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Hast du auch schon öf­ters von der 5G Tech­no­lo­gie ge­hört, ver­stehst aber nicht so ge­nau de­ren Be­deu­tung? Für vie­le Men­schen ist die neus­te Ge­ne­ra­ti­on des Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­werks ein Mys­te­ri­um. In den Me­di­en wird da­von be­rich­tet, wie Men­schen die neu­en 5G An­ten­nen ab­reis­sen und in Brand set­zen. Al­le mög­li­chen Ge­rüch­te kur­sie­ren und das all­ge­mei­ne Miss­trau­en ist gross. Aber was ist über­haupt der Un­ter­schied von 5G zu 4G? Ist die 5G Tech­no­lo­gie schlech­ter für un­se­re Um­welt? Wel­chen Nut­zen kann sie für die Um­welt ha­ben? Die­se Fra­gen und wei­te­re re­le­van­te Aspek­te wer­den wir in die­sem Blog be­han­deln, um Ver­ständ­nis zu schaffen.

5G im Ver­gleich zu 4G

Um die bei­den Tech­no­lo­gien mit­ein­an­der ver­glei­chen zu kön­nen, ist ein Grund­ver­ständ­nis für ein paar Be­grif­fe not­wen­dig. Bei je­der Wei­ter­ent­wick­lung des Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­werks war bis­her die Ver­bes­se­rung der spek­tra­len Ef­fi­zi­enz es­sen­zi­ell. Die spek­tra­le Ef­fi­zi­enz wird aus dem Ver­hält­nis der Da­ten­ra­te (über­tra­ge­ne Da­ten pro Zeit­ein­heit) zur Band­brei­te be­rech­net. Die Band­brei­te be­schreibt ei­nen Fre­quenz­be­reich mit ver­schie­de­nen Fre­quen­zen zur Da­ten­über­tra­gung. Der op­ti­ma­le Fre­quenz­be­reich für ei­ne stö­rungs­freie Da­ten­über­tra­gung wird mit ei­nem Theo­rem be­stimmt. Je brei­ter der Fre­quenz­be­reich ist, des­to mehr Fre­quen­zen ste­hen zur Über­tra­gung zur Ver­fü­gung. Aus die­sem Grund er­mög­licht ei­ne hö­he­re Band­brei­te die Über­tra­gung von mehr Da­ten. Die­se hö­he­re Band­brei­te ist ein Kern­merk­mal der 5G Tech­no­lo­gie. Durch sie nimmt die spek­tra­le Ef­fi­zi­enz zu und mehr Da­ten wer­den schnel­ler stö­rungs­frei über­tra­gen. Da­für braucht es mehr An­ten­nen und Sen­de­sta­tio­nen. So­mit stel­len die drei Haupt­un­ter­schie­de von 5G zu 4G die hö­he­re Band­brei­te, mehr An­ten­nen und Sen­de­sta­tio­nen und ei­ne hö­he­re spek­tra­le Ef­fi­zi­enz dar.

Ist 5G ei­ne en­er­gie­ef­fi­zi­en­te Technologie?

Seit der Ent­wick­lung der 5G Tech­no­lo­gie wur­de auch der Fak­tor En­er­gie­ef­fi­zi­enz als In­di­ka­tor für die Per­for­manz des Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­werks hin­zu­ge­nom­men. Die En­er­gie­ef­fi­zi­enz im Rah­men der 5G Tech­no­lo­gie wird als das Ver­hält­nis der Da­ten­ra­te zur to­ta­len, be­nutz­ten En­er­gie de­fi­niert. Forscher:innen be­rech­ne­ten, dass durch die 5G Tech­no­lo­gie bis zu 98.75% En­er­gie ge­spart wer­den kann. Sie be­grün­den dies an­hand der hö­he­ren spek­tra­len Ef­fi­zi­enz. Trotz­dem muss da­von aus­ge­gan­gen wer­den, dass mit der 5G Tech­no­lo­gie mehr Strom ver­braucht wird als zu­vor mit der 4G Technologie. 

Dies liegt dar­an, dass bei ei­ner ver­bes­ser­ten Tech­no­lo­gie von ei­nem hö­he­ren Da­ten­ver­kehr aus­zu­ge­hen ist. Ein wei­te­res Pro­blem stellt die Zu­nah­me des Strom­ver­brauchs durch mehr An­ten­nen und Sen­de­sta­tio­nen dar. Aus­ser­dem braucht die ver­bes­ser­te Band­brei­te der 5G Tech­no­lo­gie fünf Mal so viel Strom wie die Band­brei­te der 4G Tech­no­lo­gie. So­mit lässt sich ins­ge­samt sa­gen, dass die 5G Tech­no­lo­gie kei­ne en­er­gie­ef­fi­zi­en­te­re Tech­no­lo­gie ist. Sie ver­braucht mehr Strom, wes­halb auch mehr CO₂ Emis­sio­nen ent­ste­hen. Aus die­sem Grund for­schen ver­schie­dens­te For­scher­teams an en­er­gie­ef­fi­zi­en­ten Kommunikationsnetzwerken.

