Unter Latenz versteht man im Kontext von 5G die Zeitverzögerung zwischen dem Beginn einer Datenübertragung und dem Empfang der entsprechenden Antwort. Es ist eine entscheidende Leistungsmetrik in drahtlosen Kommunikationssystemen, und 5G-Netzwerke zielen darauf ab, die Latenz im Vergleich zu früheren Generationen deutlich zu reduzieren und so eine breite Palette von Anwendungen mit strengen Echtzeitanforderungen zu ermöglichen. Hier sind detaillierte Aspekte der Latenzanforderungen in 5G:
- Latenzdefinition:
- Latenz ist die Zeitverzögerung, die auftritt, wenn Daten zwischen der Quelle (Sender) und dem Ziel (Empfänger) übertragen werden. Sie wird typischerweise in Millisekunden (ms) gemessen und ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung der Reaktionsfähigkeit eines Netzwerks.
- Anwendungsfälle mit strengen Latenzanforderungen:
- 5G-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Latenzempfindlichkeiten unterstützen. Einige Anwendungsfälle mit strengen Latenzanforderungen umfassen:
- Ultra-Reliable Low Latency Communication (URLLC): Kritische Anwendungen wie industrielle Automatisierung, autonome Fahrzeuge und Fernchirurgie erfordern eine extrem niedrige Latenz, um Reaktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit in Echtzeit zu gewährleisten.
- Enhanced Mobile Broadband (eMBB): Anwendungen wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und hochauflösendes Video-Streaming profitieren von geringeren Latenzen, um ein noch intensiveres Benutzererlebnis zu bieten.
- 5G-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Latenzempfindlichkeiten unterstützen. Einige Anwendungsfälle mit strengen Latenzanforderungen umfassen:
- Latenzkategorien:
- 5G-Netzwerke kategorisieren die Latenz in drei Haupttypen:
- Round-Trip Time (RTT): Die Gesamtzeit, die ein Datenpaket für die Reise von der Quelle zum Ziel und zurück benötigt.
- Latenz der Benutzerebene: Die Zeit, die ein Datenpaket benötigt, um in eine Richtung von der Quelle zum Ziel zu gelangen.
- Kontrollebenenlatenz: Die Zeit, die Signalisierungsnachrichten für die Übertragung zwischen Netzwerkknoten zu Kontroll- und Verwaltungszwecken benötigen.
- 5G-Netzwerke kategorisieren die Latenz in drei Haupttypen:
- Ziellatenzwerte:
- 5G zielt darauf ab, extrem niedrige Latenzwerte zu erreichen und strebt in einigen Szenarien Umlaufzeiten von nur 1 Millisekunde an. Die Latenz auf Benutzerebene kann nur wenige Millisekunden betragen und ermöglicht so Anwendungen, die eine nahezu sofortige Reaktionsfähigkeit erfordern.
- Netzwerk-Slicing für individuelle Latenz:
- 5G führt das Konzept des Network Slicing ein und ermöglicht es Betreibern, maßgeschneiderte virtuelle Netzwerke zu erstellen, die auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnitten sind. Dies ermöglicht die Zuweisung von Ressourcen und Optimierungen, um den Latenzanforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.
- Edge Computing und MEC:
- Multi-Access Edge Computing (MEC) ist eine Schlüsseltechnologie in 5G, bei der Rechenressourcen näher am Rand des Netzwerks platziert werden. Dadurch verringert sich die Entfernung, die Daten zurücklegen müssen, und die Latenz wird minimiert. Edge Computing ist für Echtzeitanwendungen wie IoT, Gaming und AR/VR von entscheidender Bedeutung.
- Transportnetzwerkoptimierung:
- Das Transportnetzwerk, einschließlich Glasfaserkabel und Router, spielt eine entscheidende Rolle bei der Minimierung der Latenz. 5G-Netze optimieren die Transportinfrastruktur, um eine effiziente Datenübertragung mit geringer Latenz zu gewährleisten.
- Ultradichte Netzwerke (UDN):
- Um die Latenz in überfüllten städtischen Umgebungen zu reduzieren, setzen 5G-Netzwerke ultradichte Netzwerke mit einer hohen Dichte kleiner Zellen ein. Dadurch wird sichergestellt, dass sich Benutzer in unmittelbarer Nähe einer Zelle befinden, wodurch Signallaufzeit und Latenz minimiert werden.
- Zuverlässigkeit und Redundanz:
- 5G-Netzwerke verfügen über Zuverlässigkeitsfunktionen und Redundanzmechanismen, um eine Kommunikation mit geringer Latenz sicherzustellen, selbst bei Netzwerkausfällen oder -überlastungen. Redundante Pfade und Backup-Systeme tragen zur Aufrechterhaltung der Serviceverfügbarkeit bei.
- 3GPP-Standardisierung:
- Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) legt Standards für 5G-Netzwerke fest, einschließlich Latenzanforderungen. Durch die Standardisierung wird sichergestellt, dass verschiedene 5G-Netzwerke weltweit einheitliche Spezifikationen einhalten, was die Interoperabilität und einen einheitlichen Ansatz fördert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Latenzanforderungen in 5G von entscheidender Bedeutung sind, um eine breite Palette von Anwendungen zu ermöglichen, die Echtzeit-Reaktionsfähigkeit erfordern. Der Fokus der Technologie auf äußerst zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz, Network Slicing, Edge Computing und Transportnetzwerkoptimierung trägt gemeinsam dazu bei, die in den 5G-Standards festgelegten Ziele mit geringer Latenz zu erreichen.