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5G & 6G in Dresden: Mobilfunk der Zukunft

Wie die Stadt Dresden an der mobilen Zukunft forscht

In Dresden wird heute schon am Mobilfunknetz von morgen geforscht. Während aktuell 5G immer größere Verbreitung findet kümmert sich die Technische Universität bereits um den Nachfolger. Was bedeuten die neuen Standards für Wirtschaft und Industrie von morgen, neben Netzbetreibern, Handy-Anbietern und ihren Kunden? In der Schwerpunktforschung der TU werden dazu Antworten gefunden. Dresdner Wissenschaftler gestalten die Zukunft des Mobilfunks maßgeblich mit.

Schnelles Internet, hohe Datenraten, neue Technologien – Dresden ist die Wiege der topaktuellen Mobilfunk-Generation. 5G steht für weit mehr als schnelleres mobiles Internet. Die Datenübertragungsrate ist bis zu 100 Mal höher als bei 4G. So lassen sich nicht nur Musik, Filme oder Bilder online ohne Verzögerung auf das Smartphone downloaden.

5G ermöglicht außerdem die digitale Vernetzung und einen rasanten Datenaustausch. So unterstützt das Netz neue Anwendungsfelder und zukunftsweisende Technologien, leistet etwa einen wichtigen Beitrag in den Themengebieten Industrie 4.0, Smart Health, autonome Landwirtschaft, Stadtentwicklung, Internet of Things (IoT) und vielen mehr.

5G in Dresden: „Das ist einzigartig in Deutschland.“

Ein Interview mit Professor Fitzek, Leiter des "Deutschen Telekom-Lehrstuhls für Kommunikationsnetze" an der Technischen Universität Dresden.

Frank H.P. Fitzek ist Professor und der Leiter des „Deutschen Telekom-Lehrstuhls für Kommunikationsnetze“ an der Technischen Universität Dresden. Hier treibt er, vereint mit zahlreichen Experten, die 5G-Spitzenforschung für Deutschland und darüber hinaus voran. Im Gespräch sagt Fitzek, warum Dresden so wichtig für die Forschung am Mobilfunk ist und wie 5G die Wirtschaft verändern wird.

Herr Fitzek, wofür steht 5G?

FF: 5G ist ein Mobilfunkstandard der neuesten Generation, der fünften. Das heißt es gab vorher schon vier Generationen, die alle zehn Jahre neue Technologien geprägt haben. Aber immer in Hinblick darauf, wie Menschen miteinander kommunizieren oder wie Menschen Informationen aufnehmen. So hat uns die dritte und vierte Generation das mobile Internet gebracht, wie wir es heute kennen. 5G hat jedoch einen anderen Anspruch.

Und der wäre?

FF: Klar, wir können über 5G mit mehr Bandbreite kommunizieren und so schneller Musik runterladen. Der Fokus liegt jedoch mehr auf Maschinen. Die grundlegende Technologie, die dahintersteckt ist eine kurze Latenz, also eine geringere Verzögerung vom Netzwerk. Diese erlaubt es, Maschinen zu steuern. Da gibt es bestimmte Regelkreise, die mit einer geringen Latenz angesteuert werden müssen und das kann 5G.

Wie unterscheiden sich die Latenzen zwischen 4G und 5G?

FF: Bei 4G hat man Latenzzeiten von 40 Millisekunden. Das klingt nicht viel, ist aber für einen Regelkreis, um ein Auto oder den Roboter zu steuern, sehr viel. Bei 5G sind Verzögerungszeiten von ungefähr einer Millisekunde angedacht.

Warum braucht man 5G, um mit Maschinen zu kommunizieren?

FF: Mobilität spielt hier eine wichtige Rolle. Autos und Roboter gibt es schon und die funktionieren auch. Aber die Funkverbindung ist hier entscheidend. Autos und Roboter mit Kabeln sind undenkbar. Heute will man mit den Maschinen sprechen, die sich drahtlos und mobil bewegen – da muss die Verzögerung klein sein.

