5G-Standard einfach erklärt: Der neue Mobilfunk im Detail
Zuletzt geändert: 06.10.2025
Die neueste Generation des Mobilfunks ist der 5G-Standard. Er verspricht eine schnellere Datenübertragung, eine zuverlässige Verbindung und eine bessere Netzabdeckung. Damit gilt die 5G-Technik als Grundlage für neue Anwendungen.
Was ist das neue 5G-Netz? Definition und Bedeutung des Standards erklärt
Die Abkürzung 5G steht für die fünfte Generation des Mobilfunks. Die Technik ist der Nachfolger von 4G und bringt im Vergleich zu den vorherigen Generationen folgende Verbesserungen mit sich:
- Daten werden schneller übertragen
- Mehr Daten werden in weniger Zeit übertragen
- Die Reaktionszeit (Latenz) sinkt
- Die verwendeten Frequenzen steigen
Während 2G, 3G und 4G vor allem für die Sprachkommunikation und das mobile Internet genutzt werden, zielt die neue Technik auf breitere Anwendungsfelder ab. Dazu gehören auch IoT-Lösungen wie autonomes Fahren, Industrie 4.0 und Smart Cities.
Auf einen Blick: 4G vs. 5G-Netzwerk
Beide Standards sind Teil der Entwicklung des mobilen Breitbandinternets, doch der Sprung zu 5G bedeutet mehr als nur höhere Geschwindigkeiten. Er bringt Verbesserungen in Bezug auf Latenz, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit mit sich, die völlig neue Anwendungen ermöglichen, von autonomen Fahrzeugen bis hin zu massiven IoT-Implementierungen. Der folgende Vergleich zeigt die wichtigsten Unterschiede zwischen 4G und 5G auf.
| Funktion | 4G (LTE) | 5G |
|---|---|---|
| Spitzen-Download-Geschwindigkeit | ~1 Gbit/s | Bis zu 10 Gbit/s (theoretisch) |
| Latenz | 30–50 ms | <10 ms (in eigenständigen 5G-Netzwerken sogar nur 1 ms) |
| Gerätedichte | ~100.000 Geräte/km² | >1 Million Geräte/km² |
| Spektrumbereich | Unterhalb von 3 GHz (meistens 700–2600 MHz) | Unter 6 GHz und mmWave |
| Mobilitätsunterstützung | Bis zu 350 km/h | Bis zu 500 km/h |
| Network Slicing | Nicht unterstützt | Native Fähigkeit |
| Positioniergenauigkeit | 10–100 m | 1 m bei fortgeschrittenen Einsätzen |
- Funktion: 4G (LTE)
- Spitzen-Download-Geschwindigkeit: ~1 Gbit/s
- Latenz: 30–50 ms
- Gerätedichte: ~100.000 Geräte/km²
- Spektrumbereich: Unterhalb von 3 GHz (meistens 700–2600 MHz)
- Mobilitätsunterstützung: Bis zu 350 km/h
- Network Slicing: Nicht unterstützt
- Positioniergenauigkeit: 10–100 m
- Funktion: 5G
- Spitzen-Download-Geschwindigkeit: Bis zu 10 Gbit/s (theoretisch)
- Latenz: <10 ms (in eigenständigen 5G-Netzwerken sogar nur 1 ms)
- Gerätedichte: >1 Million Geräte/km²
- Spektrumbereich: Unter 6 GHz und mmWave
- Mobilitätsunterstützung: Bis zu 500 km/h
- Network Slicing: Native Fähigkeit
- Positioniergenauigkeit: 1 m bei fortgeschrittenen Einsätzen
5G ist ein neues Mobilfunknetz für Telekommunikation und IoT-Konnektivität, das Millionen von Geräten miteinander verbindet, Echtzeitanwendungen unterstützt und die Flexibilität für die digitale Transformation in Unternehmen bietet.
Wie funktioniert 5G
Die Funktionsweise der 5G-Technologie baut auf der bestehenden 4G-Infrastruktur auf. In diesem Fall spricht man von 5G Non-Standalone (5G NSA), da das Netzwerk noch nicht eigenständig funktioniert. Die volle Leistung wird erst mit einem eigenständigen 5G Standalone (SA) Netz erreicht werden. Dafür sind neue Sendemasten mit fortschrittlicher 5G-Technologie notwendig.
