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5G – was ist das?

Bei 5G handelt es sich um die neue Generation – eben die 5. – des Mobilfunks, wobei die Anwendungsmöglichkeiten und -ideen weit über ein reines Kommunizieren zwischen Handys oder mobiles Internet hinausgehen. Nach den analogen A-, B- und C-Netzen der 1960er bis 1980er Jahre (1G) und den digitalen Standards GSM bzw. 2G (D-, E-Netze seit 1991), UMTS bzw. 3G (seit 2000) sowie LTE bzw. 4G (seit etwa 2010) funkt es nun also noch schneller (die Reaktions- bzw. Latenzzeiten liegen um eine Millisekunde). 

Es geht nun nicht mehr nur um die Kommunikation von Mensch zu Mensch, sondern auch von Mensch zu Maschine sowie von Maschine zu Maschine – Stichworte bzw. wichtige Anwendungsmöglichkeiten hierfür sind das Internet der Dinge (Internet-of-Things, IoT), Smart Home, Autonomes Fahren, Telemedizin, intelligente Energieversorgung und Gebäudetechnik (Smartmetering), Smart Farming oder Smart City. Entsprechende Anwendungen dringen mehr und mehr in unser aller alltägliches Leben. So soll z.B. der neue VW Golf 8 pausenlos online sein und Verbindung zu Cloud-Diensten halten, kann mit anderen Autos und mit dem Zuhause des Fahrers kommunizieren. Das Ziel der 5G-Entwickler und -Anbieter ist die „total vernetzte Gesellschaft“.

Neue Bandbreiten, Frequenzen und Pulsungen

Technisch ist vieles neu bei 5G. Neben der schon erwähnten extremschnellen Datenübertragung gibt es hohe Datenübertragungsraten (bis zu 10 Gigabit pro Sekunde, zehnfach mehr als bei LTE), wozu größere Bandbreiten der elektromagnetischen Signale nötig sind. Erste Messungen an den bislang installierten 5G-Sendeanlagen z.B. in Düsseldorf, Köln oder Darmstadt ließen die 50 oder 100 Megahertz breiten ‚Frequenzberge‘ erkennen.

Bei den für 5G verwendeten Frequenzen gibt es zunächst nur geringe Änderungen gegenüber den bislang verwendeten: Waren es bei 2G, 3G und 4G vor allem um 0,8 Gigahertz (GHz), 0,9 GHz, 1,8 GHz, 2,1 GHz und 2,6 GHz sowie bei den innerhalb von Häusern gebräuchlichen Funkdiensten WLAN (Lokale Netzwerke) und DECT (Schnurlostelefone) 1,9 GHz, 2,4 GHz und 5,2-5,7 GHz, sind es bei 5G zu Beginn wohl vor allem 3,4-3,7 GHz, ab dem Jahr 2021 auch 2,1 GHz. Die Nutzung dieser Frequenzen haben sich bei einer Versteigerung im Frühjahr (Erlös ca. 6,6 Milliarden Euro) vier Telekommunikationsanbieter gesichert, neben den bislang in Deutschland schon tätigen Unternehmen Telekom, Vodafone und Telefonica neu auch 1&1 Drillich.

Die in der Öffentlichkeit oft angeführten deutlich höheren Frequenzen um 24-28 GHz, 32-33 GHz oder noch mehr werden wohl erst in einigen Jahren zur Anwendung kommen.

Bezüglich der so genannten Pulsungen– dem ständigen und streng periodischen An- und Ausschalten der Funkwellen mehrmals pro Sekunde – sind wegen der vergleichbaren Modulation ähnliche Gegebenheiten wie bei LTE zu erwarten (z.B. 100 Hertz oder 2000 Hz). Neu dazu kommen zumindest im Frequenzbereich um 3,5 GHz (wegen des dort eingesetzten TDD-Verfahrens) Pulsungen von 50 Hz. Diese konnten bei ersten Messungen auch eindeutig und nonstop nachgewiesen werden, sowohl bei ‚zero span‘-Spektrumanalysen als auch akustisch mit entsprechenden Breitbandmessgeräten.

