Das Projekt „5G-LIVELY – 5G-Ultra Low Latency Live Video Delivery„ untersuchte, wie sich Live-Video-Streaming über 5G-Netze in realen Anwendungsszenarien verhält – vom Labor bis zur eSports-Bühne im Rahmen einer Gaming-Veranstaltung im Salzburger Messezentrum. Ziel war, die Grenzen und Möglichkeiten der 5G-Technologie für verzögerungssensitive Anwendungen sichtbar zu machen. Die Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für Netzbetreiber, Veranstalter und andere Anwendungsgebiete.

Mit dem Ausbau von 5G entstehen völlig neue Möglichkeiten für Anwendungen, die auf hohe Bandbreite und geringe Latenz angewiesen sind. Dazu zählen Live-Übertragungen von Sport- und Kulturevents, Telemedizin oder industrielle Steuerungen.

Live-Video als 5G-Anwendungszenario

Durch die Entwicklung einer Low-Latency-Video-Applikation und eines dafür optimierten 5G-Mobilfunknetzes eröffnen sich erstmals neue Möglichkeiten in der drahtlosen Kommunikation: Besuchende können bei Veranstaltungen nicht nur das Geschehen in Echtzeit verfolgen, sondern nahezu verzögerungsfrei zwischen unterschiedlichen Perspektiven auf ihrem Smartphone und der realen Welt wechseln.

In der klassischen Videoproduktion summieren sich die Verzögerungen in der Übertragungskette schnell auf mehrere zehn Sekunden. In 5G-LIVELY wollten die Forschenden diese Latenzen so weit zu reduzieren, dass sie für Besuchende nicht mehr störend wahrnehmbar sind – vergleichbar mit der Direktübertragung auf eine Videowall.

Dafür wurde eine fein abgestimmte Verarbeitungskette von der Aufnahme über Encoding/Decoding bis zur Auslieferung am Endgerät entwickelt. Besonderes Augenmerk lag auf der Parametrisierung des 5G-Netzes für minimale Pufferung. Schlüsseltechnologien wie 5G-URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) und 5G-GBR (Guaranteed Bitrate) spielen dabei eine zentrale Rolle.

Die Umsetzung erfolgt sowohl in Laborumgebungen als auch unter realen Bedingungen bei Veranstaltungen. Salzburg Research übernahm als angewandte Forschungsorganisation die Brückenfunktion zwischen 5G-Infrastrukturanbieter (Salzburg AG) und Anwendungsentwickler (Native Waves). Neben dem Aufbau und Monitoring der Verarbeitungskette betreibt Salzburg Research ein umfassendes 5G-Messsystem im hauseigenen Netzwerklabor, um Forschung, Entwicklung und Validierung zu unterstützen.

Das Projekt 5G-LIVELY verfolgte drei zentrale Ziele:

1. Verständnis für 5G-Parameter schaffen – insbesondere die Rolle von Guaranteed Bit Rate (GBR) und 5QI-Konfigurationen für die Qualität von Videostreams.
2. Reale Szenarien abbilden – Messungen auf einer Gaming-Messe (Level Up Salzburg) und in Laborumgebungen sollten zeigen, wie sich Netzauslastung, Signalqualität und Priorisierung auf Verzögerungen und Stabilität auswirken.
3. Werkzeuge für Analyse und Optimierung entwickeln – inklusive passiver Messmethoden, die Netzressourcen erfassen, ohne den Betrieb zusätzlich zu belasten.

From Lab to Field: Live-Video über 5G im Test

Die entwickelten Setups wurde sowohl im Labor, als auch im Rahmen eines Gaming-Events im Salzburger Messezentrum eingehend erprobt.

Reale Messungen bei Gaming Festival

Das Messezentrum Salzburg verfügt über ein eigenes 5G-Campusnetz und bot die perfekte Bühne für Messungen im Rahmen des Gaming Festivals „LevelUp“ 2025. Auf der Mainstage wurden eSports-Turniere live übertragen. Dabei wurde der Stream über eine eigens entwickelte Applikation ins 5G-Netz eingespeist und auf Tablets und Smartphones ausgegeben.

• Referenz: Die Videowall auf der Bühne.
• Vergleich: Der Live-Stream über 5G.
• Methode: Beide Videos wurden parallel mit einer Hochgeschwindigkeitskamera (240 FPS) abgefilmt. So ließ sich das Framedelay – also die zeitliche Verschiebung zwischen Original und Stream – exakt berechnen.