Der Netzwerk-Ausbau: Die 5G-Technologie erklärt
Für den 5G-Netz-Ausbau wurden neue Funkstandorte errichtet und die bestehenden Mobilfunknetze aufgerüstet. Dabei kommen Small Cells, Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) und Makrozellen zum Einsatz.
- Small Cells: Diese kleinen Funkzellen in Laternen und an Gebäuden decken nur einen begrenzten Bereich ab, übertragen aber eine große Datenmenge. Sie werden in dicht besiedelten Gebieten wie Städten eingesetzt und ergänzen das bestehende Netz.
- Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output): Dabei werden mehrere Antennen an einem einzigen Sendemast befestigt. Das verbessert die Signalübertragung und erhöht die Netzkapazität in Städten.
- Makrozellen: Die sogenannten Makrostandorte sind große Funkzellen auf Gebäudedächern oder freistehenden Sendemasten. Makrozellen stärken in ländlichen Gebieten das Netz.
Beamforming: Signale gezielt übertragen
Herkömmliche Antennenmasten senden Signale ziellos in alle Richtungen. Masten mit Beamforming-Technologie lenken die Funkwellen gezielt in die Richtung bestimmter Endgeräte und steigert die Effizienz des 5G-Funknetzes. Dadurch können mehr Geräte gleichzeitig bedient, die Verbindung in stark frequentierten Gebieten aufrechterhalten und die Datenübertragung der 5G-Technik bedarfsgerecht angepasst werden.
Network Slicing: Das 5G-Netz in Segmente aufteilen
Die Bedarfsanpassung wird durch Network Slicing ermöglicht. Die Technologie unterteilt ein 5G-Netzwerk in mehrere Schichten. Jede Schicht kann bedarfsabhängig auf spezifische Anforderungen und Anwendungsfälle zugeschnitten und parallel betrieben werden.
Ein Beispiel ist die Trennung von Netzwerken für industrielle Anwendungen und für normale Verbraucher. Ein Netzwerk-Slice bietet niedrige Latenzzeiten und hohe Zuverlässigkeit für autonome Fahrzeuge, während ein anderer Slice für das Streaming von Videos optimiert ist.
5G-Frequenzen erklärt: Niedrige, mittlere und hohe Frequenzbänder
Der 5G-Standard nutzt einen viel größeren Frequenzbereich als frühere Mobilfunkgenerationen. Bislang wurden in Netzwerken niedrige und mittlere Frequenzen bis etwa 2 GHz verwendet, während neuere 5G-Implementierungen auch höhere Frequenzbänder im Bereich von 3 bis 4 GHz nutzen. Langfristig werden die 5G-Frequenzen weiter auf Millimeterwellenbänder (mmWave) ab 24 GHz und darüber hinaus ausgedehnt werden.
Dabei gilt: Je niedriger eine Frequenz ist, desto länger sind die Wellen. Das erhöht sowohl Reichweite als auch Gebäudedurchdringung. Allerdings werden auch weniger Daten übermittelt. Bei hohen Frequenzen sind die Wellen kürzer und die übertragene Datenmenge ist höher. Die Reichweite sowie Gebäudedurchdringung ist jedoch entsprechend kleiner.
Um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist der 5G-Standard in zwei Frequenzbereiche unterteilt:
- FR1 (Frequenzbereich 1 oder unter 6 GHz): 450 MHz – 6 GHz
- FR2 (Frequenzbereich 2 oder mmWave): 24 – 52 GHz
Innerhalb dieser 5G-Frequenzen wird in der Regel zwischen drei Stufen unterschieden:
- Niedriger Frequenzbereich (<1 GHz):
- Bietet eine breite 5G-Abdeckung und eine starke Gebäudedurchdringung
- Bietet niedrigere 5G-Datenraten (typischerweise Hunderte von Mbit/s)
- Am besten geeignet für landesweite und ländliche Abdeckung sowie für kritische Fernanwendungen wie autonomes Fahren oder Telemedizin
- Mittleres Frequenzband (1–6 GHz)
- Bietet das beste Gleichgewicht zwischen Abdeckung und Kapazität
- Unterstützt im 5G-Netzwerk Geschwindigkeiten von mehreren Gbit/s bei stabiler Mobilität
- Ideal für städtische Gebiete mit hoher Nutzerdichte und hohem Verkehrsaufkommen
- Hoher Frequenzbereich / mmWave (>24 GHz)
- Ermöglicht extrem hohen Durchsatz im 5G-Funknetz mit Geschwindigkeiten von mehreren Gbit/s
- Bietet eine sehr geringe Latenz und unterstützt Anwendungsfälle in Fabriken, Verkehrsknotenpunkten und Industrie 4.0-Campus
- Hat eine begrenzte Reichweite und schwache Durchdringung, erfordert dichte Small-Cell-Bereitstellungen für eine effektive Abdeckung
Die Reichweite des 5G-Standards ist flexibel gestaltet und ermöglicht sowohl eine breite Abdeckung ländlicher Gebiete als auch lokalisierte Hochleistungsnetze für anspruchsvolle Anwendungsfälle.
