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Am 26. Novmeber hat die Bundesnetzagentur die Regeln für die Vergabe der 5G-Netzfregquenzen festgelegt.
Im Vorfeld dieser Entscheidung wurden die tollsten Erwartungen über 5G verbreitet, dass 5G die Zukunft schlechthin ist und ohne 5G Dinge wie autonomes Fahren, Industrie 4.0 und was nicht sonst noch alles nicht möglich ist.
Versteigert werden Frequenzen im 2 GHz Band (1920 MHz bis 1980 MHz und 2110 MHz bis 2170 MHz) und im 3,6 GHh Band (3400 MHz bis 3700 MHz). Die Frequenzen im 2 GHz Band werden zwar nächstes Jahr schon versteigert, sind aber erst ab 2025 frei, da es sich hier um die im Jahr 2000 vergebenen UMTS-Frequenzen handelt, deren Nutzung erst im Jahr 2025 ausläuft.

Die Entscheidung der Bundesnetzagentur war insofern spannend als sie die Mindesanforderungen für den 5G Netzaufbau betrifft. Die Anforderung, dass 5G Flächendeckend eingeführt werden muss, wie vielfach gefordert worden war, wurde in die Vergaberegeln nicht aufgenommen. Die Mindestanforderung für den 5G Netzaufbau sind aber dennoch sehr hoch. Wer eine Lizenz im 3,6 GHz Band ersteigert muss die folgenden Versorungsauflagen einhalten:

– bis Ende 2022 mindestens 98% der Haushalte je Bundeslandmit mit mindestens 100 Mbit/s,
– bis Ende 2022 alle Bundesautobahnen mit mindestens 100 Mbit/s und höchstens 10 Millisekunden Latenz,
– bis Ende 2022 die Bundesstraßen mit Verbindungsfunktionsstufen 0 /1 mit mindestens 100 Mbit/s und höchstens 10 Millisekunden Latenz,
– bis Ende 2024 alle übrigen Bundesstraßen mit mindestens 100 Mbit/s und höchstens 10 Millisekunden Latenz,
– bis Ende 2024 alle Landes-und Staatsstraßen mit mindestens 50 Mbit/s,
– bis Ende 2024 die Seehäfen sowie das Kernnetz der Wasserstraßen im Binnenbereichmit mindestens 50 Mbit/s,
– bis Ende 2022 die Schienenwege mit mehr als 2.000 Fahrgästen pro Tag mit mindestens 100 Mbit/s,
– bis Ende 2024 alle übrigen Schienenwege mit mindestens 50 Mbit/s

Massiver Ausbau der Sendekapazität

Faktisch bedeutet dies einen massiven Ausbau der Sendekapazität entweder durch Aufrüsten der existierenden Basisstationen mit 5G Antennen oder durch Erstellen neuer Sendemasten.
Zu bedenken ist dabei, dass der Frequenzbereich von 3,6 GHz sich von den Ausbreitungseigenschaften deutlich von den Ausbreitungseigenschaften etwa im D-Netz Band bei 900 MHz unterscheidet. Die Dämpfung der Strahlung beim Durchtritt durch massive Baustoffe ist bei 3,6 GHz deutlich höher als bei 900 MHz.

Einige Beispiele:
Hochlochziegel (1200 kg/m2) 24,5 cm: bei 900 MHz Dämpfung ca 50. %, bei 3,6 GHz Dämpfung ca. 99 %
Kalksandstein (1800 kg/m2) 24 cm: bei 900 MHz Dämpfung ca. 65 %, bei 3,6 GHz Dämpfung ca. 96 %
Stahlbeton angetrocknet (2400 kg/m2) 16 cm: bei 900 MHz Dämpfung ca. 75 %, bei 3,6 GHz Dämfung ca. 97 %
(Quelle: Peter Pauli, Dietrich Moldan – Reduzierung hochfrequenter Strahlung im Bauwesen ISBN 978-3-9814025-9-9)

Das bedeutet, wenn man mit den bestehenden Senderstandorten für 3,6 GHz die selbe Abdeckung erreichen will wie für 900 GHz dann geht dies nur mit einer massiven Erhöhung der Sendeleistung. Dort wo man heute schon 10.000 Mikrowatt je Quadratmeter messen kann, könnten es mit 5G bald 100.000 Mikrowatt je Quadratmeter sein. Damit wäre der in der Schweiz gültige Grenzwert erreicht (vom in Deutschlan gültigen Grenzwert zu sprechen ist Sinnlos).
Neue Antennen und neue Standorte für 5G bis 2022 einzurichten dürfte für die 3 Mobilfunkversorger die wohl auch bei der 5G Auktion unter sich bleiben werden (Telekom, Telefonica (02) und Vodaphone) eine Umplanung bei den Investitionen erfordern. Der Ausbau der 4G LTE Versorgung und der Ausbau des Glasfasernetzes könnten zurückgestellt werden um Mittel für den 5G Ausbau freizumachen. Für die Mobilfunknutzer würde das nicht ein Fortschritt sondern ein Rückschritt sein, denn der Ausbau des 4G Netzes kommt schon heute kaum mit der Steigerung des Bedarfs mit. Immer mehr Mobilfunknutzer, die immer mehr datenintensive Dienste nutzen (vor allem Videos streamen, am besten in HD) bringen die Netze in den Ballungsräumen schon heute an den Rand der Kapazität.

Kann 5G eigentlich liefern was versprochen wird ?

