Ralph Thiele

5G Technologie – Vorfahrt auf der Datenautobahn

... ab in die Zukunft

Lange galt der kommende Mobilfunk der 5. Generation (5G) als lediglich ein weiterer Schritt in der Entwicklung der Mobilkommunikation. Inzwischen wird auch in Deutschland besser verstanden, dass es bei 5G um eine bahnbrechende, neue Technologie geht. Die Entwicklung und der Einsatz von 5G-Technologien wird sich voraussichtlich bis 2035 erstrecken.

Für Prosperität und Sicherheit eines Landes bedeutet 5G viel. Smarte Energienetze und Städte, vernetzte Autos und Menschen, Kryptowährung und künstliche Intelligenz, Industrie 4.0 und Quantenrechner – alles braucht genau diese Technologie. 5G ist die Datenautobahn für Digitalisierung, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Fortschritt. Marktführer haben Vorfahrt. Ob 5G bei uns in Deutschland funktioniert, wird über unsere Zukunft mitentscheiden.

... in Hülle und Fülle

Die ersten Mobiltelefone gab es in den 80er Jahren. Heute ist das mobile Breitband ein nahezu unentbehrlicher Bestandteil des täglichen Lebens. Telekommunikationsanbieter haben von Anfang an in Mobilfunknetze investiert, um die Abdeckung zu erweitern, die Dienste zu verbessern und mehr Nutzer anzuziehen. Die Netze der ersten Generation unterstützten mobile Sprachanrufe, waren aber mit Blick auf Abdeckung und Kapazität noch sehr begrenzt. Mobilfunknetze der zweiten (2G), dritten (3G) und vierten Generation (4G) haben diese Einschränkungen weitgehend überwunden. Jede neue Generation brachte verbesserte Geschwindigkeiten, größere Kapazität sowie neue Funktionen und Dienste.

5G gründet auf einer völlig neuen Architektur. Nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch Latenz, Kapazität, Stromverbrauch und Anzahl der unterstützten Verbindungen werden exponentiell verbessert. 5G ermöglicht den Einsatz rechenintensiver neuer Technologien wie Künstliche Intelligenz und Quantenrechner, Gesichtserkennung und Kryptographie mittels mobiler Geräte im gesamten Netzwerk – auch an dessen Rändern. 5G unterstützt Hochgeschwindigkeitstelekommunikation. Seine hervorstechenden Leistungsmerkmale:

· ein extrem mobiles Breitband für Entertainment, soziale Netzwerke und Multimedia-Kommunikation mit Videokanälen in hoher Auflösung;

· massive maschinelle Kommunikation mit einer flächendeckenden Abdeckung für Hunderttausende von Geräten pro Quadratkilometer;

· Überwachung und Steuerung industrieller Arbeitsabläufe in Echtzeit mit sehr geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit, z.B. bei der automatisierten Energieverteilung in intelligenten Netzen, in der industriellen Prozesssteuerung und in der Sensorvernetzung.

Dies öffnet die Türen zur Nutzung einer breiten Palette neuer Anwendungen, z.B. für smarte Städte und fortschrittliche Fertigungsverfahren, für vernetzte Gesundheitssysteme und Transportmittel, für intelligente Sicherheit und Verteidigung. 5G-Netze werden es den Anbietern ermöglichen, Verbraucherdienste wie Video-Streaming und Virtual-Reality-Anwendungen zu erweitern, die explodierende Zahl der angeschlossenen Geräte im Kontext Gesundheit, Smart Homes, Internet der Dinge zu betreiben, neue industrielle Anwendungen zu unterstützen, erweiterte Datenanalysen durchzuführen und den Einsatz fortschrittlicher Technologien im Kontext von Smart City-Anwendungen und autonomen Fahrzeuge zu ermöglichen.

... Dukatenesel für Marktführer

Vorreiter der digitalen Transformation wie der frühere Alphabet-Chef Eric Schmidt und LinkedIn-Gründer Reid Hoffman haben kürzlich in einem Bericht an die U.S. Regierung betont, dass der Marktführer von 5G im Laufe des nächsten Jahrzehnts mit Hunderten von Milliarden Dollar an Einnahmen sowie der Schaffung von Millionen neuer Arbeitsplätze rechnen kann. Er wird für den Rest der Welt die Standards setzen. Derzeit ist Huawei klarer Marktführer, das schwedische Unternehmen Ericsson liegt auf dem zweiten Platz und das finnische Unternehmen Nokia auf Platz drei.