(1)
(2)

Hochfrequenz-Spektrumanalysen an 5G-Sendeanlagen:
(1) Spektrum eines knapp 90 MHz breiten Kanals einer Telekom-Anlage, Mittenfrequenz ca. 3,65 GHz
(2) Zeitverlauf des Signals einer Vodafone-Anlage mit deutlicher 50 Hz-Pulsung, Mittenfrequenz ca. 3,53 GHz

Neue Antennen und Zellengrößen

Wichtig bei der Betrachtung und Bewertung von 5G sind die dort neu zum Einsatz kommenden Antennen. Diese werden als ‚intelligent‘ bezeichnet, vor allem wegen ihrer Eigenschaft, die abgestrahlten Funkwellen bündeln zu können (so genanntes Beamforming), so dass nicht mehr alles wahllos in der gesamten Umgebung verteilt, sondern zumindest ein großer Teil der Strahlung recht gezielt zum Nutzer (dem Handytelefonierer bzw. der datenübertragenden Person) gerichtet wird. Dies führt zu höheren möglichen Abstrahlungen in diese Richtungen und damit zur Berechnung größerer Sicherheitsabstände bei den Sendeanlagen; waren es bei den bisherigen Mobilfunksendern typischerweise 3-9 Meter, sind es nun, wie man den Standortbescheinigungen der Bundesnetzagentur (https://emf3.bundesnetzagentur.de) entnehmen kann, eher um 15-20 m.

Neu ist auch der geplante deutlich häufigere Einsatz so genannter Small Cells mit Reichweiten nur bis zu etwa 200 Metern, installiertz.B.an Laternen, Ampeln, Litfaß-, Park- und Telefonsäulen, Trafokästen, Mülleimern oder Hausfassaden, auch innerhalb von Gebäuden. Die Sendeleistungen sind hier zwar schwächer, aber Menschen werden sich näher an den (kleinen und kaum sichtbaren) Sendeantennen befinden, zudem benötigen die Mobilfunkanbieter für diese Anlagen (wegen Leistungen unter 10 W) keine Standortbescheinigungen der Bundesnetzagentur, da hier die Grenzwerte der 26. Bundesimmissionsschutzverordnung nicht gelten (die Anlagen werden der Bundesnetzagentur aber wohl zumindest angezeigt werden).

Hörbeispiel

Akustische Darstellung des 5G-Signals einer Telekom-Anlage mit deutlichem 50 Hz-Puls

Gesundheitliche Risiken

Es gibt noch kaum Forschungsergebnisse zu speziellen Risiken durch die bei 5G verwendeten Funkwellen. Schon im Jahr 2017 haben aber mehr als 180 Wissenschaftler und Ärzte aus 36 Ländern einen Appell unterzeichnet. Darin wird vor potenziell schweren gesundheitlichen Auswirkungen der 5G-Mobilfunktechnologie gewarnt und ein Moratorium mit aufschiebender Wirkung zum Ausbau der fünften Generation für Telekommunikation empfohlen, bis potenzielle Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt vollständig durch industrieunabhängige Wissenschaftler erforscht worden sind. Es sei erwiesen, dass hochfrequente elektromagnetische Felder für Menschen und die Umwelt schädlich sind. 5G werde die Exposition gegenüber elektro­magne­tischen Feldern im Hochfrequenzbereich stark erhöhen, indem es zu GSM, UMTS, LTE, WLAN… hinzukomme.

Es ist für niedrige Frequenzen um 0,8 / 2 / 3,5 GHz wegen ähnlicher Modulationen und/oder Pulsungen wohl von ähnlichen Risiken wie bei LTE und GSM auszugehen. Falls es sich bestätigt, dass der oben erläuterte 50 Hz-Puls immer vorhanden ist, könnten noch kritischere Effekte auftreten.

Für hohe Frequenzen über 20 GHz ist noch sehr wenig bekannt bzw. erforscht. Solche Funkwellen dringen wegen ihrer kurzen Wellenlängen kaum in den Körper ein, werden schon an der Körperoberfläche absorbiert. Erste Studien deuten auf gesundheitliche Auswirkungen vor allem auf Augen, Haut und Schweißdrüsen hin, eventuell auch auf EKG-Effekte.

Die offizielle Haltung des Bundesamtes für Strahlenschutz ist einstweilen, dass die Entwicklungen zwar beobachtet werden sollen, die Einhaltung der Grenzwerte der 26. Bundesimmissionsschutzverordnungaber ausreicht.

Wird es durch 5G mehr Strahlung bzw. Belastungen geben?

Hier ist nach aktuellem Wissensstand kein eindeutiges Ja oder Nein möglich. Wegen höherer übertragener Datenmengen wird in Summe sicherlich mehr gesendet werden, auch wird es mehr Sendeanlagen geben und kleinere Zellen, an denen Personen sich näher aufhalten können (so dass dort trotz geringerer Leistung der Sender höhere Belastungen möglich sind). Wegen der Bündelung der Strahlung (Beamforming) könnte es aber in einigen – oder sogar vielen? – Fällen dort, wo kein 5G genutzt wird, sogar weniger Strahlung als bisher bei LTE usw. geben. 

