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Written by 12:00 IT & Technik

5G-Netz: schneller, effizienter & sicherer?

„Digitalisierung“ durch das 5G-Netz vorantreiben: Das Thema wird auf allen gesellschaftlichen Ebenen gelebt und diskutiert. FĂŒr die einen ist 5G faszinierend und eröffnet nie da gewesene Potenziale. FĂŒr die anderen hat es beunruhigende ZĂŒge und wirft gesundheitliche und datenschutzrechtliche Fragen auf. So verwundert es wenig, dass die EinfĂŒhrung des neuen Kommunikations-Standards „5G“ zurzeit sowohl Politik, Wirtschaft, als auch Mobilfunk-Anbieter intensiv beschĂ€ftigt. Doch was ist eigentlich mit 5G gemeint? Inwiefern ist 5G technisch anders geartet als die vorigen Generationen? Was bedeutet der 5G-Ausbau konkret fĂŒr den Endverbraucher? Wir liefern ein paar Fakten.

Das 5G-Netz als „Baukastensystem“

Die 5. Generation ist als technische Weiterentwicklung zu sehen, die parallel zum weiterhin stattfindenden Ausbau der LTE-Netzwerke (4G) nun auf Hochtouren lÀuft. 5G lÀsst sich ebenfalls problemlos mit UMTS-basierten Netzwerken (3G) kombinieren.

Gut zu wissen: Laut BSI kannst du dir ein 5G-Netz als Baukastensystem vorstellen, das verschiedene Netztypen in sich integrieren kann und stets anpassungsfĂ€hig bleibt. Dieses flexible System ermöglicht sehr feine Differenzierungen – je nach geografischer Lage und spezifischen Anforderungen. Somit sorgt 5G dank „Network Slicing“ (‚das Netwerk in Scheiben schneiden‘) fĂŒr eine bessere Aufteilung der vorhandenen KapazitĂ€ten. Somit leistet die 5. Generation einen erheblichen Beitrag zu einem umweltschonenden Energie-Verbrauch.

Der 5G-Kommunikations-Standard zeichnet sich durch eine rasant schnelle Übertragungsgeschwindigkeit hoher Daten-Volumina (mit Bandbreiten von einem 1 GBit/s und mehr) aus:

  • Die hohen Daten-Übertragungsraten reduzieren die Latenz-Zeiten auf ein Minimum:
    • So erlebt beispielsweise eine TV-Zuschauerin bzw. ein TV-Zuschauer Live-Übertragungen wirklich „live“, d. h. in Echtzeit, ohne jegliche Verzögerung bei der Bild- bzw. Ton-Übertragung in Kauf nehmen zu mĂŒssen.
  • Und das Ganze profitiert von optimierten Sicherheits-Standards, die LĂŒcken frĂŒherer Generationen schließen.

Breitband-Ausbau und 5G-Netz

Ein funktionsfĂ€higes 5G-Netz verlangt aber einen entsprechenden Ausbau der vorhandenen NetzkapazitĂ€ten. Nur so sind derartige Daten-Übertragungsraten ĂŒberhaupt zu bewerkstelligen. Gesamtgesellschaftlich angelegte Digitalisierungsprojekte laufen in Deutschland seit Jahren auf Hochtouren.

  • Doch was nĂŒtzen Online-Verbund-Portale und Ähnliches, wenn der digitale Zugang einem Teil der Bevölkerung technisch verwehrt wird?
  • Außerdem stellt eine großflĂ€chige Digitalisierung hohe technische Anforderungen an die Infrastrukturen: Die NetzkapazitĂ€t muss auch „Big Data“ aushalten können.
    • Denn: Was ist der Nutzen eines großflĂ€chigen Netzes, wenn es instabil und von Interferenzen und AusfĂ€llen geprĂ€gt ist?
  • In dem Zusammenhang ist ein Ausbau der nutzbaren Frequenz-KanĂ€le unumgĂ€nglich.