Aber auch der finanzielle Einsatz im Wettlauf um 5G ist enorm. Die Technologie ist komplexer als die ihrer Vorgänger. Sie erfordert eine dichtere Abdeckung der Basisstationen, um die erwartete Kapazität bereitzustellen. Bloomberg beziffert die Kosten für die Mobilfunkbetreiber für den Aufbau von 5G-Netzwerken auf etwa 200 Milliarden Dollar pro Jahr für Forschung und Investitionen. Die Europäische Kommission schätzt für die Europäische Union Kostenaufwände von rd. 500 Milliarden Euro, um ihre Konnektivitätsziele im Jahr 2025 zu erreichen.

Zugleich wird der Branche bewusst, dass viele der Anwendungsfälle mit einer entsprechenden Rendite nicht allein über terrestrische Netze bereitgestellt werden können. Kritische Kommunikationsdienste in abgelegenen Regionen, IoT-Konnektivität, der Betrieb "intelligenter“ Schiffe und Flugzeuge erfordert auch Investitionen im Weltraum. Satelliten werden erheblich zu innovativen Geschäftsmodellen in 5G beitragen. Neue Anwendungen in den Bereichen Verkehr, Medien und Unterhaltung, Energie, Landwirtschaft, Gesundheit und Fabriken der Zukunft, öffentliche Sicherheit, Sicherheit und Verteidigung warten. Für die rechtzeitige Einführung von 5G im europäischen Weltraum plant die Europäische Union im Rahmen der 5G Public-Private-Partnerschaft Investitionen in Höhe von bis zu 700 Millionen Euro. Von der Wirtschaft erwartet die EU, mehr als das Fünffache dieses Betrags zu investieren.

Die Implementierung von 5G Technologien ist nicht nur ein großes, komplexes und auch ein langfristiges Projekt. Viele Details sind zu beleuchten – lukrative, aber auch problematische Details. Zu letzteren zählt die Frage, ob es in dicht besiedelten Städten nicht zu einer inakzeptablen Belastung des Menschen durch elektromagnetische Strahlung kommen kann?

... wettbewerbsfähig bleiben

Angesichts des enormen Umfangs der erforderlichen Investitionen sind Regierungen derzeit bestrebt, die wirtschaftlichen und sozialen, sicherheits- und verteidigungsbezogenen Vorteile von 5G vollständig zu verstehen. Erfahrung zeigt, dass Unternehmen, die zuerst mit neuen Produkten auf den Markt kommen, den Großteil der Einnahmen erzielen können. Dies sichert diesen Unternehmen langfristige Vorteile und den Ländern, in denen diese Unternehmen ansässig sind, erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Das weltweite Rennen der Technologieunternehmen auf dem 5G Markt ist eröffnet. Politische Entscheidungen, die heute getroffen bzw. unterlassen werden, bestimmen die Position der eigenen Wirtschaft im Wettlauf um 5G.

China hat einen nationalen Plan, 5G im Inland einzusetzen, die Einnahmen aus seinem Heimatmarkt zu erwirtschaften, seine Industriesysteme zu verbessern und ein führender Anbieter von Telekommunikationsausrüstung für die Welt zu werden. 5G Technologie wird dabei zugleich als Produkt verstanden wie auch als Katalysator des bemerkenswerten Wirtschaftswachstums Chinas seit 1979 – 5G als ein zentrales Element der boomenden wirtschaftlichen und militärischen Macht Chinas.

In den USA treibt derzeit die Privatwirtschaft die nationalen strategischen Ansätze. Die Regierung hat es bislang versäumt, eine ganzheitliche, gut abgestimmte Lösung zu entwickeln, die den Aufbau von 5G nachhaltig unterstützt. Mehrere Faktoren behindern den effizienten Einsatz von 5G, darunter der komplexe Prozess der Frequenzzuweisung, lokale Opposition gegen die Platzierung von Antennen sowie Handelsbeschränkungen.

