5G für Echtzeitkommunikation im Smart Home

5G im Smart Home verändert die Art des Wohnens, das tägliche Leben. Es soll helfen, Energie zu sparen, zum Klimaschutz beizutragen und vor allem mehr Komfort ins Leben zu bringen.

Die Grundidee besteht darin, dass es im Haus Geräte mit Steuerungssoftware und einem Modul für die Kommunikation gibt, die sich mit anderen Geräten vernetzen können und dafür sorgen, dass die verschiedenen Geräte miteinander kommunizieren. Je mehr Geräte es in einem Haushalt gibt und je mehr Nutzer darin leben, umso wichtiger ist eine schnelle Kommunikation. Nur damit kann alles reibungslos funktionieren.

Was ist 5G?

5G soll zum neuen Standard der Mobilfunktechnologie werden und stellt die Zukunft des Mobilfunkts dar. Die 5. Generation des Mobilfunkstandards ist allerdings noch nicht überall verfügbar, weil der Ausbau noch recht langsam vorangeht. Die bestmögliche Datenübertragung bieten derzeit noch immer 4G und LTE. Im Gegensatz zu 4G ist bei 5G die maximal Datenrate enorm hoch, mit einer Übertragungsrate von bis zu 10 Gbit pro Sekunde. Außerdem ist bei 5G die Latenzzeit extrem kurz. Das bedeutet, dass die Datenübertragung ohne nennenswerte Verzögerungen quasi in Echtzeit erfolgt.

Der Frequenzbereich ist derselbe wie beim Vorgänger. Zusätzlich kommen allerdings noch Frequenzen mit sehr kurzen Wellenlängen von 3,4 bis 5,7 GHz zum Einsatz. Das erhöht die Geschwindigkeit und macht höhere Datenraten möglich. Allerdings haben diese Frequenzbereiche eine kürzere Reichweite. Das ist in Ballungsgebieten kein Problem. In ländlichen Regionen sind eher die langwelligen Bereiche im Einsatz, um über große Flächen Erreichbarkeit zu schaffen. Die höheren Frequenzen gehen mit einem höheren Datenverlust einher. Das macht besondere Netzwerkinstallationen und Wärmemanagementsysteme notwendig, um die empfindliche Elektronik zu schützen.

5G-Ausbau in Deutschland

Der Ausbau des 5G-Netzes konnte Mitte 2019 beginnen, nachdem der Bund die dafür notwendigen Frequenzen im März des Jahres versteigert hatte. Die Betreiber schafften es, dass 5G im Juli 2019 erstmals verfügbar war. In Deutschland ist es derzeit allerdings so, dass die Erreichbarkeit mit diesem neuen Mobilfunkstandard noch nicht flächendeckend gewährleistet ist.

Derzeit sind die Chancen für die Aufrüstung eines Smart Home mit 5G in dichter besiedelten Regionen größer als in ländlichen. Das hängt nicht zuletzt damit zusammen, dass der Ausbau in der Fläche teuer ist. Zudem sind mit dem Ausbau aufwendige Genehmigungsverfahren verbunden. Beispielsweise sind mehr Funkmasten notwendig als für 4G und die Nutzer brauchen ebenfalls die passende Technologie mit dem entsprechenden Mobilfunkchip.

Vergleich LTE und 5G Geschwindigkeit auf dem Smartphone

Auf meinem Smartphone verwende ich noch die Mobilfunktechnologie LTE. Bisher hatte ich mit der Geschwindigkeit keine Probleme. Die Anzahl der Geräte in unserem Smart Home ist im letzten Jahr gestiegen. Die Geräte kommunizieren untereinander und bauen oft eine Verbindung zum Internet auf.

Auf dem Smartphone benötige ich eine ausreichende Geschwindigkeit, wenn ich Fotos in meine private Cloud sichere oder Geräte in meinem Smartphone über das Internet steuern möchte. Aus diesem Grund habe ich die Geschwindigkeit zwischen LTE und 5G verglichen, um zu prüfen, ob der Unterschied wirklich so groß ist.

Getestet wurde in Berlin mit einem Mobilfunkvertrag bei O2.

LTE Geschwindigkeit

Unter dem Abschnitt Download ist zu erkennen, wie schnell Daten von einem Server im Internet auf das Gerät übertragen werden können. Die meisten Online-Aktivitäten, wie das Laden von Webseiten oder das Streaming von Videos, erfolgen durch Downloads. Gemessen in Megabit pro Sekunde (Mbps).

Der Upload gibt an, wie schnell Daten von dem Gerät an das Internet gesendet werden können. Eine besonders schnelle Hochladegeschwindigkeit ist für den Versand großer Dateien wichtig. Ich benötige einen guten Upload, um meine Fotos vom Smartphone schnell auf meinem NAS zu sichern.

LTE Reaktionsgeschwindigkeit

Der Ping, auch Latenz oder Verzögerung genannt, ist die Reaktionszeit der Verbindung, d. h. wie schnell das Gerät eine Antwort erhält, nachdem eine Anfrage gesendet wurde. Gemessen wird die Zeit in Millisekunden (ms).

Bei diesem Test wird der Ping in drei Stufen gemessen.

Die erste Zahl (18ms) ist der Ping im Leerlauf. Zu Beginn den Speedtest wird der Idle-Ping getestet, um die Antwort auf eine Anfrage in dem Netzwerk so zu messen, als ob es nicht in Gebrauch wäre.

Die zweite Zahl (831ms) ist der Ping während des Download-Tests. Diese Messung erfolgt, um zu sehen, wie der Ping durch die Download-Aktivitäten in dem Netzwerk beeinflusst wird. Eine hohe Download-Reaktionszeit wird oft dadurch verursachte, wenn z.B. ein große Spiel über das Internet installiert werden.