Welchen wirtschaftlichen und vor allem gesellschaftlichen Nutzen hat 5G?

FF: Die Gesellschaft profitiert an vielen Stellen von 5G, auch wenn es nicht so offensichtlich sichtbar sein wird. Wenn ich sage, ich möchte jetzt mal in die Oper fahren, und ich bestelle mir ein selbstfahrendes Taxi, dann wird das durch 5G gesteuert. Oder wenn ich in einen Laden gehe und ein Hemd kaufe, das ich vorher durch einen virtuellen Spiegel anprobiert habe. Dann wird es im Hinterhof direkt angefertigt, das passt dann auch wirklich und man spart sich Transportwege. Die Märkte werden lokaler und umweltbewusster.

Das bedeutet, es können auch kleinere Betriebe von der nächsten Mobilfunk-Generation profitieren?

FF: Wir haben hier ein paar Projekte wie das 5G Campus Project. Das beschäftigt sich damit, wie kleinere Unternehmen an der Digitalisierung teilhaben können. Gemeinsam mit Wandelbots schauen wir, wie in kleinen Betrieben Roboter angelernt werden können. Diese Daten müssen dann gespeichert und übermittelt werden. Das kann das 5G-Netz und wir können mit unseren Containern diese lokalen 5G-Netze direkt und mobil zu den Betrieben bringen.

Welche Anwendungsfelder werden außerdem durch 5G eröffnet?

FF: Die Möglichkeiten sind vielfältig: Es geht um Mobilität, fahrerlose Autos, Drohnen, bis hin zur Industrie 4.0 oder Mensch-Maschine-Interaktion in der Werkshalle. Auch Landwirtschaft, Bauen oder Medizin werden sich verändern.

Wie umweltfreundlich ist denn 5G? Verbraucht es viel mehr Energie?

FF: Das kommt auf die Betrachtungsweise an. 4G hat immer nur Daten transportiert, aber eben nicht in einer Cloud gespeichert. 5G bringt diesen Speicherort als Teil des Netzwerkes mit. Von der Seite: wahrscheinlich ja. Die Einsparpotenziale an Energie und CO2 sind auf der anderen Seite jedoch immens. So lassen sich Stromnetze effizienter verbinden und so werden wir insgesamt weniger verbrauchen.

Warum liegt die 5G-Schwerpunktforschung in Dresden?

FF: In Dresden waren wir eigentlich weltweit die Ersten, die über 5G nachgedacht haben. Es gab noch ein paar kleinere Zentren, die haben sich aber mehr auf die Datenrate konzentriert. Aber wir haben immer gesagt, wir brauchen ein Netz, das die Maschine steuert und auf die eine Millisekunde gepocht. Das war schon 2014, und dann haben wir schon das 5G Lab Germany gegründet. Bis dahin hat sich in Deutschland kaum jemand damit beschäftigt. Mittlerweile sind wir hier über 20 Professoren und insgesamt rund 600 Wissenschaftler, die sich mit diesem Thema beschäftigen. Dann sind wir auf die Industrie zugegangen und haben verschiedene Projekte gestartet.

Sie haben also Unternehmen konkret gefragt, was sie brauchen?

FF: Das ist einzigartig in Deutschland. Die Deutsche Telekom, Vodafone, Ericsson und Nokia waren als Partner dabei. Aber auch Autobauer wie Audi und Porsche und Landwirte waren beteiligt, also die, die es benutzen wollen. Aus diesen Kooperationen entstanden dann Testfelder. Jetzt geht es darum, daraus Dienste zu entwickeln, die der Industrie konkret helfen.

Was bringt denn die Forschung am neuen Mobilfunkstandard der Stadt als Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort?

FF: Eine Menge. Wir haben hier den Exzellenzcluster CeTI („Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion“), an der Technischen Universität, den ich leite. Durch die lokale 5G-Forschung hat sich Dresden weltweit einen Namen gemacht. Internationale Kommunikationsforscher kommen deswegen her.