Gut zu wissen: Mit der 5G-Technologie können zusĂ€tzliche Frequenz-Bereiche genutzt werden und somit das verfĂŒgbare Frequenz-Spektrum erweitert werden. So ist 5G mit im Mobilfunk bereits genutzten Frequenz-Bereichen (wie zum Beispiel 2 GHz-Band) kompatibel, funktioniert aber auch mit höheren Frequenz-Bereichen (wie zum Beispiel mit 26 GHz-, 40 GHz- oder 86 GHz-BĂ€ndern). Das hat zweierlei Vorteile:
– Zum einen werden neue Verbreitungswege geschaffen.
– Zum anderen erlauben höhere Frequenz-Bereiche eine deutlich schnellere und umfangreichere Daten-Übermittlung.
Der einzige Nachteil dabei ist, dass die Übertragungs-Reichweite bei höherer Frequenz erheblich sinkt und zusĂ€tzliche Sendemasten errichtet werden mĂŒssen, um einen reibungslosen Daten-Austausch zu gewĂ€hrleisten.

Glasfaserkabel und 5G-Netz-Ausbau

In der GigaBit-Gesellschaft, in der Unmengen von Daten in Sekundenschnelle ĂŒbertragen werden sollen, ist der Ausbau eines funktionierenden Glasfaserkabel-Netzes unabdingbar. Glasfaserkabel gewĂ€hrleisten als Lichtwellenleiter eine rasant schnelle und sichere Übermittlung hoher Daten-Volumina ĂŒber lĂ€ngere Strecken an die betreffenden Sendemasten. Letztere ĂŒbertragen dann die entsprechenden Daten in Form von elektromagnetischen Wellen an die Endkunden.

Aus diesem Grund wurde in Deutschland seitens der Bundesregierung mit dem DigiNetz-Gesetz beschlossen, dass alle bestehenden Infrastrukturen fĂŒr den Ausbau der Glasfaser-Leitungen involviert sein mĂŒssen:

  • Somit sollen bei Straßen-Neubauten, sowie Straßen-Modernisierungen, aber auch bei jeglichen Baumaßnahmen zeitgleich Glasfaserleitungen verlegt werden.
  • Das Ziel dabei ist, auf Dauer kostensparend ein sicheres und stabiles digitales Netz in ganz Deutschland zu etablieren.
  • Die Mobilfunk-Anbieter sind auf zusĂ€tzliche Sendemasten angewiesen, um ein stabiles und funktionsfĂ€higes mobiles Netz gewĂ€hrleisten zu können.
  • DafĂŒr mĂŒssen auch neue Frequenz-KanĂ€le genutzt werden, um Überlastungen bzw. Interferenzen vorzubeugen.

5G-Frequenzen fĂŒr den Breitband-Ausbau

Frequenzen sind beschrĂ€nkte Ressourcen, die vielfĂ€ltig genutzt werden (MilitĂ€r, Radiosender, Mobilfunk-Anbieter etc.) – und nicht ohne Weiteres erweitert werden können. Funk-Übertragungen können auch nur dann funktionieren, wenn die Aufteilung der Frequenz-KanĂ€le streng geregelt ist. Ansonsten drohen Funk-Interferenzen und Störungen des gesamten Kommunikationsnetzes.

Gut zu wissen: In Deutschland ist die Bundesnetzagentur die in Sachen Frequenz-Verteilung zustĂ€ndige Behörde. Sie bietet in regelmĂ€ĂŸigen AbstĂ€nden freiwerdende Frequenz-KanĂ€le zur neuen Benutzung an. So wurden fĂŒr den geplanten Ausbau des 5G-Netzes die 2 GHz- und 3,6 GHz-Frequenzen im Rahmen einer dreimonatigen Auktion (19.03.2019–12.06.2019) versteigert.

Auch interessant: Die grĂ¶ĂŸten vier Mobilfunk-Anbieter (Telekom, Vodafone, Drillisch und TelefĂłnica Germany) haben fĂŒr circa 6,6 Milliarden Euro jeweils ein eigenes Frequenz-Spektrum ergattert. Dabei sollen die eingenommenen Gelder allesamt in die „Digitale Infrastruktur“ Deutschlands fließen. Anschließend wurde am 2. August 2019 die endgĂŒltige Verteilung der betroffenen 41 Frequenz-Blöcke vorgenommen; die Zuteilung der abstrakt ersteigerten Frequenzen erfolgte am 4.09.2019.

Die Zuordnung der Frequenz-Blöcke geht mit diversen Auflagen einher, die die jeweiligen Mobilfunk-Anbieter bis zu einem bestimmten Zeitpunkt erfĂŒllen mĂŒssen. Darunter fallen beispielsweise Verpflichtungen wie:

  • „bis Ende 2022 mindestens 98 % der Haushalte je Bundesland mit mindestens 100 Mbit/s“ oder
  • bis Ende 2022 bzw. 2024 alle Bundesstraßen mit „mindestens 100 Mbit/s und höchstens 10 ms Latenz“ zu versorgen.