Die letzte Zahl (53ms) ist der Ping Wert während der Upload-Aktivitäten. Hohe Upload-Reaktionszeiten kommen z.B. vor, wenn Fotos oder Videos vom Smartphone in die Cloud hochgeladen werden.

5G Geschwindigkeit

Meine Download-Geschwindigkeit hat sich mit 5G mehr als verdoppelt. Mit 338 Mbit/s kann ich gleichzeitig über 10 Ultra HD (4K) Netflix Streams anschauen. Die 5G Geschwindigkeit reicht in meinem Heimnetzwerk komplett aus. Alle Familienmitglieder können gleichzeitig Streamen, im Internet surfen oder Online-Spiele genießen.

Die Upload-Geschwindigkeit ist dagegen gleich geblieben.

5G Reaktionsgeschwindigkeit

Die Ping Geschwindigkeit im 5G Mobilfunk ist deutlich schneller als bei LTE. Die Reaktionszeit während eines Downloads hat sich von 831ms auf 46ms reduziert. Auch die Reaktionszeit beim Upload hat sich fast um die Hälfte reduziert.

5G im iPhone aktivieren

5G lässt sich beim iPhone einfach aktivieren. Voraussetzung dafür ist, dass 5G vom Mobilfunk-Provider und vom Smartphone unterstützt wird.

Gehe im iPhone zu Einstellungen.

Tippe nun auf die Option Mobilfunk.

Unter Datenoptionen werden die Einstellungen für 5G oder LTE vorgenommen.

Wie bei mir unter Sprache & Daten zu sehen ist, verwende ich aktuell den LTE Mobilfunkstandard. Tippe auf Sprache & Daten, um dies zu ändern.

Meine Empfehlung ist, die Option 5G automatisch zu wählen. Dieser Mobilfunkstandard wird dann nur verwendet, wenn dies für die Leistung benötigt. Die Batterielebensdauer wird dadurch optimiert. 5G hat derzeit einen höheren Stromverbrauch als LTE.

Welche Vorteile hat 5G für ein Smart Home?

In einem Smart Home ist die Kommunikation enorm wichtig. Dabei ist es notwendig, sehr große Mengen an Daten zu übertragen. Sind mehrere Personen gleichzeitig in einem Gebäude, die das Internet ebenso nutzen, sind die Übertragungskapazitäten von normalen Netzwerken schnell ausgeschöpft. Die Datenübertragungsrate der 5G-Technologie mit bis zu 10 Gbit pro Sekunde hat dann klare Vorteile. Die einzelnen Geräte können damit problemlos kommunizieren. Darüber hinaus ist das 5G-Netz mit verschiedenen Sicherheitsmaßnahmen ausgestattet, die es für Cyber-Kriminelle schwerer machen sollen, das Smart-Home-System zu hacken.

5G erweitert auch die Möglichkeiten für Smart-Home-Anwendungen. Durch geringe Latenzzeit und hohe Übertragungsgeschwindigkeit lassen sich smarte Thermostate, Beleuchtungs- und Sicherheitssysteme für zuverlässiger und effizienter steuern. Das Smart-Home-Erlebnis wird damit interaktiver und kann reibungsloser ablaufen. Damit lassen sich anspruchsvolle Systeme in das Smart Home einbinden, wie Überwachungskameras, die das Haus in Echtzeit überwachen und die Daten in einem hochauflösenden Stream übertragen, sodass viele Details gut erkennbar.

Vorteile von 5G in Heimnetzwerken

Durch die Nutzung von 5G im Heimnetzwerk steigt die Internetgeschwindigkeit gegenüber anderen Möglichkeiten enorm an. Dadurch ergeben sich viele neue Möglichkeiten zu Hause.

Das schnellere Internet verbessert die Konnektivität zu Hause und macht sie außerdem auch viel zuverlässiger. Die Download- und auch die Upload-Geschwindigkeit steigt verglichen mit bisherigen Netzwerkstandards. Dadurch ergibt sich ein Online-Erlebnis wie in Echtzeit, selbst bei Videokonferenzen und anderen sehr datenintensiven Anwendungen, bei denen große Dateien zu übertragen sind.

Mithilfe von Repeatern oder sogenannten Mesh-Systemen lässt sich das 5G-Signal noch verstärken, was für alle, die im Homeoffice arbeiten ein großer Vorteil ist. Damit ist gewährleistet, dass das Signal wirklich jeden Winkel eines Hauses erreicht und immer stark und stabil ist.

Auch beim Streamen profitieren die User vom 5G-Netz. Die Inhalte lassen sich in hoher Auflösung und ohne Unterbrechung oder Pufferung übertragen. Das ist vor allem ei 4- oder 5K-Inhalten ein großer Vorteil.

Online-Gaming erreicht mit 5G ebenfalls ein neues Level. Die kurzen Ping-Zeiten der modernen Technologie sorgen für ein flüssiges und reaktionsschnelles Erlebnis.

Für Familien und Wohngemeinschaften gibt es noch einen weiteren Vorteil, wenn Streaming- und Gamingaktivitäten gleichzeitig stattfinden. Denn es ist damit möglich, mehrere Geräte gleichzeitig zu nutzen, ohne dass es zu Einbußen bei der Qualität kommt.

Fazit

Smart Home ist ohne Zweifel das Wohnen der Zukunft und bringt für die Anwender viele Vorteile mit sich. Die 5G-Technologie sorgt dafür, dass die Anwendungen komfortabler und zugleich sicherer werden.