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5G und Mobilfunk

Was kann 5G? Ängste begründet? Antworten von TH-Professor Holger Stahl aus Rosenheim

Prof. Dr.-Ing. Holger Stahl, TH Rosenheim, mit seinem „Retro-Handy“, das übrigens ein neues Modell ist.
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Prof. Dr.-Ing. Holger Stahl, TH Rosenheim, mit seinem „Retro-Handy“, das übrigens ein neues Modell ist.
  • Elisabeth Sennhenn
    VonElisabeth Sennhenn
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Rosenheim – Im Interview erklärt Professor Dr. Holger Stahl von der Technischen Hochschule Rosenheim, welche Anwendungen mit 5G eines Tages möglich sein werden und wer davon profitieren könnte. Dabei geht es auch um die Frage, inwiefern elektromagnetische Strahlung schädlich für den Menschen sein können und welche Rolle der erste Standard 2G auch heute noch in der Lehre spielt.

2G, 3G, 4G, 5G – wie vermitteln Lehrende den neuesten Stand der Technik? Wenn Studenten die Hochschule verlassen, kann vieles schon anders sein.

Prof. Holger Stahl: Ja, meine Kernfächer sind ständig in Bewegung. Daher ist es mir wichtig, den Studis die Grundlagen digitaler Mobilfunksysteme zu vermitteln, bevor ich bei 4G/5G ins Detail gehe. Alle Mobilfunk-Generationen basieren auf dem „Zellularprinzip“, also der flächendeckenden Versorgung der Bevölkerung mit vielen Funkmasten. In meinen Lehrveranstaltungen behandle ich daher auch den altbewährten 2G-Standard GSM, weil er überschaubar ist. Erst anschließend betrachten wir die nächsten Generationen, die immer komplexer werden – auch für uns Experten. Nicht umsonst arbeiten derzeit an 5G weltweit Tausende von Entwicklern.

Brauchen wir 5G denn angesichts bestehender Standards?

Prof. Holger Stahl:Wie üblich bei einer neuen Mobilfunkgeneration, denken wir als Konsumenten zunächst an schnelles Internet für unsere Smartphone-Apps. Aber 5G eröffnet uns zusätzlich ganz neue Möglichkeiten: 3D-Sehen, um nur ein Beispiel zu nennen. Oder das Internet der Dinge. Kommerzielle Anwender haben die Vision, die Welt massiv zu vernetzen – so melden Maschinen präventiv, wenn sie Wartung brauchen. Auch für Kommunen kann 5G interessant werden, denken Sie an Müllcontainer oder Parkplätze, die automatisch melden, wenn sie überfüllt sind, oder an Fenster in Schulen, die dank Sensoren von alleine lüften. Viele der Anwendungen sind nicht grundsätzlich neu, aber durch Innovationen wie 5G leistbar, auch finanziell. Es ist ein gegenseitiges Aufschaukeln von Angebot und Nachfrage: Nutzer wollen Neues geboten haben – in Gesellschaft und Wirtschaft gibt es einen gewissen Hunger nach Innovation und neuen Anwendungen. Freilich geht es dabei auch um Geld und neue Absatzmärkte.

Ist ein gesamtgesellschaftlicher Nutzen vorstellbar, der auch Skeptiker überzeugen könnte?

Prof. Holger Stahl: 5G soll auch extrem zuverlässige Datenübertragungen unterstützen. Denken Sie an ein Szenario, mit dem theoretisch jeder von uns konfrontiert sein könnte: Ein medizinischer Notfall. Oder eine sehr komplizierte Operation. 5G kann dazu beitragen, dass der hoch spezialisierte Arzt gar nicht physisch anwesend sein muss, weil er die OP in Echtzeit aus der Ferne präzise durchführen kann. Und das nicht nur im nächsten Kreiskrankenhaus, sondern sogar an Orten, wo das heute gar nicht vorstellbar ist. Das könnte auch für Entwicklungshelfer oder das Militär interessant sein. Die Anwendungsmöglichkeiten werden mit der Netzentwicklung wachsen.

Kritiker bemängeln, dass ein Netz aus vielen, kleinen Antennen oder Sensoren nötig sein wird.