Wo und wie wird 5G eingesetzt? Neue Anwendungsbereiche
Die Nutzung unterschiedlicher Frequenzen und neuer Technologien, wie Beamforming und Network Slicing, ermöglicht neue Anwendungen. 5G unterscheidet zwischen drei Bereichen für verschiedene Anforderungen: eMBB, mMTC und uRLLC. Diese zählen zu den aktuellen Zukunftsszenarien, bis das eigenständige 5G Standalone (SA) Netz vollständig aufgebaut wurde.
Enhanced Mobile Broadband (eMBB)
Die eMBB-Technologie bietet extrem hohe Datenraten für Anwendungen, die große Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit übertragen müssen.
Typische Anwendungen für eMBB sind:
- Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR): VR und AR profitieren von den geringen Latenzzeiten und hohen Geschwindigkeiten des 5G-Netzes. Das ermöglicht flüssige und immersive Erlebnisse in hoher Qualität.
- Streaming in 4K und 8K: Hochauflösendes Streaming erfordert hohe Datenraten, die durch eMBB bereitgestellt werden können.
Massive Machine Type Communication (mMTC)
Der Anwendungsbereich optimiert die Machine-to-Machine-Kommunikation und vernetzt eine hohe Anzahl an Low-Cost- und Low-Energy-Geräten.
Anwendungsbeispiele für mMTC sind:
- Smart Cities: Vernetzte Städte nutzen Sensoren zur Überwachung und Steuerung der Verkehrsströme, des Energieverbrauchs und der öffentlichen Sicherheit. Das ermöglicht eine intelligente Verkehrssteuerung, ein effizientes Smart Metering und verbessert die öffentliche Sicherheit.
- Smart Agriculture: In der Landwirtschaft überwachen Sensoren die Bodenfeuchtigkeit sowie Temperatur und automatisieren Bewässerungssysteme. Das steigert die Produktivität und schont Ressourcen.
Ultra-Reliable Low-Latency Communication (uRLLC)
Die uRLLC-Technik unterstützt Anwendungen mit sehr geringen Latenzen, die nicht ausfallen dürfen.
Dazu zählen:
- Autonomes Fahren: Fahrzeuge müssen in Echtzeit mit ihrer Umgebung kommunizieren. Eine stabile und schnelle Netzwerkverbindung ist entscheidend für die Sicherheit und Effizienz autonomer Transportsysteme.
- Medizinische Anwendungen: Die Telemedizin benötigt eine zuverlässige und schnelle Datenübertragung. So erfolgen wichtige Fernoperationen und die Patientenüberwachung in Echtzeit.
5G-Standard: Von Anwendungsfällen bis hin zu Bereitstellungsmodellen
Aufbauend auf diesen drei Technikbereichen ermöglicht die 5G-Technik neue Bereitstellungsmodelle für Netzwerke. Diese Modelle setzen die technischen Möglichkeiten von eMBB, mMTC und uRLLC in praktische Lösungen für Unternehmen und Endnutzer um. Zu den wichtigsten zählen Private 5G, Fixed Wireless Access (FWA) und Edge Computing.
Private 5G (Campus-Netzwerke)
Ein privates 5G-Campus-Netzwerk ermöglicht es Unternehmen, dedizierte, sichere und anpassbare Mobilfunknetze vor Ort einzurichten. Im Gegensatz zu öffentlichen Netzwerken sind diese auf spezifische Anforderungen wie extrem niedrige Latenzzeiten, Zuverlässigkeit oder Zugriffsbeschränkungen zugeschnitten.
- Typische Anwendungsfälle: Intelligente Fabriken (Smart Factories), Logistikzentren, Gesundheitscampus
- Vorteile: Vorhersehbare Leistung, verbesserte Datensicherheit und vollständige Kontrolle über Netzwerkressourcen
Fixed Wireless Access (FWA)
FWA nutzt 5G-Funktechnologie, um einen schnellen Breitbandzugang ohne physische Glasfaserinfrastruktur bereitzustellen. Dies ist besonders in Regionen von Vorteil, in denen der Glasfaserausbau teuer oder unpraktisch ist.