Hinzu kommt, dass höhere Frequenzen um 3,5 GHz durch die Baumasse von Gebäuden in aller Regel stärker als 2 GHz oder gar 1 GHz abgedämpft werden, somit drinnen geringere Strahlungswerte auftreten könnten. 

Eine gewisse Strahlungsreduzierung ergibt sich durch die anstehende Abschaltung der UMTS-Mobilfunknetze. So wird diese spezielle Funkart mit ihren Pulsungen und Risiken verschwinden, die Frequenzen werden allerdings 5G zugeschlagen und somit als Belastungen erhalten bleiben.

Wesentlich kann in Zukunft sein, dass in Gebäuden vermutlich viele neue mit 5G arbeitende Geräte eingesetzt werden, die dort zu mehr Strahlung führen können. Hier wird im Einzelfall zu überprüfen sein, wie stark, wann, wie oft und wohin gesendet wird.

Vorsicht ist geboten bei den später wohl zum Einsatz kommenden höheren Frequenzen. Dort gibt es wie bereits erläutert, vermutlich andere oder zusätzliche Risiken gegenüber den jetzt verwendeten.

Ob an 5G-Smartphones mehr Strahlung auftritt als bisher an Geräten im 2G-, 3G- oder 4G-Modus, ist abzuwarten, ist aktuell noch nicht bekannt bzw. ist von uns noch nicht gemessen worden (bezüglich Intensität wird es vermutlich ähnlich wie bisher sein). 

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Literatur rund um das gesunde Bauen und Wohnen: 
Literaturtipps

Satelliten-5G

Aktuell rasen rund 2000 Kommunikationssatelliten um die Erde, über 10.000 neue sind geplant, sie sollen auch mit 5G senden. Vorteil aus baubiologischer Sicht könnte dabei sein, dass wegen der Entfernung zur Erdoberfläche hier wohl nur sehr geringe Strahlungsstärken (kleiner als 0,1 µW/m²) auftreten, diese allerdings überall.

Baubiologische Empfehlungen

Jeder sollte die Bevölkerung in seinem persönlichen und beruflichen Umfeld sachlich und konstruktiv aufklären sowie sich gegen den Einsatz von 5G-Sendern bzw. für die Installation mit möglichst wenig Belastungen einsetzen (leider werden viele 5G-Sender allerdings wohl nicht genehmigungspflichtig sein, so dass hier die Einflussmöglichkeiten beschränkt sein können). Die sich gegen Funkbelastungen einsetzenden Verbraucherschutzorganisationen ‚Diagnose Funk‘ und ‚Kompetenzinitiative‘ sollten unterstützt, deren Hilfen in Anspruch genommen werden.

Zur persönlichen Belastungsreduzierung sollte möglichst massiv gebaut, Leichtbauweisen – für komplette Gebäude oder z.B. Dachstühle – mit integrierten Abschirmebenen versehen werden. Üblicherweise bislang schon eingesetzte Abschirmmaterialien (Farben, Gewebe, Gitter…) zeigen bei den zunächst eingesetzten Frequenzen um 1-3 GHz keine großen Unterschiede zu den bisherigen Problemfeldern 2G, 3G, 4G, WLAN, DECT…. Bei höheren Frequenzen über 20 GHz schirmen Materialien mit Maschen (Gewebe, Gitter) schlechter ab, massive Baustoffe und flächige Materialien (Farben) besser.

Im Zweifel sind Belastungen durch entsprechende Messungen zu kontrollieren, auch das Einsehen des EMF-Monitors der Bundesnetzagentur kann schon wichtige Erkenntnisse bieten.

Wichtig wird sein, keine Geräte und Systeme mit 5G-Sendern (oder auch anderen Funktechnologien) innerhalb von Gebäuden zu installieren, die nicht auszuschalten sind – zumindest nachts soll nichts funken. Smart Home-Anwendungen sollten wann immer möglich leitungsgebunden, per Netzwerk- oder Bus-Kabel (bei Hausbauten unbedingt reichlich vorsehen) ausgeführt werden. Vorsicht also bei allen elektrischen Geräten mit smarten Funktionen: Hierauf entweder verzichten oder sicherstellen, dass nur selten und kurz gesendet wird.

