Exklusiver Einblick: Wie Samsung seine 5G-End-to-End-Lösung zur Realität werden ließ

Samsung hat seit mehr als 35 Jahren eine führende Rolle in der Mobilfunkbranche – von Smartphones über mobile Chipsätze bis hin zu Netzwerklösungen. In den vergangenen zehn Jahren hat das Engagement des Unternehmens den Weg für die Entwicklung der ersten 5G-End-to-End-Lösung geebnet. Dazu zählt beispielsweise das erste kommerzialisierte 5G-Smartphone von Samsung: das Galaxy S10 5G, das im April in Südkorea auf den Markt kam und ab Juni auch in Deutschland erhältlich ist.

Doch die Frage ist: Was bringt 5G? Warum ist 5G wichtig? Wie erleben die Verbraucher 5G heute? Und was waren die Herausforderungen, die Samsung überwinden musste?

Zwei Personen bei Samsung, Dr. Won Joon Choi, Senior Vice President und Leiter des Flagship R&D Teams, und Dr. June Hee Lee, Senior Vice President und Leiter des Technology Strategy Teams, waren maßgeblich an der Leitung der Hard- und Softwareentwicklung für 5G beteiligt – ein Blick hinter die Kulissen:

Grenzen verschieben

Die 5G-Technologie wird die Leistungsfähigkeit von Datennetzwerken revolutionieren – ganz ähnlich wie die beispiellosen Möglichkeiten, die 4G bei seiner Einführung eröffnet hat. 4G hat es möglich gemacht das Internet immer und überall in der Hosentasche mitzunehmen. Mit höheren Geschwindigkeiten und geringerer Latenzzeit der 5G-Bandbreite wird 5G im Vergleich zu LTE nicht nur im Mobilfunkbereich zahlreiche Vorteile bieten. „Wenn die 5G-Netzabdeckung vollständig ausgebaut wurde, wird sich die Leistungsfähigkeit nicht nur auf Smartphones beschränken; beispielsweise kann auch das Konzept eines vernetzten, autonomen Fahrzeugs umgesetzt werden, ebenso wie intelligente Fabriken und intelligente Roboter im medizinischen Bereich“, erklärt Choi. „Videokonferenzen werden nicht mehr in 2D, sondern in 3D stattfinden“, fügt Lee hinzu, „und außerdem kann sich bislang niemand vorstellen, dass 360-Grad-Videos auf dem Smartphone mit mobilen Daten, wie sie jetzt existieren, gestreamt werden – aber mit 5G wird dies Realität werden“, betont Lee. Dies zu verwirklichen, war keine leichte Aufgabe.

Um die große Bandbreite von 5G zu ermöglichen, musst jeder Aspekt der Netzwerkinfrastruktur – vom Antennenmodell bis zum Geräte-Chipsatz – so konfiguriert werden, dass der Frequenzbereich von bestehenden Bandbreiten getrennten bleibt. “Samsung war von Anfang an direkt in die gesamte Umsetzung von 5G involviert: von der Forschung über die Technologie bis hin zur Festlegung internationaler Standards”, sagt Lee. “Was Samsung dazu veranlasste, 5G voranzutreiben? Es ist unserer Philosophie eine Pionierrolle einzunehmen und den Weg zu ebnen, egal wie groß die Herausforderung scheint.”

Was braucht es, um 5G voranzutreiben?

Die Einführung einer End-to-End-Lösung war der Schlüssel zur Entwicklung eines globalen 5G-Netzwerks durch Samsung. Von Anfang an verfolgte das Unternehmen den Ansatz, nicht nur ein 5G-Gerät herzustellen, sondern auch die notwendigen Partnerschaften aufzubauen, die für die vollständige Umsetzung eines Ökosystems entscheidend sind – von Chipsatz- und Infrastrukturanbietern über Carrier bis hin zu Content- und Service-Anbietern. “Die 5G-Entwicklung begann damit, herauszufinden, was die Kerntechnologien von 5G sind und wie wir diese bereitstellen könnten. Schon frühzeitig nahmen wir bei der Zusammenarbeit mit zahlreichen Partnern wie beispielsweise Chipsatzanbietern das Heft in die Hand”, erläutert Choi. “All dies ermöglichte es uns, eine führende Rolle bei der Entwicklung von 5G zu übernehmen.”