5G wird gemeinhin als „schnelles Internet“ bezeichnet. Schnell kann zwei verschiedene Dinge bedeuten: schnelle Reaktionszeit und hohe Datenrate.
Zur Datenrate von 5G kann man teilweise astronomische Zahlen lesen wie 10 GBit / Sekunde oder noch mehr. Aber unter 5G wird nicht überall das selbe Verstanden und die Frequenzbereiche für LTE reichen je nach Land oder Testinstallation von 3,4 GHz bis zu 75 GHz. Wenn man sich auf den Frequenzband von 3,6 GHz konzentriert, dann ist die Frage, warum 5G schneller sein sollte als die neuste Version des LTE-Standards. Auch für den neusten LTE-Standard der 2018 verfügbar ist werden Datenraten von bis zu 1000 MBit / Sekunde genannt.

Als Messwert für die Datenrate wird üblicherweise die Download-Geschwindigkeit genannt, die man auf dem Handy leicht ermitteln kann. Die Downloadgeschwindigkeit ergibt sich aus 2 Parametern: 1. der genutzen Bandbreite und 2. der spektralen Effizienz der Übertragungstechnik. Die Spektrale Effizienz wurde schon bei 4G dadurch optimiert, dass 2 Modulationsverfahren kombiniert werden. Bei LTE wird bei guten Empfangsbedingungen auch die Amplitude der Strahlung moduliert so wie früher beim Mittelwellenradio. Für die biologischen Wirkung der Strahlung bedeutet die Amplitudenmodulation ein zusätzliches Wirkungspotential das eigentlich besser vermieden werden sollte. 5G wird prinzipiell dieselbe Übertragungstechnik nutzen wie 4G also kann höchstens die höhere Frequenz für eine höhere spektrale Effizienz sorgen. Im Gegensatz zu LTE im 2,6 GHz Band wären das vielleicht 20 %. Also kann der Grossteil der verprochenen Geschwindigkeitssteigerung nur aus der Erhöhgung der genutzten Bandbreite kommen.

Alle Frequenzbänder unter 3,4 GHz die gegenwärtig für Mobilfunk vergeben wurden, haben zusammen eine Bandbreite von ca. 650 MHz. Neu versteigert werden die Frequenzen von 3,4 GHz bis 3,7 GHz, das bedeutet zusammen 300 MHz. Die Total verfügbare Bandbreite für Mobilfunk erhöht sich mit dem 3,6 GHz Band für 5G also um knapp 50%. Das ist auch kein Wert, der die astronomischen Erwartungen bei den Download-Geschwindigkeit erklären könnte.
Die Rechnung mit der man auf Downloadgeschwindigkeiten von 800 MBit/Sekunde kommt, kann sicher aufgehen wenn man das Netz für sich alleine hat. Sobald aber viele Nutzer um Netzkapazität konkurrieren bleibt für jeden einzelnen Nutzer halt nur ein Bruchteil der maximalen Downloadrate übrig.
In diesem Zusammenhang ist es Rätselhaft, wie die Bundesnetzagentur die Einhaltung der Auflagen zur Datenübertragungsrate messen will: wie und wann will man messen ? 100 MBit/s nachts um 3 sind etwas ganz anderes als 100 MBit/s nachmittags um 3.

Die zweite Bedeutung von Schnell heisst schnelle Reaktionszeit oder geringe Latenzzeit. Das bedeutet man misst wie schnell eine Anfrage im Mobilfunknetz beantwortet wird. Hier wird bei 5G von Latenzzeiten bis herunter zu 1 Millisekunde gesprochen und die Ausschreibung der Bundesnetzagentur schreibt Latenzzeiten unter 10 Millisekunden vor. Die ist gegenüber LTE mit Latenzzeiten um die 80 Millisekunden tatsächlich eine deutliche Steigerung. Allerdings ist diese Steigerung für die grosse Masse der Anwender die das Internet zum Surfen und Video-Streamen nutzen ohne Relevanz.

Braucht man 5G für autonomens Fahren ?
Man hört immer wieder, das 5G eine Vorraussetzung für autonomes Fahren wäre, das ist Blödsinn.
Autonomes Fahren bedeutet, dass ein Fahrzeug mit Sensoren die Umwelt erfasst. Mit den gespeicherten Kartendaten und den Daten aus den GPS-Sensoren kann das Fahrzeug dann entscheiden wie schnell es in welche Richtung fährt. Es kann sicher Anwendungen von Funktechnik geben, mit denen ein autonom fahrendes Fahrzeug sich mit anderen Fahrzeugen koordiniert. Aber verlassen könnte man sich auf eine derartige Technik nur, wenn ALLE Fahrzeuge damit ausgestattet sind. Ein Fahrzeug zu bauen, das autonom unter den nächsten Traktor fährt, ist keine technische Herausforderung, Teslas können das heute schon.

Was wir für die Zukunft brauchen

Die Technik für die Versorgung von Haushalten mit schnellem Internet ist die Glasfaser. Dass die Bundesnetzagentur ein Versorgungsziel von 98 % der Haushalte mit 5G vorsieht ist Weltfremd, wozu soll ein Haushalt der eine wirklich schnelle Internetverbindung mit Glasfaser hat, zusätzlich mit 5G verbunden werden ?
Wir brauchen für die Zukunft in erster Linie eine Umwelt, in der Menschen leben können. Die Einführung von 5G wird die Funkbelastung in den Ballungsräumen massiv erhöhen. Die Zahl der Menschen, die schon heute unter der Funkbelastung leiden ist weit höher als die Zahl der Menschen, die wissen, dass sie unter Funkbelastung leiden. Die Strahlungsbelastung muss runter.