Auf dem Smartphone steht „5G“, und trotzdem lädt das Video im Regionalzug nicht schneller als vor fünf Jahren. Gleichzeitig steuern Fabriken fahrerlose Transportsysteme über eigene 5G-Netze, und Rundfunkanstalten übertragen Livebilder ohne Satellitenwagen. Beides ist 5G. Der Begriff steht für einen Mobilfunkstandard, der deutlich mehr können soll als schnelles Surfen, dessen besondere Fähigkeiten aber nur dort ankommen, wo Netz und Endgerät sie auch ausspielen.

Seit dem Start der ersten kommerziellen Netze 2019 ist 5G in Deutschland in der Fläche angekommen. Die anfänglichen Versprechen von selbstfahrenden Autos und ferngesteuerten Operationen haben sich dagegen langsamer erfüllt als angekündigt. Zeit für eine nüchterne Bestandsaufnahme: wie 5G technisch funktioniert, was davon heute nutzbar ist und für wen es sich lohnt, genauer hinzusehen.

Warum ein neuer Mobilfunkstandard nötig wurde

LTE, also die vierte Mobilfunkgeneration, wurde für Smartphones entworfen. Es transportiert große Datenmengen recht effizient, behandelt aber im Grunde alle Daten gleich. Für neue Anwendungen reichte das nicht: Eine Maschinensteuerung braucht keine hohe Bandbreite, aber eine Verbindung, die zuverlässig in wenigen Millisekunden antwortet. Tausende Sensoren auf einem Firmengelände senden nur winzige Datenpakete, sollen aber jahrelang mit einer Batterie auskommen. Und in Fußballstadien oder Innenstädten teilen sich so viele Nutzer eine Funkzelle, dass LTE an seine Kapazitätsgrenze stößt.

Die Internationale Fernmeldeunion ITU hat die Anforderungen an die fünfte Generation deshalb unter dem Namen IMT-2020 entlang von drei Anwendungsfeldern formuliert:

• eMBB (enhanced Mobile Broadband): mehr Bandbreite und Kapazität für Smartphones, Laptops und Festnetzersatz,
• URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication): extrem zuverlässige Verbindungen mit sehr kurzer Verzögerung, etwa für Industrie und Verkehr,
• mMTC (massive Machine Type Communication): sehr viele einfache Geräte pro Fläche, typisch für das Internet der Dinge.

Die Zielwerte sind ehrgeizig: Spitzendatenraten von 20 Gbit/s im Download, eine Latenz, also Verzögerung, von einer Millisekunde in der Funkstrecke und bis zu einer Million Geräte pro Quadratkilometer. Wichtig ist der Zusatz: Das sind Obergrenzen für einzelne Szenarien, nicht Werte, die ein Netz gleichzeitig und überall liefert. Ausgearbeitet hat den Standard das Normungsgremium 3GPP, in dem Netzausrüster, Netzbetreiber und Gerätehersteller zusammenarbeiten. Die erste 5G-Version erschien 2018 als Release 15, spätere Releases ergänzten Funktionen für Industrie, Fahrzeugkommunikation und Satellitenanbindung.

Wie 5G technisch funktioniert

Drei Frequenzbereiche mit unterschiedlichen Stärken

Funkfrequenzen bestimmen, wie weit ein Signal reicht und wie viele Daten es tragen kann. Vereinfacht gilt: Niedrige Frequenzen reichen weit und dringen gut in Gebäude, bieten aber wenig Kapazität. Hohe Frequenzen transportieren viel, reichen aber nur kurz.

In Deutschland nutzen die Netzbetreiber für 5G vor allem drei Bereiche:

1. Niedrige Frequenzen um 700 MHz für die Fläche, ergänzt um das 2,1-GHz-Band. Hier ist 5G kaum schneller als LTE, erreicht aber auch ländliche Regionen.
2. Den Bereich um 3,6 GHz, der 2019 versteigert wurde. Er ist das eigentliche Arbeitspferd für hohe Datenraten in Städten, reicht aber meist nur einige hundert Meter bis etwa einen Kilometer weit.
3. Millimeterwellen um 26 GHz mit sehr hoher Kapazität und sehr geringer Reichweite. Sie werden in Deutschland bislang kaum im öffentlichen Netz eingesetzt, eher für lokale Anwendungen.

