Was ist 5G?

Was ist 5G?

5G ist die fünfte Generation der drahtlosen Netzwerktechnologie. Dieser neue globale WLAN-Netzwerkstandard ersetzt 4G und ermöglicht ein Netzwerk, das folgende Anforderungen erfüllt: Bereitstellung höherer Datengeschwindigkeiten, reduzierte Latenz, Unterstützung von mehr Nutzern, Geräten und Services sowie Optimierung der Netzwerkeffizienz.

5G unterstützt drei weit gefasste Kategorien von Anwendungsfällen.

  • Enhanced Mobile Broadband (eMBB) – Schnelle Breitbanddienste für WLAN-Verbindungen.
  • Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC) – Sehr zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz als entscheidende Voraussetzung.
  • Massive Machine Type Communication (mMTC) – Zuverlässige Kommunikation für Milliarden von Sensoren und Überwachungsgeräten.

5G liefert bis zu 20 Gbit/s Spitzenleistung bei der Datenübermittlung und ist somit 20 Mal schneller als 4G mit einer LTE-Spitzengeschwindigkeit von 1 Gbit/s. Zudem soll 5G die Datenraten für Nutzer um das 10- bis 100-fache verbessern, 10- bis 100-mal mehr angeschlossene Geräte unterstützen als 4G und für eine extrem niedrige Latenz in der Größenordnung von 1 Millisekunde (ms) sorgen.

Die 5G-Ära bedeutet nicht nur optimierte Netzwerkleistung und -geschwindigkeit, sondern auch innovative neue und verbesserte Vernetzung für die Nutzer. 5G kann die Leistung von Geschäftsanwendungen verbessern und den Nutzern optimierte Benutzeroberflächen und Services bieten, vor allem in den Bereichen Augmented-, Virtual- und Mixed Reality-Anwendungen (AR, VR und MR), sowie bei Videokonferenzen, in der industriellen Automatisierung, in selbstfahrenden Autos und in vernetzten medizinischen Geräten.

Welche Probleme werden durch 5G gelöst?

Service Provider können mit 5G den kontinuierlich steigenden Datenverkehr bewältigen, da die Kosten pro Bit reduziert werden. Außerdem können sie 5G nutzen, um den Rückgang des durchschnittlichen Ertrags pro Kunde abzuwenden, indem Verbrauchern, der Regierung und Unternehmen 5G-Services angeboten werden.

Unternehmen profitieren voraussichtlich am meisten von den 5G-Technologien, da diese die Produktivität, Agilität und Skalierbarkeit der von ihnen angebotenen Services erhöhen. Die größten Veränderungen werden dabei beispielsweise in der industriellen Automatisierung erwartet, bei der Produktionsstätten zukünftig von drahtlos gesteuerten Robotern bedient werden. In derartigen Umgebungen werden selbst die kleinsten beweglichen Teile entlang der gesamten Produktionslinie drahtlos erfasst, betrieben und verwaltet.

Der vertikale Markt des Gesundheitswesens stellt einen weiteren Schwerpunkt für Anwendungsfälle von 5G dar. Ferngesteuerte Operationen und vernetzte Ambulanzen helfen Leben zu retten, vor allem in Gegenden, die von Ärzten anders nicht erreicht werden können. Dank 5G können Einzelhändler ihren Kunden völlig neue Erfahrungen bieten (z. B. AR, VR und MR), wenn es darum geht, Produkte im Ladengeschäft oder außerhalb von Geschäften auszuprobieren, zu entwerfen und zu kaufen.

Auf der Verbraucherseite ist Cloud-Gaming eine aufkommende Anwendung, die keine anspruchsvollen Gaming-Clients erfordert, da Spiele direkt über das 5G-Netzwerk-Edge gerendert werden. AR- und VR-Datenverkehr entsprechen nun rund 20 % des Datenverkehrs in einigen frühen 5G-Bereitstellungen. Auch die Verwendung von Fixed Wireless Access (FWA) für die Bereitstellung von 5G-Breitbanddiensten für private Nutzer setzt sich zunehmend durch.

Auf staatlicher Seite profitieren Smart Citys, Versorgungsunternehmen und die öffentliche Sicherheit immens von 5G-Funktionen. Vernetzte Fahrzeuge und andere automobiltechnische Lösungen können zur Sicherheit auf den Straßen beitragen und Leben retten.