Prof. Holger Stahl: Grundsätzlich gilt bei jedem zellularen Netz: Wo es viele Nutzer gibt, die Datenrate fordern, muss es auch viele Funkmasten geben, weil die Ressourcen –  die mögliche Gesamt-Datenrate – einer einzelnen Basisstation begrenzt sind. Im Vergleich zu seinen Vorgänger-Standards ist es jedoch bei 5G möglich, die Datenrate einer Antenne zu vervielfachen. Hierbei überlagert man die Sendesignale vieler, sehr kleiner Antennenelemente, alle im selben Gehäuse am Mast, um eine Richtwirkung zu erzielen. Oder um parallel mehrere Datensignale gleichzeitig senden zu können. Diese technische Finesse im 5G-Standard (Stichwort „Beamforming“, Anm. d. Red.) benötigt nicht mehr Sendeleistung. Vielmehr bündeln die Funkmasten das Sendesignal gezielt in die Richtung, wo sich das jeweilige Endgerät gerade befindet. Nebenbei sparen sowohl der Netzbetreiber als auch der Handynutzer elektrische Energie, und verschonen die Umgebung mit unnötigem Elektrosmog im „Gießkannenprinzip“.

Trotzdem gibt es Ängste, vor allem, was mögliche Schäden durch Mobilfunkstrahlung betrifft.

Prof. Holger Stahl: Das ist verständlich: Wenn man beobachtet, wie ein Stück Fleisch in einem Mikrowellenherd gart, kann man sich ausmalen, welche Schäden elektromagnetische Strahlung in unserem Körper bewirken könnte. Tatsächlich arbeiten Mobilfunksysteme aktuell in einem ganz ähnlichen Frequenzbereich wie Mikrowellenherde. Aber die Leistung ist um Zehnerpotenzen geringer. So gering, dass zumindest die thermischen Schäden, also Zellzerstörung durch Erwärmung des Gewebes, an lebenden Organismen gänzlich ausgeschlossen sind. Ob es neben diesen rein thermischen Schädigungen noch andere zellverändernde oder krebserregende Wirkungen gibt, ist umstritten – auch für Kinder – auch für die geplanten hohen Frequenzen FR2. Dabei ließen sich nach insgesamt 30 Jahren Mobilfunk mit weltweit fünf Milliarden Teilnehmern durchaus repräsentative Statistiken erstellen.

Haben Sie ein konkretes Beispiel für die thermische Erwärmung?

Prof. Holger Stahl: Folgen Sie mir in ein kleines Gedankenexperiment: Sie möchten einen Liter Wasser um ein Grad Celsius erwärmen. Ein Mikrowellenherd mit 1000 Watt Leistung schafft das in nur vier Sekunden. Würde man versuchen, das Wasser mit der Sendeleistung eines 5G-Handys mit 0,2 Watt zu erwärmen, bräuchte man dafür fast sechs Stunden. Würde man hingegen warten, bis die Erwärmung durch den Elektrosmog der umliegenden Funkmasten erfolgt, würde das 13 Millionen Jahre dauern. Fazit: Wer selbst ein Handy nutzt, muss sich um die Antennenmasten in seiner Nachbarschaft ganz sicher keine Sorgen mehr machen.

Zu guter Letzt: Wie nutzt der Mobilfunkexperte Handy & Co.?

Prof. Holger Stahl: (lacht) Immer dabei habe ich ein kleines Retro-GSM-Handy ohne Apps, das nur alle paar Wochen aufgeladen werden muss – zum Telefonieren reicht´s. Mein Smartphone brauche ich im Wesentlichen für Outdoor-Aktivitäten: für Wettervorhersagen, Navigation und Tracking, zur Urlaubsorganisation. Es schläft viel im Flugmodus.

5G: Beispiele für zukünftige Anwendungsgebiete

Experten wie Prof. Holger Stahl unterscheiden drei Ausprägungen von 5G, und betonen, dass es dabei um mehr geht, als nur um schnelles Internet:

1. Verbessertes, mobiles Breitband (eMBB, engl.: enhanced mobile broadband) – Nutzen in der Praxis:

- Virtual Reality

- 3D-Video-Streaming

- Lehre 4.0., digitaler Unterricht und Vorlesungen

2. Kommunikation zwischen Geräten, Objekten und Dingen (mMTC, engl.: Massive Machine-Type Communication).

Nutzen in der Praxis (Auswahl):

- Kabellos vernetzte Maschinen und ganze Fertigungslinien kommunizieren fast in Echtzeit

- Künstliche Intelligenz korrigiert kleinste Abweichungen in der Produktion basierend auf Petabyte an Daten, gespeichert und ausgewertet in der Cloud.

- Digitale Zwillinge von Produkten

3. Verlässliche und ausfallsichere Fernsteuerung und Regelung (URLLC, engl.: Ultra Reliable Low-Latency communications) – Nutzen in der Praxis:

- Digitales Gesundheitswesen: Telemedizin, Videosprechstunden, Fernüberwachung von Vitalfunktionen

- Ortsunabhängige (robotergestützte) OPs in Industrie und am Menschen

- Autonomes Fahren und Fahrerassistenzsysteme

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