5G und seine Chancen für Städte

Autonomes Fahren, Drohnen, Busse und Bahnen ohne menschliche Fahrer*innen und so vieles mehr. Der neue Mobilfunkstandard 5G verspricht vieles und nachdem deutsche Städte inzwischen auch vermehrt in den Genuss von 5G kommen, wir aber noch keine Paketlieferdrohnen am Himmel oder Pflegeroboter im Einsatz sehen, wollen wir über die noch nicht gehobenen Chancen der fünften Generation des Mobilfunknetzes aufklären.

Grundsätzlich kann man sagen, dass der größte Vorteil von 5G in der Datenrate von bis zu zehn Gigabit pro Sekunde und einer möglichen Latenzzeit von weniger als einer Millisekunde besteht. Mit diesen Werten kann der Otto Normalverbraucher nun zwar relativ wenig anfangen, man darf aber nicht außer Acht lassen, wie wichtig mobiles Internet inzwischen nicht nur für Smartphones, sondern eben auch für das vernetzte Leben im Allgemeinen ist. Das inkludiert natürlich das Thema Smart Living und Smart Cities genauso wie die Bereiche Mobilität, Logistik und maschinelle Kommunikation. Die bisherigen Standards 2G, 3G und 4G sind vielen Menschen bereits bekannt und wer kennt nicht das Problem, wenn man dank einer 3G-Verbindung plötzlich kaum mehr eine mobile Website auf dem Smartphone-Display geladen bekommt? Wohl dem, der dank seines Mobilfunknetzanbieters mehr oder weniger (und auch meist nur in Städten) auf 4G oder LTE zugreifen kann. Für das Surfen, Streamen und die Nutzung von Messenger-Diensten reicht 4G in aller Regel mehr als aus. An dieser Stelle sei einmal mit dem Irrtum aufgeräumt, dass 4G und LTE das gleiche sind. Tatsächlich wurde der bisherige Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) als Bestandteil der dritten Mobilfunkgeneration 3G eingeführt und erfüllt aus technologischer Sicht nicht die Standards von 4G. Unter Fachleuten wird LTE deshalb gerne als „3.9G“ bezeichnet. Eben jenes 4G bekam jedoch das sogenannte LTE advanced spendiert, mit dem bis zu 1.000 Mbit/s Downloadrate möglich wäre.

5G soll all die Limitierungen in puncto Datenraten nun aushebeln. So spricht man im Zusammenhang mit 5G oft von Echtzeit-Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen. Das freut in erster Linie die Industrie 4.0 und natürlich all jene, die in Städten operieren. Große Städte wurden natürlich zuerst mit 5G versorgt. Dabei sollte man wissen, dass das Thema mit der 5G-Abdeckung gar nicht so einfach war und nach wie vor ist. Die Frequenzen der bisherigen Mobilfunknetze lagen allesamt unter 2,6 Gigahertz (GHz). 5G siedelt sich jedoch im meist höheren Frequenzbereich von 2 bis 3,7 GHz an. Ein Problem an der Sache ist, dass höhere Frequenzen eine niedrigere Reichweite aufweisen. Dies hatte zur Folge, dass man nicht mehr nur mit den bereits bestehenden Funkmasten auskommen konnte und vor allem in Städten sehr viele zusätzliche Funkstandorte mit entsprechender Technik ausstatten musste, wie das Handelsblatt bereits 2020 berichtete. Sehr zum Leidwesen all jener Menschen, die sich von Mobilfunkstrahlung gefährdet sehen. Denn die Belastung steigt dadurch natürlich. Spannend an der Sache ist auch, dass 5G schon von einer normalen Hauswand so stark geschwächt werden kann, dass der Vorteil zu 4G kaum noch erkennbar zu sein scheint.

Nachdem wir nun etwas über die Entstehung und Hintergründe der fünften Generation gesprochen haben, widmen wir uns doch mal den wirklich spannenden Themen: Nutzen und Sicherheit. Was bringt 5G großen Städten?

Elon Musk ist in letzter Zeit mehr durch zweifelhafte Tweets und das Twitter-Chaos ins Rampenlicht gerückt. Dabei vergisst man schnell sein Elektroautounternehmen Tesla. Tesla ist eines der führenden Unternehmen in Bezug auf autonomes Fahren. Zahlreiche Probleme der Vergangenheit lassen sich anscheinend auf fehlende Datenraten zurückführen. 5G bietet Unternehmen wie Tesla aber auch allen anderen Verkehrsteilnehmer*innen, die auf autonomes Fahren setzen, ganz neue Möglichkeiten. Außerdem könnte man mithilfe von autonomen Fahrzeugen und eines republikweiten, flächendeckenden 5G-Netztes sowie durch KI-gesteuerte Systeme und Verkehrssteuerung viel CO₂ einsparen. Man stelle sich nur mal vor, dass das eigene Fahrzeug nach Eingabe des Zielorts automatisch die wirklich schnellste und emissionsärmste Route fährt und der gesamte Stadtverkehr per KI optimiert werden kann. Weniger Staus, weniger Emissionen und entspanntere Menschen, überall. Wäre das nicht was?