Weitere verfĂŒgbare, höhere Frequenz-Bereiche sollen per Antrag nach Bedarf verteilt werden. Hiermit sollen auch kleinere Projekte anderer Unternehmen ermöglicht werden und eine gewisse FlexibilitĂ€t fĂŒr neu aufkommende BedĂŒrfnisse erhalten bleiben.

Ist 5G gefĂ€hrlich fĂŒr die Gesundheit?

Der Ausbau des neuen Kommunikations-Standards wirft jede Menge gesundheitlicher Fragen auf:

  • Ist die Aufstellung zahlreicher zusĂ€tzlicher Sendemasten nicht gesundheitsschĂ€dlich?
  • Wie verhĂ€lt es sich mit den elektromagnetischen Wellen in höheren Frequenz-Bereichen?

Die Experten-Meinungen sind gespalten und es fehlen noch Langzeit-Studien ĂŒber den lĂ€ngerfristigen Einfluss elektromagnetischer Wellen. In einer Sache sind sich die Forscher jedoch einig: Elektromagnetische Wellen haben Auswirkungen auf die Gesundheit. Nur in welchem Maße diese Auswirkungen gesundheitsgefĂ€hrdend sind – darĂŒber gehen die Meinungen weit auseinander. Hierbei sind vor allem drei zentrale, gesundheitlich gesehen relevante Aspekte zu berĂŒcksichtigen:

  • Zum einen bilden die mobilen EndgerĂ€te aufgrund ihrer spezifischen Absorptionsraten (SAR) elektromagnetischer Wellen eine potenzielle Gefahr fĂŒr die Gesundheit.

Interessant: Inzwischen wurden die SAR-Werte stark reglementiert und dĂŒrfen nicht mehr als 2 Watt / Kilogramm betragen. Allerdings kann die Art der Smartphone-Nutzung (siehe Körper-NĂ€he, HĂ€ufigkeit usw.) sich stark auf die tatsĂ€chliche „Einnahme“ elektromagnetischer Wellen auswirken. Außerdem herrschen allgemein „weiterhin wissenschaftliche Unsicherheiten hinsichtlich möglicher Langzeitwirkungen intensiver Handynutzung insgesamt“, da sich mögliche krebserregende ZusammenhĂ€nge erfahrungsgemĂ€ĂŸ nur nach 20–30 Jahren zeigen.

  • Hinzu kommen die höheren Expositionsraten jedes einzelnen Menschen, die (unabhĂ€ngig von der individuellen Nutzung) mit der Aufstellung zahlreicher neuer Sendeanlagen immens steigen dĂŒrften.
    • Auch dazu existieren keine Langzeit-Studien, die ĂŒber mögliche SpĂ€tfolgen aussagekrĂ€ftige Ergebnisse liefern wĂŒrden.

Gut zu wissen: Sogenannte „Beamforming-Techniken“ sollen nun dazu dienen, die Strahlung in ihrem Umfang auf die notwendigen Bereiche gezielt einzuschrĂ€nken. Allerdings dĂŒrften die Expositionsraten in dichten stĂ€dtischen Netzwerken dadurch nicht sinken. Das Bundesgesundheitsministerium geht sogar davon aus, „dass die Streubreite möglicher Expositionen zunehmen wird.“

  • Die dritte Unbekannte bilden die hohen Frequenzen, die im Rahmen des 5G-Netzes erstmalig großflĂ€chig genutzt werden sollen. Angesichts ihrer spezifischen elektromagnetischen Eigenschaften sind vor allem mögliche Auswirkungen auf Augen und Haut wahrscheinlich.

Gibt es bereits 5G in Deutschland?

Mit der Zuteilung der abstrakt ersteigerten Frequenz-Blöcke am 4.09.2019 hat die Bundesnetzagentur die 5G-Nutzung in Deutschland freigegeben. Doch bereits nach Beendigung der Auktion waren die in konkreter Bandlage ersteigerten Blöcke innerhalb des „5G-Pionierbandes“ (3,6 GHz) nutzbar.

