5G Grundwissen, Chancen und Risiken

5G Grundwissen, Chancen und Risiken

5G breitet sich mit rasanter Geschwindigkeit aus und ist nahezu unaufhaltbar. Während Kritiker von 5G sich große Sorgen um die Gesundheit aufgrund der Belastung von elektromagnetischen Feldern machen, sehen die Befürworter innovative und vielversprechende Chancen, die mit der neuen Generation des Mobilfunks einhergehen.  Laut Aussagen von führenden Tech-Experten und Forschern stehen wir erneut vor einer neuen industriellen Revolution, da 5G eine disruptive Technologie ist.  Mit 5G lassen sich Maschinen und intelligente Geräte vernetzen sowie Kundenerlebnisse wie z.B. Augmented Reality Spiele ausbauen.  Um 5G besser zu verstehen und die damit verbundenen Chancen und Risiken zu erkennen, werden im Folgenden die wichtigsten Fragen rund um 5G beantwortet. 

Was bedeutet 5G?

5G stellt die fünfte Generation des Mobilfunks dar, die mit der Lizenzvergabe im Jahr 2020 ausgebaut wird und der Industrie geöffnet wird.

Wie schnell ist 5G und was ist das Besondere an 5G? 

5G arbeitet mit einem 5Ghz Signal und ermöglicht eine Geschwindigkeit von 1GBit/s für dutzende Verbindungen. Laut dem chinesischen Konzern Huawei ist 5G einhundert Mal schneller als das 4G LTE. Außerdem ermöglicht 5G ebenfalls für eine größere Reichweite, höhere Spektral- und Signal Effizienz und für eine viel kürzere Reaktionszeit.  Diese Veränderungen werden den dynamischen Aufbau und Betrieb von Kommunikationsnetzen sowie die sichere Vernetzung von Dingen und Menschen enorm vereinfachen. Last but not least, entstehen durch 5G in allen Branchen neue Geschäftsmodelle und Anwendungen, die im Folgenden detailliert erläutert werden.  

Welche Anwendungsbereiche gibt es bei 5G? 

Durch 5G entstehen neue Geschäftsmodelle in allen Branchen. Besonders in den folgenden drei Bereichen könnte 5G zukünftig eine große Bedeutung haben: 

  • Enhanced Mobile Broadband (eMBB) - Erweitertes mobiles Breitband 
  • Massive Internet of Things (MIoT) - Massives Internet der Dinge oder auch Massive Machine-type Communication (mMTC) genannt
  • Mission Critical IoT (Ultra-Reliable Low Latency Communications - uRLLC)

Beim erweiterten mobilen Breitband (eMBB), das zugleich einen neuen Anwendungsbereich darstellt, spielt die Datenmenge die pro Zeiteinheit eine wichtige Rolle, da diese eine enorm hohe Datenrate liefert, wie z.B. beim …

  • Video Streaming
  • Augmented Reality
  • D.h. Dienste mit hohen Breitbandanforderungen sind nun besser durchführbar.
  • Beim “Massive Internet of Things” oder “Machine-type Communication” ist man in der Lage die Daten von Millionen von Endgeräten wie Smartphones, Tablets, Laptops, Smart Devices über das Funknetz vernetzen. Konkret bedeutet dies, dass mittels Machine type Communication Low-Cost und Low-Energy Geräte effizient an verschiedenen Orten über das 5G Netz miteinander kommunizieren können.

Anwendungen: 

Umweltschutz und Landwirtschaft, wo mit Sensoren gearbeitet wird, um z.B. die Wasserqualität von Seen, Wildtiere, Flüssen oder das Wachstum von bestimmten Pflanzen oder die Luftverschmutzung in den Städten zu analysieren.  Diese energieeffiziente und drahtlose Übertragungstechnik ermöglicht eine stabile Kommunikation mit dem Netzwerk.

  • Smart Cities: Verbesserung der öffentlichen Verkehrsmittel wie Ampelsysteme, Verkehr in Echtzeit, autonome Personenbeförderungsmittel 
  • Logistik: Präzise und Echtzeitsteuerung der Logistikprozesse, intelligente Lagerlösung
  • Smart Agriculture: Geräte und Fahrzeuge überall und device unabhängig steuerbar - unbemannte Agrarmaschinen oder Feldroboter, automatische Bewässerungssysteme

Anwendungsgebiete des Mission Critical Communication (uRLLC) ist insbesondere die industrielle Fertigung. Insbesondere in der Industrie 4.0 kommunizieren Maschinen, Bauteile und Steuerungssoftware. Hier entstehen oftmals Verzögerungszeiten oder auch “Latenzzeiten” genannt, die man mit 5G auf 1 ms erheblich verkürzen könnte. Zudem könnte die Zuverlässigkeit der Gerätschaften durch Ultra Reliable und Low Latency Communications enorm gesteigert werden.

Weitere Anwendungen:

  • Autonomes Fahren (Busse, Autos, Straßenbahnen …)
  • Automatische Fahrassistenten 
  • Predictive Maintenance (proaktive Instandhaltung von Maschinen und Anlagen)
  • Car to Car Kommunikation (z.B. im Straßenverkehr in der Stadt oder auf der Autobahn). 