Mithilfe von 5G könnten Pakete in Zukunft per Drohnen ausgeliefert werden. Dann auch nicht mehr nur nach Hause, sondern vielleicht genau an den Ort, den man der Drohne als Empfänger Minuten vor der Ankunft mitteilt? Die gesamte Logistik profitiert ebenfalls vom neuen Standard. Logistiker*innen sprechen oft vom berühmten letzten Kilometer, der bekannterweise am teuersten ist. Mithilfe von Echtzeit-Kommunikation zwischen Maschinen könnte genau dieser letzte Kilometer, der in der Stadt auch schon mal sehr lang werden kann, deutlich effizienter gestaltet werden. Die Liste der Einsatzmöglichkeiten ist lang.

Einen weiteren wesentlichen Bereich, den sehr viele Menschen in Bezug von 5G allerdings nicht kennen, will ich aber nicht vorenthalten. Es geht um Sicherheit. 5G bietet drei zentrale sicherheitsrelevante Verbesserungen im Vergleich zu 4G. Der Sicherheitssoftwareanbeiter Kaspersky arbeitete diese Punkte nochmal heraus. Der erste Punkt bezieht sich auf die Verschlüsselung. Wo bei der Nutzung von 2G, 3G und 4G noch die Langzeitidentität der Teilnehmer*innen (IMSI – welche auf der jeweiligen SIM-Karte gespeichert ist) unverschlüsselt übertragen wurde, wird die Übertragung der IMSI über 5G nun verschlüsselt mitgeschickt. Außerdem – und da wären wir beim zweiten Punkt – werden alle Komponenten mit einer neuen kryptografischen Lösung getrennt voneinander gesichert. Im Falle einer Cyberattacke auf eine Komponente, bleiben andere Komponenten gesichert. Der abschließende Punkt bezieht sich auf die Nutzung von Roaming. Dank 5G kommt die Funktion Authentication Confirmation (AC) ins Spiel. Diese mit 5G eingeführte Funktion übermittelt einen kryptografischen Beweis der Identität eines Mobilfunkbetreibers an den ursprünglichen (heimischen) Mobilfunkbetreiber. Dadurch soll die Geräteidentität über den ursprünglichen Betreiber bestätigt werden. Auch hier geht es um eine präventive Maßnahme zum Schutz gegen Cyberattacken.

Das wesentliche Risiko von 5G liegt sicher in der zunehmenden Vernetzung unserer Städte. Je höher der Vernetzungsgrad von Smart Cities ist, desto größer das Risiko, von Cyberattacken flächendeckend lahmgelegt zu werden. Auch wenn 5G ansich sehr sicher ist, so sind es viele weitere Bereiche unserer Städte leider nicht. In Deutschland werden Städte oftmals mit sehr veralteter Hardware und wenig Schutzmaßnahmen digital über Wasser gehalten. Es scheint, nicht nur wegen dem Fachkräftemangel, an ausreichend Fachwissen beim Personal zu mangeln. Ein großes Problem ist sicher auch der sehr langsam agierende Verwaltungsapparat vieler Städte.

Nichtsdestotrotz wird 5G unser Zusammenleben beschleunigen. Dank 5G werden mehr Daten übertragen als jemals zuvor und mehr Systeme und KIs miteinander kommunizieren. Zurecht kann man hier von einer kleinen digitalen Revolution sprechen. Wer Teil davon sein will, muss sich allerdings mit einem modernen Endgerät ausrüsten. Seit 2020 werden mehr und mehr Smartphones mit entsprechender Technik ausgestattet. Nachdem 5G allerdings nicht abwärtskompatibel ist, können diese Geräte nicht auf die für 4G benötigte Technik verzichten. Kritiker*innen fürchten deshalb – und aufgrund der höheren Frequenzen – eine stärkere Gesundheitsbelastung durch Mobilfunkstrahlen. Losgetreten wurde diese Sorge vor allem durch eine 2011 veröffentlichte Schlussfolgerung einer Expert*innengruppe der WHO, die besagte, dass Mobilfunkstrahlung „möglicherweise krebserregend“ sein kann.

Diese Befürchtung konnte bis heute wissenschaftlich allerdings nicht bestätigt werden. So veröffentlichte beispielsweise das Forschungszentrum für elektromagnetische Umweltverträglichkeit der RWTH Aachen die Meldung, dass eine negative Strahlungs-Auswirkung auf den Menschen bislang nicht nachgewiesen werden konnte. Lediglich eine thermische Wirkung sei zu bemerken. Es wäre allerdings nicht das erste Mal, dass man erst lange Zeit nach Nutzung einer Technologie oder Innovation eine schädliche Wirkung wissenschaftlich nachweisen kann.

Festzuhalten ist, dass 5G unsere Städte besser vernetzen und die Basis vieler technologischer Innovationen darstellen wird. Auch wenn zusätzliche Funkmasten, höhere Frequenzen und die stellenweise Sorge bezüglich der Strahlung die Freude vielleicht hier und da trüben könnte, kommen wir einer vernetzten und wirklich effizient gesteuerten Stadt damit immer näher. Uns stehen also spannende Jahre bevor.

Wenn wir schon bei Tesla sind: Für sein Werk in Brandenburg sucht das Unternehmen dort nach Wasser und hat Pumpversuche gestartet. Mehr dazu hier: Tesla sucht in Brandenburg Wasser