Das alles begannen vor mehr als einem Jahrzehnt und ermöglichte es dem Unternehmen, bei jeder neuen Phase der 5G-Entwicklung direkt involviert zu sein. Die Frequenz auf der 5G überträgt, mmWave und Sub-6GHz, erfordert zahlreiche Innovationen bei der Hard- und Software von Geräten, darunter einen 5G-Modemchip, einen 5G-RF-Chip, HF-Frontendkomponenten und 5G-Empfänger. Im Jahr 2013 stellte Samsung erfolgreich sein erstes Proof of Concept (POC) im Bereich 5G fertig. Zwei Jahre später stieß die erste Pre-5G-Spezifikation von Samsung die Tür zu weiteren Meilensteinen auf – zum Beispiel zur Entwicklung eines 5G-Smartphones nach 3GPP und weiteren internationalen Standards.

Was Samsung zu einem führenden 5G-Anbieter gemacht hat, ist das Engagement, alle Elemente des Entwicklungsprozesses, von der Forschung bis zur Entwicklung, nicht nur auf mobiler Ebene, sondern auch auf globaler Netzwerkebene zusammenzuführen. “Die erste 5G New Radio Standardspezifikation wurde Ende 2017 genehmigt”, betont Choi, “und Samsung spielte eine führende Rolle bei der Festlegung dieses internationalen Standards.” Es ist nicht das erste Mal, dass Samsung eine Führungsrolle im Netzwerkbereich einnimmt: Das Unternehmen hat sich auch an der Festlegung der internationalen Netzwerkstandards für den Übergang von 3G zu LTE beteiligt, und diese Erfahrung, nicht nur auf der Ebene der Netzwerkinfrastruktur, sondern auch auf Verbraucherebene, bedeutete, dass das Unternehmen vorbereitet war, die 5G-Entwicklung anzuführen.

Da Samsung davon ausgeht, dass eine globale 5G-Netzwerkinfrastruktur nur schrittweise in Betrieb gehen wird, stellt das Unternehmen sicher, dass der Dienst in seiner jetzigen Form Netzwerkunterbrechungen minimiert, indem mithilfe von Non-Stand-Alone-Netzwerkstandardisierung eine LTE-5G-Übergangszeit bereitgestellt wird. “Der aktuelle 5G-Dienst nutzt das stabile LTE-Netzwerk zur Übertragung wichtiger Informationen wie Steuerungs- und Signalisierungsdetails, einschließlich LTE-zu-5G-Handover, während die eigentliche Datenübertragung mit 5G erfolgt”, erläutert Choi. “Das Galaxy S10 5G wurde sowohl auf Hard- als auch auf Softwareebene so konzipiert, dass es während der gesamten Übergangszeit für die Nutzung des Non-Stand-Alone-Netzwerks gerüstet ist. 5G ist für uns ein wichtiges Thema, auch das Verbraucher-Feedback wir sehr ernst. Dank unserer engen Zusammenarbeit mit allen relevanten Partnern versuchen wir die Infrastruktur und damit auch das 5G-Erlebnis Schritt für Schritt zu verbessern.”

So hat Samsung ein Endgerät für die 5G-Ära erschaffen

Um zu gewährleisten, dass das erste 5G-Gerät so benutzerfreundlich und intuitiv bleibt, wie es die Verbraucher von der Galaxy-Serie gewohnt sind, entwickelte Samsung eine wichtige Hardware-Innovation. “Da ein 5G-Smartphone alle älteren Netzwerkstandards wie beispielsweise LTE ebenfalls unterstützen muss, ist es erforderlich, 5G-spezifische Bauteile wie den 5G-Modemchip und den 5G-RF-Chip mit weiteren Komponenten zu ergänzen”, erklärt Choi. “Hätten wir diese einfach auf ein Gerät montiert, wäre das Telefon unhandlich geworden. Stattdessen haben wir sorgfältig darauf geachtet, wie und wo diese zusätzlichen Komponenten eingebaut werden können, um das stromlinienförmige Unibody-Design der Galaxy-Serie zu erhalten.” Selbst nach der Integration der notwendigen Zusatzkomponenten ist das Galaxy S10 5G noch extrem schlank.