Hinzu kam, vor allem in den ersten Ausbaujahren, Dynamic Spectrum Sharing, bei dem sich LTE und 5G dieselben Frequenzen teilen. Die Telekom hat es 2026 im 2,1-GHz-Band abgeschaltet und nutzt das Band seitdem vollständig für 5G. Das erklärt den Eingangsfall: Ein „5G“-Symbol auf dem Display kann auch eine 5G-Verbindung auf einer schmalen, geteilten Frequenz bedeuten, die kaum mehr leistet als LTE.

Massive MIMO und Beamforming

Die Antennen moderner 5G-Stationen bestehen aus Dutzenden kleiner Einzelantennen. Diese Technik heißt Massive MIMO (Multiple Input, Multiple Output). Mit ihr kann eine Station mehrere Geräte gleichzeitig auf derselben Frequenz versorgen, weil sie die Signale räumlich trennt.

Beamforming ergänzt das: Statt Funkwellen gleichmäßig in alle Richtungen abzustrahlen, bündelt die Station das Signal in Richtung des jeweiligen Geräts, ähnlich einem Scheinwerfer statt einer Glühbirne. Das verbessert die Verbindungsqualität am Rand der Zelle und spart Energie.

Kleine Zellen für mehr Kapazität

Weil hohe Frequenzen nicht weit reichen, ergänzen Netzbetreiber große Sendemasten an stark frequentierten Orten durch kleine Funkzellen, etwa an Laternen, Fassaden oder in Bahnhöfen. Die Idee ist nicht neu, gewinnt mit 5G aber an Bedeutung. Der Aufbau ist mühsam, denn jeder Standort braucht Strom, eine Glasfaseranbindung und eine Genehmigung.

Eine Korrektur gegenüber manchen frühen Darstellungen, auch der ersten Fassung dieses Beitrags: Echter Vollduplex-Betrieb, also Senden und Empfangen auf derselben Frequenz zur selben Zeit, gehört nicht zum Standardrepertoire heutiger 5G-Netze. Im wichtigen 3,6-GHz-Band wechseln sich Senden und Empfangen in sehr kurzen Zeitabschnitten ab. Mit Release 19 hat 3GPP eine Vorstufe standardisiert, den Subband-Vollduplex: Die Basisstation sendet und empfängt gleichzeitig in getrennten Teilbereichen eines Frequenzbands, das Endgerät dagegen nicht. Echter Vollduplex bleibt ein Forschungsthema für spätere Ausbaustufen.

Non-Standalone und Standalone: der unterschätzte Unterschied

Die ersten 5G-Netze liefen im sogenannten Non-Standalone-Modus (NSA). Dabei funkt das Smartphone zwar auf 5G-Frequenzen, die Steuerung der Verbindung übernimmt aber weiterhin das LTE-Kernnetz. Das bringt höhere Datenraten, aber kaum etwas von den übrigen Fähigkeiten.

Erst mit 5G Standalone (SA) und einem eigenen 5G-Kernnetz stehen die Funktionen bereit, für die der Standard eigentlich entworfen wurde:

• Kürzere Latenzen, weil der Umweg über das LTE-Kernnetz entfällt.
• Network Slicing: Der Betreiber teilt ein physisches Netz in mehrere logische Netze mit eigenen Eigenschaften auf. Angenommen, ein Fernsehsender überträgt live von einem Stadtfest. Ein reservierter Slice sichert ihm Bandbreite, auch wenn tausende Besucher gleichzeitig Videos hochladen.
• Bessere Energieeffizienz bei Geräten, die nur selten Daten senden.