  • So hat Vodafone als erster Anbieter bereits im Juli 2019 ĂŒber 60 Antennen an 25 Standorten (darunter Köln, DĂŒsseldorf und Hamburg) in Betrieb genommen.
    • Im August 2019 wurden weitere 120 Antennen an weiteren 50 Standorten aktiv.
  • Auch die Deutsche Telekom hat im September 2019 120 5G-Antennen in den Live-Betrieb genommen.
    • Das 5G-Netz der Telekom ist bereits in einzelnen Stadtteilen von Berlin, MĂŒnchen, Köln, Bonn und Darmstadt verfĂŒgbar.

Gut zu wissen: Bis Ende 2019 sollten auch 300 Antennen in Hamburg und Leipzig aktiv werden. Hierbei nutzte die Telekom die ersten Freischaltungen zur Erprobung der Pionier-Technik und hat gezielt verschiedene Sektoren (Industrie, Endkunden) je Stadt priorisiert. Den Verlauf des 5G-Ausbaus und die aktuelle 5G-Netz-Abdeckung kann der Nutzer auf einer interaktiven Ausbau-Karte mitverfolgen.

In den bereits bedienten 5G-Netz-Abschnitten können somit Endkundinnen bzw. Endkunden bereits ihre ersten 5G-Erfahrungen sammeln – vorausgesetzt sie haben bereits ein 5G-fĂ€higes Handy bzw. ein 5G-Smartphone ergattern können. Auch zu Hause ist 5G-Surfen mit entsprechenden 5G-Routern vielerorts schon möglich.

Smart-Cities, Industrie 4.0 und 5G-Ausbau

„Wir gestalten den Weg in die Gigabit-Gesellschaft mit höchster PrioritĂ€t“, lautet es im Koalitionsvertrag vom 14.03.2018. Der aktuelle 5G-Ausbau gliedert sich folglich in die zentralen DigitalisierungsplĂ€ne der Bundesregierung. In enger Kooperation mit der Wirtschaft, der Politik und den Mobilfunk-Anbietern soll Deutschland durch 5G-Pionierarbeit weltweit „als fĂŒhrende Wirtschaftsnation“ gefestigt werden.

Dieses Ziel soll durch eine stark digitalisierte Wirtschaft erreicht werden. Denn mit dem 5G-Netz werden die ProduktionsablÀufe effizienter und sicherer:

  • So können zum Beispiel Anlagen oder Maschinen in Echtzeit ferngesteuert bzw. ferngewartet werden.
  • Es können aber auch VorgĂ€nge durch M2M-Kommunikation vollkommen automatisiert werden.
  • Die fĂŒr Deutschland essenzielle Autobranche kann ebenfalls von solchen Telemetrie-Techniken profitieren:
    • Autonomes Fahren soll durch Spitzen-Sensorik und Platooning-Technik dank millisekundenschneller Reaktionszeiten fĂŒr mehr Verkehrssicherheit und einen besseren Verkehrsfluss sorgen.

Wusstest du das? Der 5G-Standard ermöglicht hochauflösende Simulationen durch Augmented-Reality-Techniken. Diese können zum Beispiel fĂŒr Einrichtungs-PlĂ€ne (wie mehrdimensionale, virtuelle GestaltungsentwĂŒrfe der eigenen WohnrĂ€ume) gezielt eingesetzt werden. Der 5G-Netz-Ausbau wird aus den deutschen StĂ€dten Smart-Cities machen, in denen nie zuvor dagewesene Erlebnisse in Echtzeit auf einmal möglich werden.

Ebenfalls interessant: Die Energiewirtschaft profitiert auch von 5G. Innovative Techniken wie Smart Metering oder Smart Grid können einer optimierten Strom- oder Wasserverbrauchs-Erfassung dienen. Solche Smart-Systeme haben ein hohes umweltschonendes Potenzial, da sie unter anderem eine prÀzise Anpassung des Energieverbrauchs ermöglichen.
Der Gesundheitssektor dĂŒrfte ebenfalls von dem 5G-Netz profitieren. So bieten E-Health und Telemedizin innovative diagnostische Verfahren und erlauben zugleich eine Rundum-Versorgung der Patienten unter BerĂŒcksichtigung aller gesundheitlich relevanten Daten.

Doch eine solch rasante Entwicklung, in der Big Data die Industrie und die Gesellschafts-AblĂ€ufe prĂ€gt, birgt auch zahlreiche Gefahren. Der BSI bringt es auf den Punkt: Aufgrund „der durchgĂ€ngigen Vernetzung“ und der „zunehmende[n] KomplexitĂ€t der Netzwerke werden die digitalen Akteure in allen Bereichen angreifbarer“.

