Ulrich Trick

5G

Eine Einführung in die Mobilfunknetze der 5. Generation

• Broschiertes Buch

Produktbeschreibung

Mit 5G hat die Entwicklung der Mobilfunknetze oder überhaupt der Telekommunikationsnetze stark an Fahrt aufgenommen. 5G-Mobilfunknetze nutzen neue Konzepte und Technologien, um heutige und zukünftige Applikationen von hochbitratigen Smartphone- über hochverfügbare Car-to-X- und Smart Grid- bis hin zu Industrie 4.0- bzw. generell IoT-Anwendungen bereitzustellen.

Dieses erste deutschsprachige Buch zur 5G-Technik beginnt mit der Evolution bei den Mobilfunknetzen hin zu 5G und geht in der Folge auf die Basiskonzepte und -technologien wie NGN, IMS, die Virtualisierung mit NFV und MEC sowie SDN und Service Function Chaining ein.

Die besondere Herangehensweise an 5G über Anwendungsfälle und Einsatzszenarien hin zu konkreten Anforderungen sowie die Standardisierung bei ITU und vor allem 3GPP sowie die Regulierung werden aufgezeigt.

Breiten Raum nehmen das Design von 5G-Systemen, die 5G-Zugangsnetze mit ihrer leistungsstarken Übertragungstechnik sowie das Kernnetz mit den innovativen Konzepten der Service Based Architecture und des Network Slicing ein. Erstmalig wird hier ein 5G-System in einer Gesamtsicht dargestellt, abgerundet durch einen Überblick über alle relevanten IT Security-Aspekte.

Abgeschlossen wird die Gesamtbetrachtung durch einen Blick auf die Umwelteinflüsse durch die elektromagnetische Strahlung sowie die Energie- und Rohstoffbedarfe. Darüber hinaus wird die Weiterentwicklung bei 5G bis hin zu 6G skizziert.

Hauptziel des Buches ist es, an 5G-Technik und -Anwendungsszenarien interessierten Personen fundiertes 5G-Wissen zu vermitteln und zur weiteren Auseinandersetzung mit diesem Themengebiet anzuregen. Angesprochen sind allgemein technisch Interessierte, speziell Mitarbeitende von öffentlichen und privaten Netzbetreibern. Interesse sollte dieses Buch auch in den IT-Abteilungen möglicher 5G-Anwenderfirmen wecken, nicht zuletzt natürlich bei Studierenden der Informatik und Elektrotechnik.

Produktdetails

• De Gruyter STEM
• Verlag: De Gruyter
• Seitenzahl: 292
• Erscheinungstermin: 20. Juli 2020
• Deutsch
• Abmessung: 243mm x 175mm x 18mm
• Gewicht: 534g
• ISBN-13: 9783110699999
• ISBN-10: 3110699990
• Artikelnr.: 59201735

Autorenporträt

Praktiker bei Netzbetreibern sowie IT-Abteilungen, Studierende der Informatik und Elektrotechnik.

Rezensionen

Frankfurter Allgemeine Zeitung | Besprechung von 10.05.2021

Mehr Chance als Gefahr
Einführende Bücher über den Mobilfunkstandard 5G

Über den neuen Mobilfunkstandard der fünften Generation - nach den Vorgängern 2G (GSM), 3G (UMTS) und 4G (LTE) - sind viele Missverständnisse im Umlauf. Weder schädigt 5G die Gesundheit, noch braucht jede Milchkanne 5G. Außerdem benötigt man für die Nutzung keine Mobilfunkunternehmen, wie diese gerne suggerieren. Konzerne wie Mittelständler können Campusnetze selbst aufbauen, autonom nutzen und neue Geschäftsmodelle ohne Intermediäre entwickeln. Das hat die Bundesnetzagentur möglich gemacht. Verbrauchern wird der neue Standard dagegen weniger Nutzen bringen als gemeinhin erwartet.

Für die Nutzung von 5G braucht es Glasfaserverbindungen zu den Basisstationen, aber wer einen Glasfaseranschluss hat, braucht eigentlich kein 5G mehr. Hohe Datenraten im ländlichen Raum setzen zudem viel mehr Funkmasten voraus. Diese werden wahrscheinlich so schnell nicht gebaut. Auch deshalb bezeichnet der Technologiefachmann Dean Bubley 5G als ein "wichtiges, letztendlich ziemlich langweiliges Upgrade". Es werde von der Mobilfunkbranche und von Technologieanbietern überzeichnet. Für ihn ist 5G einfach wie 4G, aber schneller und mit zusätzlicher Kapazität. Auch der Experte für Kommunikationstechnik Georg Fischer von der Universität Erlangen-Nürnberg meint, der Übergang von 4G zu 5G sei, technisch gesehen, viel weicher als der von 3G zu 4G.

Das ist wohl wahr. 5G ist zudem ein schwammiger Begriff und letztendlich ein Sammelsurium von Technologien. Es ist auf jeden Fall zu begrüßen, wenn der Hype um 5G nun auf die technischen Fakten fokussiert wird. Verständliche und unabhängige Literatur darüber ist selten. Die im September 2020 erschienene Neuauflage des Bandes "5G NR: The Next Generation Wireless Access Technology" von Erik Dahlman, Stefan Parkvall und Johan Skold (Verlag Elsevier) ist zwar umfassend, aber ohne technisch-akademischen Hintergrund nicht zu verstehen.