Wie funktioniert 5G?

Um die neuen Kapazitäts- und Latenzanforderungen von 5G zu erfüllen, sind neuartige technologische Komponenten erforderlich:

  • Neues Frequenzspektrum: Für das Erreichen hoher Datenübertragungsraten ist es erforderlich, dass 5G neue Frequenzbänder über 6 GHz, im Zentimeter (cm)-Wellenbereich (6 bis 30 GHz) und im Millimeter (mm)-Wellenbereich (> 30 GHz), verwendet. 5G wird auch in Frequenzbändern unter 6 GHz bereitgestellt. Die niedrigen Bereiche sorgen für Abdeckung, die hohen Bereiche liefern die Kapazität.
  • MIMO im großen Stil: Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) bedeutet, dass die Kapazität einer Funkverbindung durch mehrerer Sende- und Empfangsantennen multipliziert wird. MIMO im großen Stil bedeutet also, dass ein MIMO-System mit besonders vielen Antennen ausgestattet ist (z. B. 8, 16, 64, 128 usw.). MIMO im großen Stil erhöht die spektrale Effizienz und die Netzwerkabdeckung.
  • 5G New Radio (5G NR): Bei der neuen 5G-Funkzugangstechnologie handelt es sich um 5G NR, die von 3GPP für das mobile 5G-Netzwerk entwickelt wurde. 5G NR setzt auf eine extrem schlanke Bauweise und verringert somit die Signalisierung und den Energieverbrauch. Außerdem wurde 5G NR mit einer flexiblen Rahmenstruktur versehen, die eine effiziente Bündelung diverser 5G-Services ermöglicht und Aufwärtskompatibilität für zukünftige 5G-Services gewährleistet.
  • 5G Core Network (5 GC): 5 GC wurde von 3GPP als servicebasierte Architektur (SBA) konstruiert. Sämtliche Kernfunktionen des Netzwerks werden anhand Cloud-nativer Grundsätze implementiert, u. a. die Trennung der Nutzer- und Steuerebenen, zustandslose Netzwerkfunktionen, offene Schnittstellen und APIs. Die Kernfunktionen des Netzwerks können leicht bereitgestellt, aktualisiert und skaliert werden, sodass neue Services kostengünstiger eingeführt werden können.
  • 5G-Transport: Für die Erfüllung neuer 5G-Anwendungsfälle, wie eMBB, URLLC und mMTC, ist ein Transportnetzwerk erforderlich, das nicht nur eine immense Steigerung des Datenverkehrs bewältigen kann, sondern auch eine breite Palette an Netzwerkeigenschaften bietet mit der die einzelnen Anwendungsfälle abgedeckt werden. Es muss die Bedürfnisse einer wachsenden Anzahl von Geräten, Diensten und neuen Geschäftsmodellen erfüllen. Die benötigte enorme Kapazität kann nur erreicht werden, wenn die Transportnetzwerke Unterstützung bieten für: 25G, N x 25G in der Zugriffs-/Vor-Aggregationsschicht, 100G, N x 100G in der Aggregationsschicht und bis zu 400G im Service Provider-Kern. Zusätzlich muss das Transportnetzwerk strenge Zeitanforderungen erfüllen, um eine Latenz von unter 10 ms unterstützen zu können.
  • Network Slicing: Mithilfe von Network Slicing (Netzwerkaufteilung) können mehrere unabhängige, ganzheitliche logische Netzwerke auf einer gemeinsam genutzten physischen Infrastruktur ausgeführt werden. Die einzelnen Netzwerkanteile können dabei einen spezifischen Quality of Service (QoS) für einen Dienst oder eine Anwendung liefern. Ein solcher Netzwerkanteil kann dabei mehrere Bereiche des Netzwerks umfassen (Zugriffsnetzwerk, Kernnetzwerk und Transportnetzwerk).
  • Edge-Computing: Datenverarbeitung, Speicher und Netzwerkressourcen können mit Edge-Computing näher an die Anwender und Endnutzer herangerückt werden. Die Nähe zum Nutzer sorgt für schnellere Reaktionszeiten und spart Bandbreite. Edge-Computing wird auch als Edge-Cloud bezeichnet und kann innerhalb der Räumlichkeiten des Kunden, z. B. im Unternehmensgebäude oder in Fabrikationshallen, bereitgestellt, verwaltet und gehostet werden.
  • Telco-Cloud: Bei der Telco-Cloud handelt es sich um eine offene Plattform, mit der eine Anbieterabhängigkeit verhindert wird und die es Service Providern ermöglicht, ein breites Spektrum Cloud-nativer Funktionen zu nutzen, um die Infrastruktur zu erweitern, Abläufe zu optimieren und eine höhere Servicegeschwindigkeit zu erzielen. Die Telco-Cloud sorgt für Serviceflexibilität und rasche Serviceinnovationen, sodass Service Provider die Möglichkeit haben, eine Vielzahl neuer Anwendungen und Dienste auf den Markt zu bringen und ihre Geschäftsmodelle neu zu beleben.
  • Sicherheit: 5G, IoT, Network Slicing und Edge-Computing bieten neue Angriffsflächen. Bedrohungen können aus dem Nichts auftauchen, treten in steigender Zahl sowie häufiger auf und werden immer komplexer. Wenn der bestehende Sicherheitsansatz nicht verbessert wird, kann 5G-Sicherheit zu einem Leistungsengpass führen. Isolierte Systeme und manuelle Reaktionen reichen einfach nicht mehr aus. Das Netzwerk und das externe Ökosystem müssen in einem vernetzten Ansatz ganzheitlich betrachtet werden, damit Sie sich sämtlicher Bedrohungen bewusst werden, dynamische Anpassungen vornehmen und Sicherheitsrichtlinien konsequent im gesamten Netzwerk umsetzen können.
  • Management und Orchestrierung (MANO): 5G erhöht die Anzahl vernetzter Endnutzergeräte, Knoten und Dienste innerhalb des Netzwerks erheblich. Netzwerkaktivitäten können im erforderlichen Umfang und in der notwendigen Qualität nicht länger manuell verwaltet werden. Die einzige praktische Methode für die Handhabung der Größe und Komplexität zukünftiger Cloud- und 5G-Netzwerke ist das Automatisieren von Abläufen mit voller Unterstützung für offene APIs, damit in Umgebungen mit mehreren Anbietern und Clouds (Multicloud) gearbeitet und das Wissen ständig mithilfe von KI- und ML-Funktionen erweitert werden kann.