Dies war nicht die einzige Hürde, die Samsung mit dem Galaxy S10 5G nehmen musste; 5G-Netzwerke verbrauchen aufgrund der großen Datenmenge, die sie übertragen müssen, viel Akkuleistung. “Wir haben diese Herausforderung durch die Integration der neuesten Dampfkammer-Technologie mit neuer KI-Software gemeistert, die Batterie, CPU, RAM und sogar die Temperatur des Geräts automatisch optimiert, je nachdem, wie Menschen ihr Telefon benutzen. Die intelligente Software lernt von ihrem Benutzer und wird mit der Zeit immer weiter entwickelt”, sagt Choi.

Das schwierigste Problem, das Samsung mit der Galaxy S10 5G gelöst hat, war die Entwicklung einer Technologie, die die große G-Bandbreite unterstützt, die auf den höheren Frequenzen arbeitet. “Das Hochfrequenzspektrum wurde auf mobilen Geräten bisher noch nie unterstützt”, erklärt Choi. “Aus Hardware-Sicht bedeutete die Entwicklung einer Lösung jahrelange Forschung an schwachen Signalen aufgrund von physikalischen Hindernissen, die die Frequenzen blockieren könnten, insbesondere wenn die Signale auf metallische Objekte treffen.” Auf der Softwareseite widmete sich Samsung der Bereitstellung eines nahtlosen Kundenerlebnisses. “Unsere Lösung basiert auf einem breiten Spektrum an Erfahrungen und Know-how”, sagt Lee. “Unser langjähriger Austausch mit Verbrauchern, der uns ein Verständnis dafür vermittelt hat, wie Verbraucher zum Beispiel ihr Telefone benutzen und in der Hand halten, hat es uns ermöglicht, eine Software zu entwickeln, mit deren Hilfe das Gerät die Verbindung zum 5G-Signal aufrecht erhält.”

Ein Blick in die Zukunft der 5G-Konnektivität

Die Erfolge von Samsung im Bereich 5G werden nicht nur die mobile Datennutzung der Verbraucher verändern, sie werden auch spannende Auswirkungen auf die Zukunft von Connected Living haben und eine große Rolle bei der Optimierung der Konnektivität von Geräten spielen, die künstliche Intelligenz (KI) und das IoT (Internet of Things) nutzen. “5G bringt jede Menge Potenzial für Zukunftstechnologien mit sich. Wir reden hier von echten Smart Fabriken und Smart Cities”, bekräftigt Lee.

“Beim Aufkommen von 4G war die Geschwindigkeit die einzige entscheidende Verbesserung, aber bei 5G liegt die Sache anders”, sagt Choi. “Wir betrachten 5G als eine Schlüsseltechnologie, die einen vollkommen neuen Breitbandmarkt ermöglichen kann – und das nicht nur im Mobilfunkbereich.”

5G bietet nicht nur eMBB (Enhanced Mobile Broadband) dank 20-facher LTE-Übertragungsgeschwindigkeit. Seine URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) minimiert auch die Zeit, die Daten für die Übertragung von einem Punkt zum anderen benötigen. MMTC (Massive Machine-Type Communication) ebnet zudem den Weg für intelligente Fabriken und Lieferketten. “Um Informationen mit minimaler Latenz und maximaler Zuverlässigkeit übertragen zu können, ist die 5G-Technologie entscheidend für die Sicherheitsmerkmale von Smart Cars, die Stabilität von Smart Factories und die Genauigkeit von Smart Robots im medizinischen Bereich; sie ist im Wesentlichen die Schlüsseltechnologie, um diese Zukunftstechnologien möglich zu machen”, erklärt Choi.

“Mit 5G hat sich die absolute Bandbreite des Netzwerks erhöht”, ergänzt Lee. “Bei einem Connected Car beispielsweise müssen die Daten extrem schnell an den Fahrer übertragen werden. So kann beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h eine Verzögerung der Latenz von 0,1 Sekunden zu einer Abweichung von 3 Metern führen. Darüber hinaus bietet 5G in Bezug auf Smart Cities einen weiteren wichtigen Vorteil durch seine erweiterten Konnektivitätsmöglichkeiten. Mit 5G können wir im Vergleich zu LTE theoretisch das 10-fache an Geräten anschließen.”

5G ist daher für viele Branchen elementar und zwar nicht nur für den Mobilfunk selbst. Die Auswirkungen einer Implementierung haben mit ziemlicher Sicherheit globalen Impact. Samsung war von Beginn an dabei und ist heute bei der Verwirklichung der 5G-Revolution an vorderster Front.