Die deutschen Netzbetreiber bauen Standalone schrittweise aus. Für Endkunden hängt die Nutzung vom Tarif, vom Gerät und vom Standort ab. Wer prüfen will, ob ein Dienst wie Network Slicing für den eigenen Betrieb verfügbar ist, muss das konkret beim Netzbetreiber anfragen.

Was 5G in Unternehmen heute leistet

Campusnetze in Industrie und Logistik

Eine deutsche Besonderheit sind lokale 5G-Netze, sogenannte Campusnetze. Die Bundesnetzagentur vergibt dafür seit 2019 Frequenzen im Bereich von 3,7 bis 3,8 GHz direkt an Unternehmen und Forschungseinrichtungen. So kann etwa ein Automobilzulieferer auf seinem Werksgelände ein eigenes Netz betreiben, das er vollständig kontrolliert.

Angenommen, ein mittelständischer Maschinenbauer will fahrerlose Transportsysteme durch eine Halle schicken, die bisher per WLAN gesteuert werden. Beim Wechsel zwischen WLAN-Zugangspunkten reißen Verbindungen immer wieder kurz ab, und die Fahrzeuge bleiben stehen. Ein Campusnetz kann hier stabilere Übergaben und planbare Latenzen bieten. Dem stehen Kosten für Planung, Hardware und Betrieb gegenüber, und passende Endgeräte und Industriemodule sind teurer als WLAN-Komponenten. Für viele Fertigungen bleibt modernes WLAN mit Wi-Fi 6 oder 7 die wirtschaftlichere Lösung. Eine pauschale Antwort gibt es nicht.

Mobiles Arbeiten und Festnetzersatz

Im Alltag vieler Firmen spielt 5G eine unspektakulärere, aber nützliche Rolle: als schneller Internetzugang für Baustellen, Pop-up-Stores, Messestände oder Filialen, an denen Glasfaser fehlt. Router mit 5G-Modem ersetzen dort einen Festnetzanschluss oder dienen als Ausfallreserve.

Edge Computing als Partner

Kurze Latenzen im Funknetz nützen wenig, wenn die Daten anschließend Hunderte Kilometer zu einem Rechenzentrum reisen. Deshalb gehört zu vielen 5G-Szenarien Rechenleistung nahe am Netzrand. Wie Multi-Access Edge Computing im Mobilfunk funktioniert, erklärt der Beitrag zu MEC in mobilen Netzen. Das Zusammenspiel beider Technologien beleuchtet der Beitrag Zukunftstechnologien 5G und Edge Computing.

Wo 5G an Grenzen stößt

Ausbau und Kosten

Mehr Standorte, Glasfaseranbindungen und neue Antennentechnik kosten die Netzbetreiber viel Geld, zusätzlich zu den Ausgaben für Frequenzauktionen. Lange Genehmigungsverfahren bremsen den Ausbau. Die Folge sind große Unterschiede zwischen Ballungsräumen und ländlichen Regionen, besonders bei den schnellen Frequenzen.

Versorgung in Gebäuden

Je höher die Frequenz, desto stärker dämpfen Wände und vor allem moderne Wärmeschutzfenster das Signal. In Büros und Hallen braucht es deshalb oft eigene Innenraumversorgung, etwa kleine Funkzellen oder Verstärkersysteme.

Sicherheit und Lieferketten

5G bringt bessere Verschlüsselung als frühere Generationen, etwa für die Teilnehmerkennung, die über die Funkstrecke nicht mehr im Klartext übertragen werden soll. Gleichzeitig wird das Netz softwarelastiger: Kernnetzfunktionen laufen häufig virtualisiert auf Standardservern, ähnlich wie Cloud-Anwendungen. Das erhöht die Flexibilität, vergrößert aber die Angriffsfläche. Politisch umstritten ist die Rolle chinesischer Netzausrüster. Die Bundesregierung hat 2024 mit den Netzbetreibern vereinbart und inzwischen vertraglich festgelegt, kritische Komponenten von Huawei und ZTE schrittweise aus den 5G-Netzen zu entfernen: aus den Kernnetzen bis spätestens Ende 2026, aus dem Netzmanagement der Zugangs- und Transportnetze bis Ende 2029.

