Wie der 5G-Standard CO2-Emissionen reduzieren kann

Smart Cities, autonome Autos, vernetzte Maschinen in der Industrie – zu all diesen Neuerungen kann der neue Mobilfunkstandard 5G der Schlüssel sein. Denn die nächste Generation des Mobilfunks verspricht nicht nur schnelleres Internet. „Es geht um ein besseres Zusammenspiel von Maschine und Mensch“, sagt Thomas Zemen, Principal Scientist am AIT Austrian Institute of Technology im Gespräch mit der futurezone. Seit 2014 forscht er dort an drahtlosen Kommunikationssystemen. Bei 5G stehe, im Gegensatz zu Vorgängergenerationen, nicht nur die Kommunikation zwischen Individuen im Mittelpunkt, sondern „die mobile Vernetzung von Maschinen und Objekten“.

Autos, die mit Autos sprechen

Wie ein Mobilfunkstandard das erreichen kann? „Entscheidend ist dabei die geringe Verzögerung im 5G-Netz“, erklärt Zemen: „Über 5G erreichen Daten innerhalb von 5 Millisekunden den Empfänger.“ Ein enormer Unterschied zur 4. Mobilfunkgeneration LTE, bei der die Datenübertragung rund 50 Millisekunden dauert. Diese Übermittlung in (nahezu) Echtzeit eröffnet zahlreiche Anwendungsfelder, so zum Beispiel im Straßenverkehr. Ein autonomes Auto ist aufgrund dieser geringen Latenz und der größeren Bandbreite in der Lage, viel schneller auf andere Verkehrsteilnehmer*innen zu reagieren.

Eine größere Bandbreite ist aber nicht das einzige Ziel, dass sich Thomas Zemen und sein Team am AIT gesteckt haben. „Wir wollen auch für hohe Zuverlässigkeit sorgen“, sagt der Wissenschaftler. Denn gerade im Straßenverkehr könne man sich einen Funkausfall nicht leisten. Die Verbindung zu anderen Verkehrsteilnehmer*innen müsse stets aufrechterhalten bleiben, „auch wenn man mit 130 Kilometern pro Stunde auf der Autobahn fährt“, sagt Zemen.

CO₂-Sparen mit 5G

Nicht nur auf der Autobahn, sondern auch im Schienenverkehr können Millisekunden-schnelle Funksignale zum Einsatz kommen. Sicherheitssysteme, die heutzutage teuer und drahtgebunden sind, könnten durch günstigere, drahtlose Echtzeit-Kommunikationssysteme ersetzt werden. Gemeinsam mit den ÖBB forscht das AIT außerdem an selbstfahrenden Zügen. Mittels 5G-Mobilfunk sollen sie auf Nebenbahnen fahren und „so den Verkehr reduzieren und CO₂ einsparen“, wie Zemen erklärt. Weniger Lkw, effizienterer Schienenverkehr, so die Logik.

Ein weiteres Problem, das adressiert werden soll: die Energieeffizienz. Trotz den zahlreichen Möglichkeiten, die neue Mobilfunkgenerationen zur Einsparung von CO₂ eröffnet, sind Informations- und Kommunikationstechnologien für rund 4 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich. In einem Jahrzehnt können es bereits 20 Prozent sein. „Hier Möglichkeiten zu finden, energieeffizienter zu werden, das ist ebenfalls ein wichtiger Gegenstand der aktuellen Forschung", sagt Zemen.

6G noch unbekanntes Terrain

Obwohl 5G gerade erst ausgerollt wird, forscht das AIT bereits an der nächsten Mobilfunkgeneration. „6G verspricht eine Latenzzeit, die 50-mal geringer als 5G ist“, sagt Zemen. Mit 6G soll die Effizienz noch weiter angehoben werden, um mehr Daten pro Sekunde übertragen zu können.

Das macht die kommende Mobilfunkgeneration zum Standard für viele Anwendungen, die mit 5G nicht möglich sind – Hologramme zum Beispiel. „Eine Holographic Presence, also ein Hologramm des Gesprächspartners am Handy anstelle des zweidimensionalen Bildes, könnte mit 6G tatsächlich Realität werden“, sagt Zemen.

Technische Hürden, dynamisches Forschungsfeld

Die hohe Effizienz stellt Forscher*innen allerdings vor eine gewaltige Aufgabe. 6G verspricht zwar eine größere Bandbreite und Zuverlässigkeit, „dazu müssen aber viele kleine Access Points her, die Signale des Mobilteils gemeinsam empfangen und verarbeiten. Durch diesen gemeinsamen Empfang kann die Zuverlässigkeit und die Bandbreite dramatisch verbessert werden“, sagt Zemen: „Die Forschung wird sich daher in Zukunft um diese Access Points drehen.“

Wie genau solche Transmitter aussehen werden, ist, laut Zemen, noch ungewiss. Viele offene Fragen also. Genau das sei der Reiz an der Erforschung drahtloser Kommunikation: „In dem Forschungsfeld ist aktuell sehr viel Dynamik drin“, hält der Wissenschaftler fest. 2030 soll 6G auf den Markt kommen. „6G wird 5G aber nicht ablösen, sondern ergänzen“, erklärt Zemen: „Dies geschieht bereits jetzt. In Gebieten, wo kein 5G verfügbar ist, empfängt man ja LTE, 3G oder 2G.“

Dieser Artikel entstand im Rahmen einer Kooperation mit AIT Austrian Institute of Technology.