5G R16 erfüllt Industrie-Versprechen

Beim neuen Mobilfunkstandard 5G stand von vornherein nicht die Telefonie, sondern die Datenübertragung für professionelle Anwender im Mittelpunkt der Entwicklung. Von den angekündigten Vorteilen wurde bislang jedoch erst ein Teil umgesetzt. Mit Release 16 (5G R16), das jetzt langsam in den Markt kommt, löst der Standard einige seiner Versprechen gegenüber der Industrie ein.

Die Weiterentwicklung des Mobilfunks liegt zwar in den Händen der Technikanbieter. Das Standardisierungsgremium 3GPP sorgt jedoch in zahlreichen Arbeitsgruppen dafür, dass zum einen die Interessen von Anbietern und Anwendern berücksichtigt werden, zum anderen die Interoperabilität zwischen Funktechnik und Endgeräten gewährleistet wird. Die so entwickelten technischen Definitionen werden jeweils in großen Releases zusammengefasst, die aufsteigend nummeriert sind. So war 3GPP Release 8 die erste Definition des LTE-Mobilfunks, mit Release 10 kam die Erweiterung zu LTE Advanced und mit Release 15 begann die Ära von 5G.

Release 16 ist damit die erste Weiterentwicklung des 5G-Standards. Sie wurde im Sommer 2020 abgeschlossen, letzte Ausarbeitungen zur technischen Umsetzung zogen sich bis in den Herbst des gleichen Jahres. Arbeitsunterbrechungen durch Lockdowns, gestörte Lieferketten und Engpässe in der Chipproduktion als Folge der weltweiten Corona-Pandemie haben dazu geführt, dass die Modemchips für 5G R16 erst jetzt in ausreichenden Stückzahlen verfügbar sind, so dass bis Ende des Jahres Com-Platinen und 5G-Router damit ausgestattet werden können.

Das sind gute Nachrichten für alle, die 5G im industriellen Umfeld einsetzen wollen. Automobilhersteller sowie Transport und Logistik sind die Branchen, die laut TecFutures loT CSP Survey 2022 am meisten Interesse an 5G-Campusnetzen zeigen. Sie können beispielsweise von folgenden Neuerungen profitieren:

• Integrierte IoT-Services: Wide-Area-Netzwerkdienste wie Narrowband-IoT (NB-IoT) und enhanced Machine Type Communication (eMTC) sind jetzt auch für 5G definiert.
• Zusätzliche LAN-artige Services: Mit Release 16 werden Funktionen integriert, die typischerweise in LANs und VPNs zu finden sind. Sie vereinfachen das Nutzermanagement, ermöglichen optimiertes Routing und verbessern insgesamt Performance, Fernzugriff, Mobilität sowie die Sicherheit des 5G-Netzwerks.
• Unterstützung für TSN: Die Zeitsynchronisierung für Time Sensitive Networking (TSN) wird ins 5G-Netz integriert, TSN- Netzelemente wie UE, gNB, UPF, NW-TT und DS-TTs werden mit der internen 5G-Systemuhr (5G grandmaster clock) synchronisiert.
• Einfachere Verwaltung von Campusnetzen: Eine Reihe von Funktionen vereinfacht die Einrichtung und den Betrieb von Non-Public Networks (NPN), sowohl eigenständige Campusnetze als auch hybride Public / Private Networks.
• Nutzung von Nicht-lizenziertem Spektrum: Einsatz sowohl in frei verfügbaren Frequenzbereichen als auch Mischbetrieb von lizenziertem und nicht-lizenziertem Spektrum (License Assisted Access, LAA).
• Integrated Access Backhaul (IAB): Verlängerung der Reichweite eines 5G-Netzes ähnlich dem Prinzip eines WLAN-Repeaters. Die Funkzellen werden dabei nur mittels 5G-Funk miteinander verbunden.

Darüber hinaus gibt es auch einige Verbesserungen bereits vorhandener Funktionen, die mit 5G Release 16 Einzug halten, unter anderem:

• Enhanced URLLC: Die Zuverlässigkeit der Verbindung steigt um eine Größenordnung auf 6×9, nun also 99,9999 Prozent.
• Optimiertes MIMO: 5G R16 unterstützt MIMO Rank 4, reduziert den Overhead, ermöglicht die Kommunikation mit mehreren Basisstationen und erhöht allgemein das Signalverhalten und die Reichweite.
• Verbesserte Positionsbestimmung: Der Standard R16 verlangt eine Genauigkeit von mindestens 3m indoor und 10 m outdoor (für 80 Prozent der Messungen); im bereits fixierten Release 17 sind jeweils 1 m (in- und outdoor) für 90 Prozent der Fälle gesetzt.
• Höhere Energie-Effizienz: diese soll beispielsweise batteriebetriebenen Sensoren zugutekommen.
• Erweiterte Funktionen zum Network Slicing: Sie sollen das Anbieten, die Überwachung und die Abrechnung von Network Slicing vereinfachen und damit Business-Modelle wie Network Slicing as a Service (NSaaS) oder B2B2X (Business to Business to Everyone) ermöglichen.

Einen vollständigen Überblick liefert das Standardisierungsgremium 3GPP auf seiner Themenseite zum Release 16.

Die Entwicklung geht derweil natürlich weiter. Die letzten Arbeiten zu Release 17 wurden im Herbst 2022 abgeschlossen. Daraus resultierende Modem-Chips werden jedoch erst für Mitte bis Ende 2024 erwartet. Aktuell in Arbeit sind die Standardisierungen für Release 18. Für Release 19 wurde bereits ein Arbeitsplan erstellt – die damit verbundenen umfangreichen Neuerungen, die eine Erweiterung zu „5G Advanced“ begründen, sind jedoch noch vier bis fünf Jahre von der Marktreife entfernt. Das darauf folgende 6G wird nicht vor 2030 Realität.

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