In Japan hat die Regierung nach Pilotversuchen bereits im Jahr 2016 einen 5G-Fahrplan verabschiedet. Neben fokussierter Forschung und Förderung, konzentrieren sich die großen Netzwerkbetreiber auf eine breitangelegte Implementierung bis zu den Olympischen Spielen in Tokio im Jahr 2020. In Südkorea arbeitet die Regierung eng mit den großen Telekommunikationsanbietern zusammen. Südkorea will das erste Land sein, das 5G landesweit einsetzt und nutzt die Technologie zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit eigenen Industrie.

Europa hat im Vergleich zu anderen führenden Ländern und Volkswirtschaften in der 5G-Entwicklung eine gute Ausgangsposition. Die europäischen Konsortien sind in vielerlei Hinsicht gut aufgestellt. Dies unterstreichen ein fortschrittliches Programm für Pilotvorhaben sowie der bestehende Konsens über die Frequenzzuweisung. Europa hat auch deshalb strategische Vorteile, da es bedeutende Technologien und Ausrüster beheimatet wie auch die wichtigsten Organisation für diesbezügliche technische Normen, darunter das European Telecommunication Standards Institute (ETSI) sowie das 3rd Generation Partnership Project (3GPP), eine weltweite Kooperation von Standardisierungsgremien für die Standardisierung im Mobilfunk.

... mit Sicherheit

Im Hinblick auf Sicherheits- und Verteidigungsanwendungen bieten die neuen 5G-Netzwerktechnologien Zugang zu fortschrittlicher Kommunikation und Vernetzung mit deutlich verbesserten Datenraten, geringeren Latenzzeiten und einem erheblichen Energieeinsparpotenzial gegenüber bestehenden 4G-Netzen. Die extrem geringe Latenz von 5G ermöglicht Befehls- und Steueranwendungen in Echtzeit, den Transport der von Drohnen erhobenen Sensordaten aus einem Einsatzgebiet zu Analysezentren in der ganzen Welt und die Nutzung von Diensten wie Extended Reality und Taktisches Internet in Einsatzmissionen.

Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen werden die Leistungsfähigkeit der 5G Technologie weiter steigern. Im Gleichklang steigen auch die Risiken. Wenn 5G-Netze nicht quantenresistent und quantenfähig sind, werden sie in etwa einem Jahrzehnt veraltet sein. Mit den offensiven Möglichkeiten von AI wachsen auch die Herausforderungen in den Bereichen Cybersicherheit, Spektrum Management, Netzwerk Optimierung und Lieferketten.

Für Streitkräfte ist die Nutzung kommerzieller 5G-Infrastrukturen für militärische Zwecke absehbar. Eigene Netze großflächig aufzubauen sprengt die verfügbaren militärischen Budgets. Zudem ergeben sich nicht nur finanzielle Vorteile. Die Integration von privater und öffentlicher Nutzung von 5G schafft eine Sicherheitsebene, in der sich polizeiliche oder militärische Kommunikation quasi vor den Augen der Öffentlichkeit verstecken können, solange diese nicht gesehen oder isoliert werden können. Dies macht es unerlässlich, dass 5G-Netze sicher bleiben.

Alles mit allem zu vernetzen macht allerdings auch verwundbarer. Wenn die Technologie immer smarter wird, dann steht mit technischen Fehlfunktionen, Kriminalität, Sabotage und Spionage plötzlich alles auf dem Spiel. Vor diesem Hintergrund spielt auch die gegenwärtige Sicherheitsdebatte über den chinesischen 5G-Ausrüster Huawei. Sicher – für den schnellen Euro rechnet sich die Zusammenarbeit. Aber sollte man 5G wirklich aus einem Land kaufen, das diese Technologie für seine Überwachungsinfrastruktur und für Wirtschaftsspionage perfektioniert? Womit muss man rechnen? Wie wäre man ggf. gegen Sabotage und Spionage gewappnet?

Eine starke eigene industrielle Basis und ein leistungsfähiges Forschungs- und Entwicklungsökosystem tragen dazu bei, Risiken zu mindern.Die sinnvollste Antwort auf 5G-Sicherheitsfragen liegt neben einem professionellen Risikomanagement in der Stärkung der deutschen und der europäischen Position auf dem Markt. Diese dient zugleich unserer Zukunftsfähigkeit.

5. August 2019

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