- Bietet glasfaserähnliche Leistung für Haushalte und Unternehmen
- Ermöglicht die schnelle Einführung von Konnektivität in unterversorgten Gebieten
- Dient als kostengünstige Ergänzung zu bestehenden Festnetzen
Edge Computing mit 5G-Technologie
Edge Computing verlagert die Datenverarbeitung näher an den Nutzer oder das Gerät, reduziert Latenzzeiten und ermöglicht Entscheidungen in Echtzeit. In Kombination mit dem 5G-Standard eröffnet es neue Anwendungsmöglichkeiten.
- Wichtiger Wegbereiter für autonome Fahrzeuge, AR/VR und missionskritische IoT-Anwendungen
- Reduziert den Backhaul-Verkehr und macht Netzwerke effizienter
- Unterstützt innovative digitale Geschäftsmodelle branchenübergreifend
Was ist der Vorteil von einem 5G-Netz?
Das 5G-Funknetz erreicht eine Datenrate von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde. Im Gegensatz zu 4G erzielt 5G eine 10-fach höhere Geschwindigkeit. Die Latenzzeit, also die Verzögerung bei der Datenübertragung, sinkt mit der 5G-Technik auf unter zehn Millisekunden. Die Technologie überträgt Daten sowohl über herkömmliche Frequenzbereiche von 2 GHz als auch über neue Frequenzen zwischen 3,4 und 3,7 GHz
Was bedeuten diese Vorteile von 5G für Verbraucher und Unternehmen?
- Große Datenmengen: Durch die hohe Datenrate im 5G-Funknetz werden große Datenmengen schneller übertragen. Große Dateien und Videos werden in wenigen Sekunden heruntergeladen.
- Niedrige Latenzzeiten: Die geringen Latenzen ermöglichen Echtzeitanwendungen. Anwendungen wie autonomes Fahren und Augmented Reality können schnell und zuverlässig betrieben werden.
- Schnelle Netzabdeckung: Die Nutzung verschiedener Frequenzen ermöglicht eine flächendeckende und schnelle Netzabdeckung. Der 5G-Standard vernetzt so bis zu 50.000 Geräte gleichzeitig, ohne die Geschwindigkeit zu beeinträchtigen.
- Größere Bandbreite: 5G bietet eine größere Bandbreite, überträgt mehr Daten gleichzeitig und in kürzerer Zeit. Datenintensive Anwendungen wie Telemedizin profitieren von der höheren Leistung.
- Effiziente Datenübertragung: Mittels Network Slicing passt 5G die Datenübertragung intelligent an unterschiedliche Anwendungen an. Die Netzwerke sind damit energieeffizienter als vorherige Mobilfunkgenerationen.
Nachteile und Herausforderungen der 5G-Technologie
Der 5G-Standard wird seit 2019 kontinuierlich ausgebaut. Bis ein komplettes und eigenständiges Netz verfügbar ist, wird es aber noch dauern. Das liegt vor allem an den Kosten und dem Infrastrukturausbau.
- Hohe Implementierungskosten: Der Aufbau von 5G-Netzwerken erfordert erhebliche Investitionen in neue Anlagen. Der Betrieb und die Wartung sind ebenfalls kostenintensiv.
- Notwendige Infrastrukturänderungen: Die 5G-Technik benötigt eine dichtere Netzabdeckung. Voraussetzung sind mehr Antennen und Basisstationen. Bestehende Netzwerke und Geräte müssen aufgerüstet oder ersetzt werden, um 5G-kompatibel zu sein.
- Ländliche Netzabdeckung: Der 5G-Netz-Ausbau auf dem Land kommt nur langsam voran. Die hohen Kosten und geringere Bevölkerungsdichte machen es weniger profitabel für Mobilfunkanbieter. Die Reichweite der hohen 5G-Frequenzen ist begrenzt und erschwert die Abdeckung in ländlichen Gebieten.
Risiken und Sicherheitsaspekte des 5G-Mobilfunks
- Hohe Implementierungskosten: Der Aufbau von 5G-Netzwerken erfordert erhebliche Investitionen in neue Anlagen. Der Betrieb und die Wartung sind ebenfalls kostenintensiv.