Pionierphase der 5G-Netzwerktechnologie

5G ist Teil einer breitgefächerten Revolution, in der auch Cloud- und KI-Technologien genutzt werden, um eine stabilere und nachhaltigere Plattform für Dienstanbieter zu schaffen. Juniper Networks ist davon überzeugt, dass 5G allein nicht ausreicht, um die geschäftliche Transformation der Service Provider voranzutreiben. Um die Vorteile dieser Technologien voll auszunutzen, müssen Service Provider Cloud, 5G und KI gemeinsam nutzen. Die Technologien bauen aufeinander auf und können in einigen Fällen sogar nur gemeinsam funktionieren.

So kommen beispielsweise viele Vorteile von 5G nur in Cloud-Umgebungen voll zum Tragen. Dabei kann es sich um die Telco-Cloud, NFV-Infrastrukturen, verteilte Edge-Clouds oder virtualisierte, containerisierte (VNF/CNF) bzw. disaggregierte Funktionen handeln. Allerdings führt die gemeinsame Nutzung von Clouds und 5G nicht nur zu massiven Verbesserungen bei Skalierbarkeit, Leistung und Agilität, sondern steigert auch die Komplexität der Betriebsabläufe, die folglich nur mit KI vereinfacht und effizient verwaltet werden können.

Juniper liefert Service Providern sämtliche wesentliche Bausteine für die geschäftliche Transformation, indem wir neben unserem eigenen robusten Portfolio auch Lösungen unserer strategischen Partner anbieten. Juniper Networks setzt die Ära von Cloud + 5G + KI mithilfe von fünf integrierten Säulen in der Praxis um. 

  • Äußerst skalierbare IP-Fabric mit Network Slicing
  • Plattform mit Cloud-Priorität
  • Verteilte Edge-Cloud
  • Automatisierte Abläufe
  • Juniper Connected Security

5G – FAQs

Was ist der Unterschied zwischen 4G und 5G?