Grundsätzlich gilt natürlich aus baubiologischer Sicht, sich nicht nur auf 5G zu konzentrieren, sondern Zusammenhänge mit anderen baubiologischen Stressfaktoren zu bedenken (elektrische und magnetische Wechsel- und Gleichfelder, Formaldehyd, Radioaktivität…) und immer ganzheitlich zu denken, messen und sanieren. 

Resümee

Vieles wissen wir bei 5G noch nicht, aber sicher genug, um Vorsicht walten zu lassen und sich vorsorglich möglichst wenig 5G-Strahlung auszusetzen. Sicher wird durch 5G mehr Kontakt mit Funk in diversen Lebenslagen, im Beruf, in der Öffentlichkeit oder auch in den eigenen vier Wänden gegeben sein. Eventuell wird es wie geschildert aber auch Strahlungsverminderungen gegenüber der jetzigen Mobilfunksituation geben. Wie und wo im Einzelnen Belastungen auftreten, muss (ggf. messtechnisch) überprüft werden.

Nach wie vor bleibt baubiologisches Hauptziel, auch bezüglich 5G, die Schlafplätze von Menschen so frei wie möglich von Funkeinflüssen zu halten – bei hausinternen Sendern durch Vermeiden, Abschalten oder Abstand, bei Einstrahlungen von außen durch Abschirmmaßnahmen.

5 G – wie messen

Idealerweise erfolgen 5G-Messungen mit Spektrumanalysatoren, damit sind genaueste Messungen möglich. Einsetzbar dürfte je nach Situation aber auch Breitbandmesstechnik sein; sicher wird es dabei gewisse Fehler wegen ähnlichen „Crestfaktoren“ wie bei LTE und noch höheren Bandbreiten geben, was für viele baubiologische Fragestellungen aber vermutlich handhabbar sein wird.

So oder so ist bei den Messungen auf die Frequenzen zu achten: Da wohl viel bei 3,4-3,7 GHz gesendet werden wird, müssen Spektrumanalysatoren bzw. Breitbandmessgeräte Frequenzbereiche bis mindestens 4 GHz haben. Für höhere Frequenzen über 10 GHz gibt es bislang keine Breitbandmesstechnik und auch nur ganz wenige Baubiologen mit entsprechenden Spektrumanalysatoren.

Es liegen bislang noch wenig baubiologisch-messtechnische Messerfahrungen mit 5G vor, aktuelle erste Messergebnisse sind wegen des noch kaum stattfindenden Datenverkehrs mit Vorsicht zu genießen. Problematisch dürfte in Zukunft werden, dass die Sendeleistungen wohl sehr schwanken werden, je nachdem wer wo wie viele Daten überträgt, da die Strahlung von den Basisstations-Antennen zumindest teilweise zum Endgerät gebündelt wird – wie dann von aktuellen Messwerten auf Maximalleistung hochrechnen? Eventuell wird bei fehlendem Datenverkehr 5G-Strahlung sogar ganz abgeschaltet!? Solche Aspekte werden neue Herausforderungen an die Messtechnik stellen.

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Leser-Interaktionen

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  1. Hallo Manfred,
    Ich bin Baubiologe IBN in Australien.
    Auch hier ist die discussion sehr reichhaltig, aber deine zusammenfassung ist einfach fantastisch.
    Eine Frage, die wir uns hier alle stellen, ist wie 5 G funkmasten und Small cell ansehen, wie can man sie indentificieren? Sehen sie so aehnlich aus wie 4 G Antennen?
    Vielleicht kannst du mich aufklaeren.
    Danke aus Hobart Michael Meyer

    • Am Ende dieses Artikels ist unter anderem ein Link zum Artikel „5G – Die 5. Generation des Mobilfunks“ von Dr.-Ing. Martin H. Virnich und darin findet sich wieder ein Download zu seinem Artikel „Volle Beschleunigung mit 5G!“ In diesem Download sind einige Fotos enthalten.
      Ihr IBN

    • Hallo Michael,
      die Antennen für die großen Zellen werden recht ähnlich den bisherigen für 2G, 3G und 4G aussehen, bei den Small Cells wird es wohl viele verschiedene Ausführungen geben (z.B. etwa gut handgroße runde oder eckige Kästchen), die man teilweise aber auch gar nicht sehen wird, weil sie eben hinter Kunststoffteilen von z.B. Verteilerkästen, Säulen usw. versteckt sein werden.
      Schöne Grüße nach Australien,
      Manfred Mierau

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