- Notwendige Infrastrukturänderungen: Die 5G-Technik benötigt eine dichtere Netzabdeckung. Voraussetzung sind mehr Antennen und Basisstationen. Bestehende Netzwerke und Geräte müssen aufgerüstet oder ersetzt werden, um 5G-kompatibel zu sein.
- Ländliche Netzabdeckung: Der 5G-Netz-Ausbau auf dem Land kommt nur langsam voran. Die hohen Kosten und geringere Bevölkerungsdichte machen es weniger profitabel für Mobilfunkanbieter. Die Reichweite der hohen 5G-Frequenzen ist begrenzt und erschwert die Abdeckung in ländlichen Gebieten.
5G-Netze sind komplexer und umfangreicher als frühere Mobilfunkgenerationen. Das eröffnet neue Angriffsflächen für Cyberkriminelle. Die hohe Vernetzung und die Vielzahl der angeschlossenen Geräte erleichtern das Finden und Ausnutzen leichter Schwachstellen. Fehlerhafte Implementierungen von Network Slicing oder Massive MIMO führen ebenfalls zu Sicherheitslücken.
Mit 5G werden große Datenmengen erfasst und verarbeitet. Wenn die Informationen nicht ausreichend geschützt sind, führt dies zu massiven Datenschutzproblemen. Vor allem im Bereich des Internets der Dinge (IoT) ist der Schutz sensibler Informationen von entscheidender Bedeutung.
Neue Sicherheitsfunktionen der 5G-Technik
Einige neue Schutzfunktionen sollen 5G-Netzwerke deutlich sicherer machen als die vorherigen Mobilfunkgenerationen.
Getrennte Sicherung der einzelnen Komponenten
5G-Komponenten werden mit neuen kryptografischen Lösungen getrennt gesichert und individuell geschützt. Sollte eine Komponente kompromittiert werden, bleiben die anderen weiterhin sicher. Das erhöht die Ausfallsicherheit und macht das gesamte Netz zuverlässiger.
Sicheres Roaming mit Authentication Confirmation (AC)
Beim Roaming in einem ausländischen Netzwerk sendet das Endgerät einen kryptografischen Beweis an den heimischen Anbieter über die Identität des ausländischen Anbieters. Der heimische Betreiber verifiziert anschließend die Identität des Gerätes. So stellt AC sicher, dass sich ein anerkanntes Gerät in einem Netz befindet und darüber ausgetauschte Daten geschützt bleiben. Ein unbekanntes Gerät kann abgelehnt werden.
Verschlüsselung der International Mobile Subscriber Identity (IMSI)
5G übermittelt die International Mobile Subscriber Identity (IMSI) eines Nutzers verschlüsselt. Das schützt die Identität der Netzteilnehmer vor Lauschangriffen. Durch die Verschlüsselung der IMSI wird die Sicherheit der Nutzerdaten erheblich erhöht.
FAQ: Häufig gestellte Fragen zu 5G
Was ist der 5G-Mobilfunk?
5G ist die Abkürzung für die fünfte Generation des Mobilfunks und ist der Nachfolger von 4G.
Was ist der Unterschied zwischen 4G/LTE und 5G?
Die 5G-Technologie bietet höhere Geschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten, Echtzeitkommunikation und eine größere Netzwerkkapazität als 4G.
Wie schnell ist der 5G-Standard?
Der neue Mobilfunk 5G kann Datenraten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde erreichen. Das ist eine 10-fach höhere Datenübertragung im 5G-Funktnetz als bei 4G.
Wie funktioniert 5G einfach erklärt?
Das 5G-Netz verwendet mehr Frequenzbereiche und neue Technologien wie Beamforming und Network Slicing. Diese verbessern die Netzabdeckung und Signalqualität.
Warum ist ein 5G-Netz so wichtig?
Ein 5G-Netzwerk überträgt Daten schneller und verbindet mehr Geräte miteinander. Der Standard 5G ermöglicht neue Anwendungen wie autonomes Fahren und Smart Cities.
Was sind die Nachteile von 5G?
Die Nachteile sind hohe Implementierungskosten, ein umfassender Infrastrukturumbau und der langsamere Netzausbau in ländlichen Gebieten.
Warum sind IoT und 5G eine gute Kombination?
5G und IoT (Internet of Things) ergänzen sich ideal, weil die 5G-Technik hohe Datenraten, geringe Latenz und die Anbindung tausender Geräte gleichzeitig ermöglicht. So können IoT-Anwendungen in Echtzeit reagieren, skalieren besser und funktionieren auch in stark vernetzten Umgebungen zuverlässig.
