c't 8/2019
S. 62
Know-how
5G-Mobilfunk: Beispiele
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Spiele und VR

5G-Praxisbeispiel 1: VR und Gaming mit Edge-Computing

Für Echtzeit-Anwendungen wie Gaming und VR braucht man Edge-Computing – hier gehen die Datenpakete nicht über etliche Router in ein Rechenzentrum, sondern nur zur 5G-Basisstation um die Ecke.

Statt sich fette Workstations oder Gaming-PCs anzuschaffen, bietet Cloud-Computing auch für Privatanwender praktische Alternativen: Man benötigt nur noch ein relativ „dummes“ Display und Eingabegeräte, die Rechen- und Grafikpower kommt übers Netz. Allerdings müssen die Eingabebefehle erstmal in ein Rechenzentrum gesendet, dort verarbeitet und die Bilder wieder zurückgeschickt werden. Das dauert oft dutzende Millisekunden, was bei vielen Anwendungen schon zu viel ist. Beispielsweise bei VR-Headsets: Bei einer Kopfbewegung müssen die passenden Bilder möglichst verzögerungsfrei auf die Augen kommen, sonst setzt die berüchtigte Simulatorkrankheit ein: Das Gehirn bringt Kopfbewegungen und Bilder nicht in Einklang – und das schlägt auf den Magen.

Hier kommt 5G ins Spiel: Mobilfunkprovider planen, den Kunden Rechenkapazität zu verkaufen. Dazu installieren sie in den 5G-Basisstationen schnelle Server – vergleichbar mit herkömmlichen Cloud-Computing-Geräten. Der Unterschied ist die geringere Anzahl an Stationen zum Server: Statt über etliche Router hinweg zu einem Rechenzentrum, müssen die Daten nur kurz durch die Luft zur nächsten Basisstation reisen. Da die Server am Rand des Netzes sind statt in der Mitte, bezeichnet man das Ganze als „Edge Computing“.

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Industrieanwendungen

5G-Praxisbeispiel 2: Maschinen steuern

Selbstfahrende Paletten oder sogar ganze Produktionsinseln bei Bosch-Rexrodt, Autos, die sich selbst Software aufspielen bei Volkswagen: Die Industrie freut sich auf 5G.

In Fabrikhallen verlässt man sich heutzutage noch auf viele Kabel. Was ganz schön ins Geld geht, denn die Industrie braucht langzeitstabile Verbindungen. Besonders an beweglichen Teilen bedeutet das häufigen Kabelaustausch; und das ist ein Problem, denn während neue Strippen installiert werden, muss die Produktionsanlage häufig abgeschaltet werden. Das kostet.

Der Hauptgrund für die Entkabelung ist aber nicht der Maschinenausfall während der Zeit, in der ein defektes Kabel ersetzt wird, sondern die komplette Kabelunabhängigkeit, die freie Bewegung im Raum ermöglicht. Einen mobilen Roboter kann man zudem leichter programmieren. Und man kann ihm Kunststücke beibringen, die ein verkabelter Roboter nie ausführen kann.

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Schwarmsicherheit

5G-Anwendungsbeispiel 3: Auto

Miteinander vernetzte Autos sollen mehr Sicherheit und besseren Verkehrsfluss bringen. In manchen Konzernen blühen aber auch schon Ideen, wie sie mit Vernetzung Geld verdienen könnten.

Die Autovernetzung ist ein Plan, der in Asien schon teils umgesetzt wird und in Europa kurz vor der Reife steht. Sie soll zunächst die Sicherheit erhöhen – Fahrzeuge, die untereinander wesentliche Betriebsparameter und Sensordaten austauschen, erkennen Kollisionskurse und vermeiden Zusammenstöße oder nutzen Geschwindigkeitsdaten kooperativ für sichere Überholmanöver. Weil die Signallaufzeiten sehr kurz sind (unter 20 ms), können sich zum Beispiel bis zu drei Autos Stoßstange an Stoßstange zum spritsparenden Konvoi zusammenschließen. Für derartige Anwendungen steht weltweit das Funkband bei 5,9 GHz bereit. Bisher gibt es dafür zwei inkompatible Funkverfahren: Die ältere WLAN-ähnliche IEEE-Spezifikation 802.11p und die 2017 verabschiedete LTE-Sezifikation Cellular- Vehicle-to-Vehicle (Fahrzeug-zu-Fahrzeug, C-V2V). Die EU-Kommission setzt auf 802.11p, die Autoindustrie, USA und China auf C-V2X.

Beide arbeiten ohne SIM-Karte; 11p überbrückt einige Hundert Meter, V2V etwas mehr. V2V lässt sich aber im selben Funkmodul zusammen mit herkömmlichem, also SIM-Karten-gestützten LTE einbauen. So können Fahrzeuge per LTE-Netz Stau- oder Glatteiswarnungen aus größeren Distanzen beziehen – etwa für die Bremsbereitschaft oder zur Tempoanpassung. Denn das Auto von morgen verlässt das Werk mit bereits eingebautem Navi und kann einer Leitstelle sein Ziel mitteilen. Dabei sendet es aber auch Identitätsmerkmale mit. So könnte Toll-Collect automatisch abkassieren oder die Versicherung fahrstilabhängige Policen verkaufen. Werbenetzwerke träumen schon davon, dem Fahrer personalisierte Werbung ins Auto zu schicken.

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Schnelle Smartphones

5G-Anwendungsbeispiel 4: Smartphone

Noch gibt es kein Smartphone mit 5G zu kaufen, aber das wird sich im Lauf des Jahres ändern. Warum es sich nicht lohnt, einen Handykauf bis dahin aufzuschieben.

Schneller ist besser, das versprechen die Hersteller natürlich bei jeder Komponente. Zudem soll 5G Edge-Computing bringen, also das Auslagern von Rechenkapazität ins Mobilfunknetz – das soll auch billige Handys spiele- und sogar VR-tauglich machen. 5G müsse ein zukunftsfähiges Smartphone also haben. Praktisch jeder Hersteller hat ein Modell mit 5G angekündigt, vor allem im hochpreisigen Segment werden sie anfangs zu finden sein. Das Versprechen von günstigen Gaming-Smartphones erfüllt sich also bis auf Weiteres nicht. Zudem ist unklar, wie attraktiv Edge-Gaming ist, wenn man dazu ständig im 5G-Netz eingebucht sein muss, statt sein heimisches WLAN zu nutzen – darüber dürften sich vor allem die Mobilfunkprovider freuen.

Internetverbindungen mit 5G dürften sich etwas schneller anfühlen, aber der Schritt ist kleiner als von UMTS/HSPA zu LTE. Fürs Videostreaming ist LTE schnell genug: Ein Ultra-HD-Stream (4K, HDR, Surround) benötigt 16 MBit/s, was schon ein einzelner ländlicher LTE-Stream (800 MHz, 50 bis 75 MBit/s) wuppt, wenn die Zelle nicht überlastet ist. Vielen Nutzern dürfte Full-HD-Filme fürs Smartphone-Display genügen, was keine 5 MBit/s und damit nichtmal LTE benötigt. Eher profitiert von 5G, wer häufig einen schnellen Upstream benötigt (etwa für selbstgedrehte Videos), große Downloads tätigt oder sein Notebook tethert; anfangs dürften zudem die Zellen weniger überlastet sein als die 3G- und 4G-Zellen. Wie bei LTE muss es natürlich der Vertrag samt Inklusivvolumen hergeben.

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