Das erste deutschsprachige Buch zu 5G hat der Hochschullehrer Ulrich Trick geschrieben. Es wurde jüngst auch in die englische Sprache übersetzt. Trick leitet die Forschungsgruppe Telekommunikationsnetze an der Frankfurt University of Applied Science. Er will vor allem technisch Interessierte ansprechen. Schon der Rückklappentext strotzt vor Abkürzungen und englischen Fachtermini. Trotzdem sind weite Teile seines Werkes verständlich, vor allem seine Ausführungen zu den praktischen Anwendungsbereichen.

Wie in fast allen Veröffentlichungen zu 5G wird auch hier das berühmte Dreieck der Szenarien für den IMT-2020-Standard der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) gezeigt. In diesem Dreieck tauchen etwa die Anforderungen für Smart City oder Industrieautomation auf. Daraus ergeben sich Anforderungen an die 5G-Technik, die nie in Summe, sondern entsprechend der Anwendung nur in Teilen erfüllt sein müssen. Diese Anforderungen sind Basis für die Standardisierung, vor allem bei der weltweiten Kooperation von entsprechenden Gremien namens 3GPP ("3rd Generation Partnership Project"). All das klingt erst einmal schwierig, wird in dem Buch aber genau erläutert.

Ebenso wird gezeigt, dass deutsche Unternehmen und ihre Ingenieure beim Thema 5G an vorderster Front mitmischen. Das ist auch notwendig, denn Standardisierungen werden international festgelegt und bilden die Grundlage für künftige technische Innovationen. Dazu gehört auch das viel diskutierte und von Trick anschaulich erklärte "Network Slicing". Dies bedeutet, dass man die "Quality of Service" für jede Scheibe einer Netzkapazität (Slice) individuell setzen kann. Einen Slice für die Industrie würde man so konfigurieren, dass geringe Verzögerungen, also Latenzen, angeboten werden.

In einem Slice für Videoübertragung würde man dagegen höchste Datenraten erlauben. Problematisch bleibt jedoch immer der hohe Energieverbrauch. Hier verweist Trick auf die Technik der Massive-MIMO-Antennen, bei der die Mehrwegeausbreitung geschickt für die Übertragung auf mehreren parallelen Streams ausgenutzt wird. Langfristig könnte 5G energieärmer als 4G sein. Kurzfristig aber wird der Energiebedarf von Rechenzentren steigen. Das gilt auch für mobile Endgeräte, die leistungsfähigere Prozessoren benötigen. Damit werden die Geräte teurer.

Trick blickt in seinem Buch zudem auf die Zeit nach 2030. Dreidimensionale Betrachtungen von Hologrammen ohne Brille werden ebenso möglich wie die holografische Telepräsenz von Personen in einem Raum für eine Sitzung. Man spricht dann von digitalen Zwillingen. Auch Sinne wie Schmecken und Riechen werden einbezogen. Ein Beispiel ist der digitale Lutscher, ein elektronisches Gerät, das durch Anregung der menschlichen Zunge mit elektronischen Strömen einen Geschmack synthetisch erzeugt. Das aber wird schon als "6G" diskutiert. Das Buch "Understanding 5G Mobile Networks" der englischen Wissenschaftler Peter Curwen und Jason Whalley erklärt kompakt die wichtigsten Merkmale der Technologie. Es kann insofern als ergänzendes Lexikon dienen, da es die wissenschaftliche Diskussion und die politischen Entscheidungen zusammenträgt und die derzeitige Situation der Frequenzzuweisungen in den wichtigsten Ländern der Erde, inklusive Deutschland, kompetent darstellt. Spätestens nach den Änderungen bei der nächsten Weltfunkkonferenz 2023 braucht es aber eine Neuauflage.

JOCHEN ZENTHÖFER

Ulrich Trick: 5G, Verlag de Gruyter, Berlin 2020. 292 Seiten. 50 Euro.

Peter Curwen und Jason Whalley: Understanding 5G Mobile Networks, Bingley 2021. 216 Seiten. 90 Euro.

Alle Rechte vorbehalten. © F.A.Z. GmbH, Frankfurt am Main

Perlentaucher-Notiz zur F.A.Z.-Rezension

Rezensent Jochen Zenthöfer verschafft sich Aufklärung über 5G mit dem Buch des Hochschullehrers Ulrich Trick. Das Buch empfiehlt er technisch Interessierten, da Trick nicht mit Techtalk spart. Zumindest der praxisorientierte Teil ist laut Zenthöfer allerdings verständlich geschrieben, etwa die Ausführungen zum IMT-2020-Standard oder zum "Network Slicing". Unter anderem erfährt der Rezensent vom Autor, dass 5G auf lange Sicht energieeffizienter sein dürfte als frühere Standards. Und auch einen Blick in die Zukunft wagt Trick, wenn er die Möglichkeit menschlicher Hologramme über die Telefonie in Betracht zieht, so Zenthöfer.

© Perlentaucher Medien GmbH

"Dieses erste seriöse deutschsprachige Buch zu 5G New Radio beginnt mit der Evolution bei den Mobilfunknetzen bis hin zu 5G/6G und breitet dann alle informationstechnischen Basiskonzepte aus. Aber auch die Besonderheiten bei 5G-Anwendungsfällen, die Standardisierung, die Sicherheit sowie die Umweltauswirkungen kommen qualifiziert zur Sprache. Der Leser kann all relevanten Details der neuen Technologie - von den Grundlagen bis zu den Verfahren gemäß der 3GPP-Spezifikation - erkunden." FS in: hf-Praxis, 12/2020, 46