ist so konzipiert, dass es hohe Anforderungen erfüllt, indem es verteilte Server im gesamten Netzwerk berücksichtigt, um die erforderlichen Latenzzeiten zu erreichen", sagt Villota über die Veränderungen, die 5G mit sich bringt.
Villota schlug in seiner Masterarbeit vor, eine Zulassungskontrolle für Network Slice Requests (NSLRs) in 5G mit Hilfe von Reinforcement Learning zu etablieren.
Network Slicing ist eine Technologie, die die Ausführung mehrerer virtueller isolierter Netzwerke (Network Slices genannt) ermöglicht, die sich dieselbe physische Netzwerkinfrastruktur teilen.
Jeder Network Slice wird nach Bedarf erstellt und ist auf die unterschiedlichen Anforderungen der 5G-Dienste zugeschnitten.
Network Slice Provider (NSP) werden voraussichtlich mehrere Anfragen zur Erstellung von Network Slices von mehreren Tenants erhalten.
Reinforcement Learning, eine Technik des maschinellen Lernens, wird eingesetzt, um die eingehenden Anfragen zuzulassen und gleichzeitig die Nutzung der Ressourcen und den Gewinn des NSP zu optimieren.
Darüber hinaus nutzt der 5G-Kern Virtualisierungstechnologien, die maßgeschneiderte Dienste für die spezifischen Anforderungen von Branchen oder Geschäftssegmenten bereitstellen.
Das bedeutet, dass die Netzressourcen leichter verwaltet werden können, um Nutzern und Unternehmen die benötigten Ressourcen zur Verfügung zu stellen.
Ein paar Beispiele dafür, was die 5G-Technologie den Nutzern bieten wird, sind:
– Virtuelle und erweiterte Realität. Die niedrige Latenz von 5G ermöglicht eine Verbesserung der simulierten Erfahrung, z. B. bei Spielen, die Virtual-Reality-Brillen verwenden.
– Taktiles Internet. Dies bezieht sich auf die Manipulation von Objekten durch Berührung. Die Mensch-Maschine-Interaktion sollte in Echtzeit erfolgen und eine extrem niedrige Latenzzeit mit extrem hoher Verfügbarkeit erreichen.
– Maschine-zu-Maschine-Konnektivität. Auch bekannt als M2M ist der Austausch von Daten zwischen Maschinen mit reduziertem oder keinem menschlichen Eingriff. Dies ermöglicht es Systemen, sich selbst zu überwachen und entsprechend zu reagieren.
– Autonomes Fahren. Fahrzeuge werden in der Lage sein, mit anderen Geräten zu kommunizieren und ein effizienteres und sichereres Fahrerlebnis zu erreichen.
Wann wird diese erstaunliche Technologie bei mir zu Hause verfügbar sein?
Die ersten Dienste sind seit 2019 in einigen Ländern verfügbar. Dennoch wird eine weltweite Verfügbarkeit bis 2025 erwartet.
Die mobile Kommunikation wird sich weiter entwickeln, und irgendwann werden wir an die häufigen Verbesserungen angepasst sein.
Forscher sprechen bereits über die Funktionen des 5G-Nachfolgers, 6G.
Die Technologie beschleunigt sich, auch wenn es schwer ist, die 6G-Idee zu akzeptieren, haben einige Wissenschaftler bereits die 7G erwähnt.
Allerdings wird es dauern a Zeit, um dorthin zu gelangen.
Referenz:
Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). 5G Wireless Networks der nächsten Generation: A comprehensive survey. IEEE Communications Umfragen & Tutorials, 18(3), 1617-1655.
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