Der Nut­zen der 5G Technologie

Mit die­sem Fa­zit zur En­er­gie­ef­fi­zi­enz stellt sich die Fra­ge, wel­chen Nut­zen die 5G Tech­no­lo­gie für ei­ne grü­ne­re Zu­kunft ha­ben könn­te. Ver­schie­dens­te Mög­lich­kei­ten wer­den in der For­schung be­spro­chen. Zum Bei­spiel ist die er­höh­te Ka­pa­zi­tät für das au­to­no­me Au­to­fah­ren von gros­ser Re­le­vanz. Die 5G Tech­no­lo­gie wird näm­lich für die Op­ti­mie­run­gen der Fahr­rou­ten so­wie der Tank- und Brems­kon­trol­le ge­braucht. Ei­ne wei­te­re Mög­lich­keit bie­tet die neue Tech­no­lo­gie für den Um­gang mit Stau in ur­ba­nen Be­reich. Durch die Ent­wick­lung von Fahr­plä­nen und ei­ner schnel­le­ren Kom­mu­ni­ka­ti­on, kann Stau bes­ser kon­trol­liert und ver­mie­den wer­den. Des Wei­te­ren könn­ten ver­schie­dens­te On­line Ser­vices wie Shop­ping, Bil­dung oder auch Strea­ming pro­fi­tie­ren. Zu­letzt kann 5G auch in Ge­bäu­den ein­ge­setzt wer­den, wo­bei es um die so­ge­nann­te Smart Home Tech­no­lo­gie geht. Die Smart Home Tech­no­lo­gie er­mög­licht ei­ne en­er­gie­ef­fi­zi­en­te und in­tel­li­gen­te Hei­zung und Küh­lung von Ge­bäu­den. Aus­ser­dem kann das Licht und wei­te­re Haus­halts­ge­rä­te ef­fi­zi­ent ein- und aus­ge­schal­ten werden.

Ach­tung Rebound-Effekt

Trotz die­ser po­si­ti­ven Ein­satz­mög­lich­kei­ten der 5G Tech­no­lo­gie, darf der Re­bound-Ef­fekt nicht ver­ges­sen ge­hen. Da­mit ist fol­gen­des ge­meint: Wir spa­ren En­er­gie durch ein Ver­hal­ten, aber durch ein an­de­res Ver­hal­ten ver­brau­chen wir die­se ge­spar­te En­er­gie wie­der. Ein gu­tes Bei­spiel da­für wä­re, dass je­mand durch Te­le­ar­beit nicht zur Ar­beit fah­ren muss und des­halb Zeit und En­er­gie spart. Je­doch ver­wen­det die Per­son die ge­spar­te En­er­gie für das Strea­men ei­nes Ten­nis­match in der frei­en Zeit. Da wir mit 5G noch schnel­ler und bes­ser Da­ten kon­su­mie­ren kön­nen, bie­tet sie ein enorm gros­ses Po­ten­ti­al für so­ge­nann­te Re­bound-Ef­fek­te. Aus die­sem Grund spa­ren wir schluss­end­lich gar kei­ne En­er­gie, wes­halb wir die vor­her ge­nann­ten Nut­zen nur mit Vor­sicht ge­nies­sen sollten.

Fa­zit

Die­se be­trach­te­ten Ar­gu­men­te be­deu­ten für uns fol­gen­des: Die 5G Tech­no­lo­gie bie­tet vie­le in­ter­es­san­te Mög­lich­kei­ten, wo­bei ei­ni­ge da­von auch gut für un­se­re Um­welt wä­ren. Je­doch ist da­von aus­zu­ge­hen, dass durch ei­ne ver­bes­ser­te Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gie der Da­ten­ver­kehr noch mehr zu­neh­men wird. Dies wä­re ne­ga­tiv für un­se­ren Strom­ver­brauch. Auch die ge­nann­ten po­si­ti­ven Nut­zungs­mög­lich­kei­ten der 5G Tech­no­lo­gie kön­nen die­sen zu­sätz­li­chen Strom­ver­brauch nicht kom­pen­sie­ren. Trotz­dem ist die­se neue Tech­no­lo­gie nicht mehr auf­halt­bar. Wir hal­ten uns im­mer mehr in der di­gi­ta­len Welt auf, wes­halb bes­se­re Tech­no­lo­gien not­wen­dig sein wer­den. Da­her stellt sich in der Zu­kunft eher die Fra­ge, wie schnell wir die En­er­gie­ef­fi­zi­enz ver­bes­sern kön­nen. Aus die­sem Grund ist es wich­tig, dass die En­er­gie­ef­fi­zi­enz als In­di­ka­tor für die Per­for­manz der Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­wer­ke hin­zu­ge­nom­men wur­de. Nur so kön­nen wir hof­fen, dass die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­netz­wer­ke in Zu­kunft nach­hal­ti­ger werden.

Uns ist be­wusst, dass die­ser Bei­trag et­was schwie­ri­ger ver­ständ­lich ist. Des­halb stellt uns ger­ne eu­re Fra­gen. Wir ver­su­chen die­se zu be­ant­wor­ten. Aus­ser­dem ist die­ser Blog­bei­trag un­ser letz­ter Bei­trag zum The­ma Di­gi­ta­li­sie­rung und In­ter­net. Un­se­re an­de­ren Bei­trä­ge zu die­sem The­ma fin­dest du hier. Ab nächs­ter Wo­che fah­ren wir wei­ter mit dem The­ma Energie. 

Quel­len­ver­zeich­nis

Ba­je­nes­cu, T. I. (2020). 5G: Fu­ture op­por­tu­ni­ties and chal­lenges. Jour­nal of En­gi­nee­ring Sci­ence, 4, 120–127.

I, C., Han, S., & Bi­an, S. (2020). En­er­gie-ef­fi­ci­ent 5G for a gree­ner fu­ture. Na­tu­re Elec­tro­nics, 3, 182- 184. 

Inam­dar, M. A., & Ku­ma­ras­wa­my, H. V. (2020). En­er­gy ef­fi­ci­ent 5G net­works: Tech­ni­ques and chal­lenges. Pro­cee­dings of the In­ter­na­tio­nal Con­fe­rence on Smart Elec­tro­nics and Com­mu­ni­ca­ti­on (ICO­SEC), 1317–1322.