Gesundheit

Die Sorge vor gesundheitlichen Folgen begleitet jede Mobilfunkgeneration. Nach Einschätzung des Bundesamts für Strahlenschutz gibt es unterhalb der geltenden Grenzwerte keine gesicherten Belege für gesundheitliche Schäden, auch nicht durch 5G. Die Forschung, vor allem zu höheren Frequenzen, läuft weiter.

Was 5G für Ihr Unternehmen bedeutet

Unsere Einschätzung: Für die meisten Unternehmen ist 5G vor allem ein besseres Mobilfunknetz, nicht der Auslöser grundlegend neuer Geschäftsmodelle. Überschätzt wurden in den ersten Jahren Anwendungen wie die Fernchirurgie oder das vernetzte autonome Fahren, die vor allem an Regulierung, Haftung und Wirtschaftlichkeit hängen und nicht am Funkstandard. Unterschätzt wird oft der praktische Nutzen im Kleinen: verlässliches mobiles Arbeiten, schneller Internetzugang ohne Glasfaser und stabile Verbindungen für Maschinen und Sensoren.

Sinnvoll ist ein Blick auf 5G, wenn

• WLAN auf großen Flächen oder bei bewegten Maschinen an Grenzen stößt,
• Standorte ohne Festnetz schnell angebunden werden müssen,
• viele Sensoren über weite Areale vernetzt werden sollen,
• bestimmte Anwendungen garantierte Bandbreite oder Latenz brauchen.

Am Anfang sollte dabei die Anwendung stehen, nicht die Technik. Erst wenn klar ist, welche Daten in welcher Qualität wohin fließen müssen, lässt sich entscheiden, ob ein öffentliches 5G-Netz, ein Campusnetz oder modernes WLAN die bessere Wahl ist. Parallel arbeitet die Branche bereits an der nächsten Generation: 5G-Advanced ergänzt den Standard um weitere Funktionen, und 6G soll nach heutiger Planung um 2030 folgen.

Wer prüfen möchte, ob und wie 5G in den eigenen Prozessen hilft, findet auf unserer Seite zu 5G-Technologie mit Beratung, Coaching und Seminaren Unterstützung bei Einordnung, Planung und Schulung.

Häufige Fragen zu 5G

Ist für 5G ein neues Smartphone nötig?

Ja, das Gerät muss 5G unterstützen. Die meisten Smartphones der vergangenen Jahre tun das. Für Standalone-Funktionen müssen Gerät, Software und Tarif zusätzlich freigeschaltet sein. Ob ein Tarif 5G überhaupt enthält, steht in den Vertragsdetails.

Ist 5G flächendeckend verfügbar?

Die großen Netzbetreiber melden, dass ihre 5G-Netze inzwischen den Großteil der Bevölkerung erreichen. In der Fläche läuft 5G aber oft auf niedrigen Frequenzen und bringt dort gegenüber LTE wenig zusätzliche Geschwindigkeit. Aktuelle Karten bietet die Bundesnetzagentur mit ihrem Mobilfunk-Monitoring im Gigabit-Grundbuch.

Ist 5G gesundheitsschädlich?

Nach Einschätzung des Bundesamts für Strahlenschutz nicht, solange die Grenzwerte eingehalten werden. Die in Deutschland eingesetzten 5G-Frequenzen liegen zum Großteil in Bereichen, die auch für frühere Mobilfunkgenerationen genutzt werden oder diesen benachbart sind.

Lohnt sich ein eigenes 5G-Campusnetz für den Mittelstand?

Das hängt vom Einsatzfall ab. Bei großen Hallen, mobilen Maschinen und hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit kann es sich lohnen. Für Büros und einfache Produktionsumgebungen ist WLAN meist günstiger. Inzwischen gibt es auch Angebote, bei denen Dienstleister ein Campusnetz als Service betreiben, was den Einstieg erleichtert.