5G liefert bis zu 20 Gbit/s Spitzenleistung bei der Datenübermittlung und ist somit 20 Mal schneller als 4G mit einer LTE-Spitzengeschwindigkeit von 1 Gbit/s. Ebenso soll 5G die Datenraten für Nutzer um das 10- bis 100-fache verbessern, 10- bis 100-mal mehr angeschlossene Geräte unterstützen als 4G und für eine extrem niedrige Latenz in der Größenordnung von 1 Millisekunde (ms) sorgen. 5G ermöglicht neue innovative Benutzererfahrungen und Services in Bereichen wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und Mixed Reality (MR)-Anwendungen, industrielle Automatisierung, selbstfahrende Autos und vernetzte medizinische Geräte.

Warum benötigen Service Provider 5G?

Service Provider benötigen 5G, um den kontinuierlich steigenden Datenverkehr zu bewältigen und die Kosten pro Bit deutlich zu senken. 5G bietet Service Providern außerdem die Möglichkeit, den Rückgang des durchschnittlichen Ertrags pro Kunde abzuwenden, indem Verbrauchern, der Regierung und Unternehmen 5G-Services angeboten werden.

Welche ergänzenden Technologien sind notwendig, um 5G zu ermöglichen?

Die folgenden Technologien helfen dabei, die neuen Kapazitäts- und Latenzanforderungen von 5G zu erfüllen:

5G-Übertragung: 5G-Anwendungsfälle erfordern ein Transportnetzwerk, das nicht nur einen enormen Anstieg des Datenverkehrs bewältigen kann, sondern auch die große Vielfalt an Netzwerkeigenschaften für jeden spezifischen Anwendungsfall. 

Automatisierte Abläufe: 5G erhöht die Anzahl vernetzter Endnutzergeräte, Knoten und Dienste innerhalb des Netzwerks erheblich. Die einzige praktische Methode, den Umfang und die Komplexität künftiger Cloud- und 5G-Netzwerke zu bewältigen, liegt in der Automatisierung des Betriebs, indem durch künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) kontinuierlich Wissen aufgebaut wird.

Network Slicing: Durch Network Slicing können mehrere unabhängige, ganzheitliche logische Netzwerke auf einer gemeinsam genutzten physischen Infrastruktur ausgeführt werden, wobei jeder einzelne Netzwerkanteil einen Quality of Service (QoS) für einen individuellen Dienst oder eine Anwendung bieten kann.

Telco-Cloud: Eine offene Telco-Cloud-Plattform hilft Service Providern, die Bindung an einen bestimmten Anbieter zu vermeiden. So können sie ein breites Ökosystem von Cloud-nativen Funktionen nutzen, um neue 5G-Anwendungen und -Dienste bereitzustellen.

Sicherheit: 5G, IoT, Network Slicing und Edge-Computing bieten neue Angriffsflächen. Ein vernetzter Sicherheitsansatz ist vollständig bedrohungsbewusst, da er einen ganzheitlichen Blick auf das Netzwerk und sein externes Ökosystem wirft, und die Sicherheitsrichtlinien im gesamten Netzwerk dynamisch anpasst und durchsetzt.

Welche 5G-Technologie, -Lösungen und -Produkte bietet Juniper an?

Juniper liefert Service Providern die wesentlichen Bausteine für die geschäftliche Transformation mit 5G, indem wir neben unserem eigenen robusten Portfolio auch Lösungen unserer strategischen Partner anbieten.

  • Äußerst skalierbare IP-Fabric mit Network Slicing
  • Plattform mit Cloud-Priorität
  • Verteilte Edge-Cloud
  • Automatisierte Abläufe
  • Juniper Connected Security

Ressourcen

5G alleine ist nicht genug

Juniper bietet die richtigen Bausteine für eine Neuausrichtung der Service-Provider-Branche im Zeitalter von Clouds, 5G und KI. Mit diesen drei Bausteinen unterstützt Juniper Unternehmen bei der Modernisierung drei zentraler Bereiche: Netzwerkarchitektur, betriebswirtschaftliche Anforderungen und Serviceerfahrung.