Hauptvorteile von 5G für private Kunden und die Industrie

Private Kunden:

  • Schnellere Datenübertragung 
  • Bessere und stabilere Verbindung in Streams, Video-Calls etc. 
  • Mehr Netzkapazitäten für Nutzung diverser Anwendungen
  • Kürzere Latenzzeiten
  • Vernetzung von Smart Devices
  • Neue Nutzungsszenarien: Konzerte, Fußballspiele virtuell übertragbar

Industrie:

  • Verbesserung der Automatisierungs- und Produktionsprozesse
  • Autonomes Fahren durch Echtzeitübertragung von Daten 

Nachteile von 5G auf die Gesellschaft

  • Gesundheitliche Folgen noch nicht gründlich erforscht
  • Abhängigkeit gegenüber dem Netz und den digitalen Anwendungen
  • Komplexität der Netze – Fehlerquellen schwerer auffindbar

Ist 5G sicher? 

  • Im Vergleich zu den vorherigen Mobilfunkgenerationen biete die 5G Technologie mehr Sicherheit.
  • 5G-Komponenten werden getrennt gesichert für den Bereich der kryptografischen Lösungen im Sinne des Datenschutzes. 
  • 5G gewährleistet vor allem Ausfallsicherheit. d.h., dass wenn eine Komponente nicht funktionstüchtig sein sollte, die anderen Komponenten geschützt werden.   

Welche Mittel/Tools werden verwendet für die Gewährleistung einer höheren Sicherheit?

  • Authentication Confirmation (AC) - Für mehr Sicherheit im Roaming sowie Ausfallsicherheit: Mittels AC sendet ihr smartes Gerät einen kryptographischen Beweis an ihrem Mobilfunkanbieter für die richtige Identifizierung des Anbieters.  
  • Verschlüsselung der International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
  • Während man bei den vorherigen Mobilfunkgenerationen ihre Langzeit Identität ohne Verschlüsselung übertragen konnten ist dies bei 5G anders, d.h. die Mobile Subscriber Identity wird nur noch verschlüsselt übermittelt. 

Sind die Strahlung ausgehend vom 5G-Netz gesundheitsschädlich?

  • 5G steht für höhere Geschwindigkeit, Stabilität und vor allem für höhere Frequenzen durch den Aufbau der neuen Sendemasten. 
  • Diskussionen über die gesundheitlichen Folgen von elektromagnetischen Strahlungen gab es bereits vor der 5G Technologie, welche jedoch im Rahmen der neuen Technologie wieder entfacht worden ist. 

Allgemein gilt: Je höher die Frequenz, desto höher die Reichweite. Die 5G-Frequenz beträgt in Durchschnitt etwa 2 bis 3,7 Gigahertz, die sogar bis 60 Gigahertz reichen und welche im Vergleich zum bisherigen Mobilfunknetz von 2,6 Ghz eine enorme Steigung.  Außerdem lassen sich 5G Sendestationen nicht nur auf Dächern, wie man es von den “alten” Sendemasten kennt, positionieren, sondern auch an Bushaltestellen, Wänden, Laternen etc.  Dies resultiert in einer höhere Strahlenbelastung für die Menschen, da mit dem 5G-Netz die Strahlung in den Funkzellen anders verteilt wird. Während die Netzbetreiber von keiner Gefahr ausgehen, da man mit Höchstgrenzen an Strahlenbelastung den User schützen möchte, bleibt glaubwürdigkeit dieser These fragwürdig ohne Langzeitstudien.

Was ist die elektromagnetische Strahlung?

Mobilfunkstrahlung ist nichts anderes als elektromagnetische Strahlung, die wir bereits von der Mikrowelle kennen.  Im Vergleich zur Röntgenstrahlung oder der Radioaktivität ist sie nicht ionisierend. Das heißt, dass die Energie in Ihnen für eine Erbgutschädigung nicht ausreicht. Je niedriger die Frequenz, desto weniger tief das Eindringen der Strahlen in die Materie. Es gibt zahlreiche Vermutungen, dass die Elektromagnetische Strahlung etliche Erkrankungen und Komplikationen (Fruchtbarkeitsschädigung, Verhaltensstörungen bei Kindern, Stoffwechselstörungen bei Tieren) auslösen, jedoch sind diese noch nicht bewiesen und somit nicht aussagekräftig. 

Ist die elektromagnetische Strahlung krebserregend?

Dennoch könnte die Strahlung gesundheitliche Folgen haben, da Strahlung unterschiedlich tief in das Gewebe und in Materialien eindringen kann. Die Strahlung bringt Wassermoleküle in Schwingung wodurch die Zellen und das Gewebe erwärmt wird. Nicht zuletzt wurde 2011 von der Internationalen Agentur für Krebsforschung die Mobilfunkstrahlung als “potenziell krebserregend” eingestuft.  Auf der anderen Seite hat die WHO und das Bundesamt für Strahlenschutz keinen Zusammenhang zwischen Handystrahlung und der Häufigkeit von Krebserkrankungen feststellen können.  Zum jetzigen Zeitpunkt sind die gesundheitlichen Effekte von dem 5G-Netzwerk noch nicht bekannt. Diese können nur über Langzeitstudien ermittelt werden.

Wie kann man sich vor der Strahlung schützen?

Da die Emissionen ausgehend von den eigenen Endgeräten wesentlich stärker sind als viele anderen Strahlungsquellen wie Mobilfunkstationen und Sendemasten, unabhängig von 5G, sollte man genügend Abstand halten.  Übrigens werden Sendemasten für den Mobilfunk nicht als Gesundheitsrisiko angesehen, da sie meist viel weiter entfernt sind und die Strahlung mit dem Quadrat der Entfernung abnehmen. 

Weitere nützliche Tipps wären:

  • Handy ausschalten  
  • Vor dem Schlafen das Handy auf Flugmodus einstellen
  • Handy möglichst weit weg vom Körper tragen, also möglichst nicht in die Hosentasche!

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