5G-Ausbau: IT-Sicherheit hat oberste PrioritÀt

Der BSI sieht im 5G-Ausbau eine einmalige Chance, bestehende SicherheitslĂŒcken voriger Mobilfunk-Netze zu schließen. Neueste technologische Errungenschaften in Sachen Kryptografie und digitale Signaturen können beispielsweise Lausch-Angriffe durch sogenannte IMSI-Catcher vermeiden. Solche VerschlĂŒsselungs- und Authentifizierungs-Mechanismen sollen fĂŒr einen ausreichenden Verbraucherschutz (siehe Daten-Übermittlung) sorgen und Hackerangriffen vorbeugen.

Gut zu wissen: Diese zusĂ€tzlichen Sicherheits-Garantien des 5G-Netzes sind noch nicht vollstĂ€ndig vorhanden, da die parallele Nutzung von 3G- und 4G-GerĂ€ten innerhalb des „Baukastensystems“, aber auch die KompatibilitĂ€t von 5G-GerĂ€ten mit VorgĂ€nger-Funksystemen ein potenzielles Einfallstor fĂŒr Cyberkriminelle darstellen. So können Hackerinnen und Hacker gezielt die bestehenden SicherheitslĂŒcken „Àlterer“ Generationen nutzen, um Angriffe durchzufĂŒhren. Glasfaser-Leitungen gelten hier als sicherste Lösung, um IT-Sicherheit zu garantieren.

Ebenfalls interessant: Auch das automatische Fahren, sowie weitere Telemetrie-Anwendungen mĂŒssen ausreichend vor Manipulation geschĂŒtzt werden, was nur durch Einhaltung höchster Sicherheits-MaßstĂ€be zu erreichen ist. Aus diesen GrĂŒnden gilt das 5G-Netz als zentrale „kritische Infrastruktur“: Der BSI und die Bundesnetzagentur ĂŒberwachen folglich den 5G-Netz-Ausbau sehr sorgfĂ€ltig.
Entsprechende Regelungen sollen den neuen Kommunikations-Standard von Anfang an mit dem bestmöglichen IT-Schutz gestalten. DafĂŒr haben der BSI und die Bundesnetzagentur einen Sicherheits-Katalog erstellt, der unter anderem Betreiber von 5G-Netzen zu einer ausfĂŒhrlichen IT-Sicherheitsanalyse verpflichtet. Zudem mĂŒssen „sicherheitsrelevante Netz- und Systemkomponenten“ von einer vom BSI anerkannten PrĂŒfstelle ĂŒberprĂŒft und anschließend vom BSI zertifiziert werden.

Mit sicherer Software im 5G-Netz sorglos surfen

Der 5G-Kommunikations-Standard schließt durch den Einsatz digitaler Signaturen, neuester Kryptografie-Verfahren und modernster Blockchain-Technologie die in den alten Generationen entdeckten SicherheitslĂŒcken. Doch auch die strengsten IT-Sicherheitsmaßnahmen bringen keinen 100%-Schutz. Das Baukastenprinzip und die parallele Aufrechterhaltung frĂŒherer Netz-Standards schrĂ€nken die hohen Sicherheits-Möglichkeiten von 5G deutlich ein. Zudem bleiben zahlreiche Einfallstore fĂŒr Hackerangriffe ĂŒber „etablierte“ Wege (wie böswillige Spam-E-Mails oder Social Engineering-Methoden) bestehen. Daher ist es wichtiger denn je, aktuelle und den spezifischen Anforderungen entsprechende Software-Produkte zu benutzen.

Unser Tipp: In unserem Online-Shop hast du die Möglichkeit, aktuelle Betriebssysteme zu kaufen – mit weiteren dazu passenden Software-Komponenten. Mit Antiviren-Programmen kannst du auch zukĂŒnftig in der neuen 5G-Dimension sicher surfen. Dank unserer Multimedia-Software-Produkte wirst du die 5G-Smart-Cities-Angebote in bester Ton- und Bild-QualitĂ€t erleben können. Unser Customer Service berĂ€t dich gerne und hilft dir, die fĂŒr dich am besten geeigneten Software-Produkte auszuwĂ€hlen.

Und nun bist du an der Reihe: Wie sieht es in deiner Region aus? Konntest du schon vom 5G-Netz profitieren? Oder hinkt bei euch in der NĂ€he der Glasfaser-Ausbau noch hinterher? Wir freuen uns auf deinen Kommentar!

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Last modified: 21. September 2020