UdZ 01.21

UdZ 1-2021 / 40 weise, welche Anforderungen an Infrastrukturausrüster ge- stellt werden. In der Evolution der Mobilfunkstandards wurden mit auf­ steigender Generation kontinuierlich neue Meilensteine erreicht. Im Jahr 1979 begann die Kommerzialisierung der ersten Generation (1G), was analoge Sprachübertragung zu mobilen Endgeräten ermöglichte. 2G, auch bekannt als Global System for Mobile Communications (GSM) , entwickelte die mo- bile Telefonie weiter auf einen globalen digitalen Standard. Das schuf die Voraussetzungen für den Austausch von Kurznachrichten mit dem Short Message Service (SMS-Dienst). Datenübertragung und Download waren damit bereits reali­ sierbar, benötigten aber unverhältnismäßig lange für den alltäglichen Gebrauch. 3G brachte höhere Datenüber- tragungsraten, wodurch es zu einem Boom an mobilen Anwendungen und der Einführung von Smartphones kam. Die 3G-Datenraten von bis zu 14 Megabit pro Sekunde wur- den mit dem ab 2010 eingeführten Standard Long Term Evolution (LTE) Advanced , dem derzeitigen Standard der vier- ten Generation (4G), weit übertroffen. Durch Datenraten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde werden durch LTE erstmals Mobiles Streaming, technisch anspruchs- volle Computerspiele und Cloud-Nutzung ermöglicht (s. Liyanage et al. 2018, S. 22). 5G als Schlüsseltechnologie 5G verspricht Datenraten bis zu 20 Gigabit pro Sekunde und bis zu einer Million Endgeräte pro Quadratkilometer. Eine Reaktionszeit (Latenz) von bis zu 1 Millisekunde, statt den bisherigen ~45 Millisekunde, soll eine schnellere Datenübertragung nahezu in Echtzeit ermöglichen. Dadurch ergeben sich eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, die teilweise bereits mit 4G realisierbar sind, ihr volles Potenzial aber erst durch die neue Mobilfunktechnologie ausschöpfen können (s. AbuRgheff 2020, S. 1). Aufgrund von Zeitverzögerung durch dezentrale Datenver­ arbeitungkönnendieseWertefürDatenrateundLatenzmitdem etablierten Cloud-Computing, der Nutzung von dezentralen IT- -Infrastrukturen und Dienstleistungen zur Datenverarbeitung, nicht umgesetzt werden. Um die Datenverarbeitung näher an den Verwendungsort zu verlagern, wird für 5G daher Edge-Computing eingesetzt. Das heißt: Teile der Datenverarbeitung werden auf Server nahe beim Anwender/bei der Anwenderin, der sogenanntenEdge-Cloud, verlagert. Das spart Datenverkehr und verringert die Latenz deutlich, also die Zeit zwischen einer Aktion oder einem Ereignis und dem Eintreten einer Reaktion. Insbesondere für sicherheitskritische Systeme, welche auf niedrige Latenzzeiten angewiesen sind, ist das Konzept des In the evolution of mobile networks, each ascending generation has made it possible to reach new milestones. 1979 saw the commercialization of the first generation (1G), enabling analog voice transmission to mobile terminals. 2G, also known as Global System for Mobile Communications (GSM), further evolved mobile telephony to achieve a global digital standard. This created the basis for exchanging short messages with the Short Message Service (SMS service). Data transmission and downloading were already feasible, but too slow for everyday use. 3G brought higher data transfer rates, resulting in a boom in mobile applications and the introduction of smartphones. 3G data rates of up to 14 Mbit/s were far surpassed by Long Term Evolution (LTE) Advanced, the current fourth-generation (4G) standard introduced in 2010. With data rates of up to one Gbit/s, LTEmademobile streaming, technologically demanding computer games, and cloud usage possible for the first time (Liyanage et al. 2018, p. 22). 5G as a key technology 5G promises data rates of up to 20 Gbit/s and up to onemillion terminals per square kilometer. A response time (latency) of up to 1 ms, instead of the current ~45 ms, is expected to enable data transmission in near real-time. This opens up a range of possible applications, some of which are already feasible with 4G, but whose full potential can only be realized with the new mobile technology (AbuRgheff 2020, p. 1). Due to time delays caused by decentralized data processing, such data and latency rates cannot be achieved with established cloud computing solutions, the use of decentralized IT infrastructures, and services for data processing. Edge computing is therefore used in combination with 5G to move data processing closer to the point of use. This means that some of the data processing is “moved” to servers close to the user, the so-called edge cloud. This saves data traffic and significantly reduces latency, i.e. the time between an action or event and the onset of a reaction to it. Especially for safety-critical systems, which require low latency, the concept of Edge Computing is essential (Hassan et al. 2019, p. 127,276 - 127,289). With the aforementioned properties, 5G opens up a broad spectrum of possibilities for applications in industry and commerce. Significance of 5G for industry In the course of globalization and digitalization, society and the economy are undergoing comprehensive change. Current