Spital Operationssaal

Operieren mithilfe von Virtual Reality? 5G bietet auch in der Medizin neue Anwendungsmöglichkeiten. (Foto: iStock)

5G generiert Fortschritt

Der neue Mobilfunkstandard 5G bietet weit mehr als «nur» schnelleren Internet-Zugang und höhere ­Download-Raten. Er ermöglicht völlig neue Anwendungen und Technologien in verschiedenen Bereichen.

Seit 2019 ist 5G auch in der Schweiz ver­fügbar, bis Ende letzten Jahres konnten die Anbieter Swisscom und Sunrise etwa 90 Prozent der Bevölkerung damit versorgen. Dabei handelt es sich aber noch nicht um ein klassisches Mobilfunknetz, sondern um ein Angebot für die statische Nutzung über 5G-Router. So können auch Kunden von schnellem Internet profitieren, die noch nicht ans Glasfasernetz angebunden sind. Der Ausbau des mobilen Netzes dürfte hingegen aufgrund der langwierigen Bewilligungsverfahren für und Einsprachen gegen den Neu- und Umbau von Antennen sowie der anspruchsvollen Topografie des Landes noch andauern.

Das vernetzte Verkehrssystem

Wenn der neue Standard eines Tages ­tatsächlich auch mobil verfügbar ist, bietet er aber nicht nur eine schnellere Datenübertragung – der Nutzen geht weit darüber hinaus. In unterschiedlichen Bereichen ermöglicht es der neue Standard, ­bestehende Anwendungen weiterzuentwickeln und neue Technologien zu ­etablieren. Autonomes Fahren zum Beispiel ist uns seit Längerem ein Begriff. Funktionen wie die automatische Einparkhilfe oder der Spurhalteassistent gehören in neueren Fahrzeugen bereits zur Standardausstattung. Die Technik und die Gesetzgebung sind aber noch nicht so weit, dass Autos vollkommen eigenständig fahren können und dürfen.

Um das Potenzial des autonomen Fahrens voll ausschöpfen zu können, müssen die Fahrzeuge in Zukunft miteinander vernetzt sein. Sie können dadurch beispielsweise in kleineren Abständen zueinander fahren und so die Kapazität der Infrastruktur erhöhen. Dies bedingt aber, dass die ­Datenübertragung zwischen den Autos ­extrem schnell ist. Ein Beispiel: Wenn Auto A bremst, muss das dahinter fahrende Auto B diese Information zeitgleich erhalten, damit es rechtzeitig ebenfalls eine ­Bremsung einleiten kann.

Das ist nur mit einem zuverlässigen und sehr reaktionsschnellen Netz möglich. 5G ermöglicht ebendies, weil die sogenannte Latenz- bzw. Verzögerungszeit nur noch bei einer Millisekunde liegt. Zum Vergleich: Ein menschlicher Wimpernschlag dauert im Schnitt rund 350 Millisekunden. Mit 5G können Informationen also in so kurzer Zeit zwischen zwei Endgeräten übermittelt werden, dass man von einer Echtzeitübertragung sprechen kann.

Der Chirurg mit der VR-Brille

Die tiefere Latenzzeit ist aber nur einer der Vorteile von 5G. Damit der Download von Videos mit 4K oder gar 8K (horizontale Bildauflösung von 4000 bzw. 8000 Pixeln) in vernünftiger Zeit möglich ist, benötigt das Mobilfunknetz eine hohe Bandbreite. Dieser als «Enhanced Mobile Broadband» (eMBB) bezeichnete Einsatzbereich ­erreicht bei 5G eine Datenrate von bis zu 20 Gbit/s.

Das ist nochmals deutlich schneller als bei der Vorgängergeneration 4G, womit auch Anwendungen wie Virtual oder Augmented Reality über eine mobile Datenverbindung darstellbar sind. Dadurch können VR und AR neue Einsatzgebiete erschliessen, etwa indem sie Handwerker bei Reparaturen oder einen Chirurgen im Operationssaal unterstützen. In der ­Ausbildung von Chirurgen werden VR und AR bereits eingesetzt. Mit der verbesserten Datenrate von 5G dürfte die Anwendung auch die notwendige Zuverlässigkeit ­haben, um bei realen Operationen zu «assistieren».

Die Vernetzung der Maschinen

Das mobile Datennetz hat dazu beigetragen, dass sich Menschen immer stärker ver­netzten. Mit 5G rückt nun die Verbindung von Geräten und Maschinen in den Mittelpunkt, das sogenannte Internet of Things (IoT). Ein möglicher Einsatzbereich dafür ist der Haushalt, wo man die Vernetzung unter dem Begriff «Smart Home» zusammenfasst. Im Prinzip können schon heute die Heizung, die Beleuchtung oder die Überwachungsanlage über eine App gesteuert werden.

5G erleichtert es, Geräte auch untereinander zu vernetzen, sodass sie ohne menschliches Zutun miteinander interagieren. Ein Beispiel: Wenn die Sonne aufgeht, fahren die Storen dank entsprechender Sensoren automatisch hoch und melden zugleich der Beleuchtung, dass diese reduziert oder ausgeschaltet werden kann. Sofern der neue Standard richtig eingesetzt wird, kann er also auch zur Energieeffizienz beitragen.

Daneben sind vernetzte Maschinen aber auch für die industrielle Fertigung relevant: Das IoT sorgt für eine weitergehende ­Automatisierung von Produktionsabläufen (Industrie 4.0). Ein System von Sensoren kann so beispielsweise überwachen, ob bei der Herstellung alles reibungslos funktioniert – und wenn nötig dank der Echtzeitübertragung rechtzeitig eingreifen.

Bei diesen Einsatzgebieten ist entscheidend, dass das mobile Netz eine grosse Anzahl miteinander vernetzter Geräte managen kann. Die Übertragungstechnik muss dabei nicht nur zuverlässig und schnell sein, sondern auch möglichst energieeffizient. Auch in dieser Hinsicht leistet 5G deutlich mehr als die Vorgänger-Standards und ermöglicht so die «Geburt» neuer Anwendungen.