Einige Bürger stehen 5G kritisch gegenüber. Wie stehen Sie dazu?

FF: Ich habe das lange Zeit unterschätzt. Ähnliche Vorbehalte gab es auch schon bei 3G und 4G. Das hörte aber schlagartig auf, weil es keinen Beweis aus wissenschaftlichen Untersuchungen für eine schädliche Strahlung der Netze gab.

Es gibt da zwei Gruppen von Skeptikern: Die eine will einen politischen Vorteil daraus ziehen, indem sie andere mit ihrer Angst vor sich hertreibt. Und es gibt die, die wirklich noch Fragen haben: Was ist das eigentlich? Denen möchten wir helfen zu verstehen, dass 5G nicht gefährlich ist. Dabei hilft es, 5G nach der Leistung der abgestrahlten elektromagnetischen Wellen einzuordnen. So wird deutlich: Die Strahlung früherer Mobilfunksysteme oder terrestrischer TV-Stationen war im Vergleich zu 5G immens.

Auch wenn ich in der Nähe der Hochspannungsleitung auf die Straßenbahn warte, bin ich etwa einer um das 30-fache höheren Strahlungsleistung ausgesetzt. 5G stellt also keine gesundheitliche Gefahr dar.

Innovationsnetzwerk der Kommunikationstechnik

Vor allem im 5G Lab Germany der TU Dresden, dem einzigen seiner Art in Deutschland, zeigt sich die internationale und interdisziplinäre Spitzenforschung. Das Zentrum bündelt die Expertise aus 24 wissenschaftlichen Disziplinen zur kommenden Generation des Mobilfunks. Professoren und Wissenschaftler kooperieren themenübergreifend und erforschen gemeinsam, wie die Kommunikation der Zukunft aussehen wird. Unterstützt von Industriepartnern wird dazu in den Bereichen Hardware, Wireless, Network & Mobile Edge Cloud und Tactile Internet Applications geforscht.

Bereits 2015 hat die TU Dresden einen Weltrekord bei der mobilen Datenübertragung aufgestellt: in einem realen Mobilfunknetz wurden erstmals außerhalb eines Labors Datenraten von über 10,2 Gbit/s erzeugt. Zum Vergleich: Das ist ungefähr 100 Mal schneller als bei einer guten LTE-Verbindung.

In Dresden funkt 5G

Dresden ist Innovationsstandort – Zukunftsthemen werden zur Marktreife gebracht. 5G ist nicht nur ein neuer Mobilfunkstandard, sondern ermöglicht eine grundlegende Transformation unserer Gesellschaft. Der Rollout des rasanten Mobilfunk-Netzes ist bereits in vollem Gange. Schon heute werden Anwendungen der neuen Mobilfunkgeneration in Dresden vielfältig getestet.

Ort der Innovation

Dritter IEEE 5G Summit in Dresden — IEEE 5G Summit in Dresden

Die sächsische Landeshauptstadt ist nicht nur Forscherhochburg, sondern auch ein wichtiger Treffpunkt für Wissenschaft und Wirtschaft. Mit Events wie dem IEEE 5G Summit Dresden, dem weltweit größtem 5G-Event, wird Dresden zur Plattform für Innovation, Vernetzung und des internationalen Austauschs.

6G in den Startlöchern

5G liegt als neuer Mobilfunkstandard zwar noch in der Zukunft, in Dresden geht man aber bereits einen Schritt weiter. Am 5G Lab der Technischen Universität, wo 5G entstanden ist, wird schon heute an 6G gearbeitet. Unter anderem wird ein Projekt zum Aufbau einer Messplattform für den Mobilfunk der sechsten Generation gefördert. Diese Messgeräte sollen Mikrochips für 6G entwickeln. Im praktischen Einsatz befindet sich 5G zudem schon in zahlreichen Dresdner Industriebetrieben, darunter auch von weltweit bekannten Unternehmen wie VW, Bosch oder GLOBALFOUNDRIES.