Laboraufbau für systematische Tests

Um die Effekte gezielt zu isolieren, wurden Videosignale im Labor mit QR-Codes versehen (siehe Bild), die Timestamps enthielten. Diese wurden über eine komplette Übertragungskette (HDMI → SDI → Encoder → 5G-Kernnetz) geschickt. Gleichzeitig wurden die Signale am Bildschirm und am Endgerät aufgezeichnet und die Verzögerung berechnet. Dabei hat sich gezeigt, dass der Einfluss der verwendeten Kamera, sowie die gewählte Verbindungstechnologie (HMDI, SDI) bereits vor der Übertragung ins Mobilfunknetz eine nicht zu vernachlässigende Latenz beiträgt.Im 5G-Labor kamen außerdem passive Messmethoden mit Software Defined Radio (SDR) zum Einsatz. So konnten die genutzten und ungenutzten Ressourcenblöcke (RBs) in Echtzeit geschätzt werden, ohne zusätzlichen Traffic zu erzeugen.

Ergebnisse und zentrale Erkenntnisse: Einfluss der 5QI-Konfiguration

Zur Umsetzung der garantieren Bitraten kamen unterschiedliche 5QI-Qualitätsklassen zum Einsatz.

• 5QI 2 (GBR 25 Mbit/s, unacknowledged mode): Verzögerungen stiegen unter Last kontinuierlich an, teils deutlich sichtbare Unterschiede zwischen Videowall und Stream.
• 5QI 9 (Best Effort): Unter Querlast stabile Verzögerung, allerdings kam es zu kurzen „Stalls“ ohne Rebuffering.
• 5QI 3 (GBR 10 Mbit/s, acknowledged mode): Sehr geringe Delays, auch unter Last fast keine Abweichungen.

Ergebnisse und zentrale Erkenntnisse: Rolle von GBR in 5G-Zellen

Die Experimente im Labor bestätigten:

• Aktiviertes GBR stabilisiert die Bitrate für priorisierte Endgeräte – auf Kosten der übrigen Nutzer:innen.
• Besonders bei schlechter Signalqualität steigt der Ressourcenverbrauch eines GBR-Geräts stark an, sodass anderen Clients deutlich weniger Bandbreite bleibt.
• Ohne GBR sinkt die Bitrate des mobilen Geräts zwar, dafür bleibt die Gesamtleistung im Netz stabiler.

Unsere Tests haben zwei spannende Erkenntnisse hervorgebracht: Zum einen konnten wir die Übertragung auf dem mobilen Endgerät teilweise mit einer geringeren Verzögerung gegenüber der Videowall realisieren. Zum anderen zeigt sich deutlich, dass bei schnellen und stabilen Netzwerkbedingungen – wie in unserem Setup – die Performance der Endgeräte eine entscheidende Rolle spielt. Verzögerungen hängen also nicht nur von der Netzwerkinfrastruktur ab, sondern auch maßgeblich von der Leistungsfähigkeit der verwendeten Hardware.  

Messmethoden und systematische Vermessung

Die eingesetzten ML-gestützten Verfahren (bspw. Gaussian Mixture Modeling und k-means) erwiesen sich als zuverlässige Tools, um Netzwerkauslastung und -verhalten bei den unterschiedlichen 5G-Netzkonfigurationen sichtbar zu machen. Diese Methoden liefern wertvolle Einblicke, die sonst nur Netzbetreiber:innen vorbehalten sind. Details zur Methodik und Algorithmik sowie zur Messdurchführung und die Messergebnisse wurden auf wissenschaftlichen Konferenzen veröffentlicht.

Fazit: Was 5G-LIVELY zeigt

Das Projekt 5G-LIVELY hat eindrucksvoll gezeigt:

• 5G ermöglicht Live-Streaming auf höchstem Niveau, auch in Szenarien mit hoher Netzlast.
• Priorisierung durch GBR ist ein zweischneidiges Schwert: Während einzelne Streams stabil bleiben, können andere Nutzer:innen massiv beeinträchtigt werden.
• Signalqualität bei Priorisierung ist ein kritischer Faktor – schlechte Funkbedingungen verstärken den Effekt der Ressourcenverdrängung. Somit werden die Datenraten weiterer Endgeräte stark von der Signalqualität des priorisierten Endgerätes beeinflusst.
• Passive Messverfahren bieten großes Potenzial, um Zellauslastungen zu bestimmen und so Netzwerke fair und effizient zu optimieren.

Damit liefert 5G-LIVELY wichtige Grundlagen für zukünftige 5G-Anwendungen. Beispielsweise kann dann zukünftig Konfiguration der 5QI-Parameter dynamisch in Abhängigkeit der Ressourcen- und Endgerätesituation erfolgen.

Weiterführende Informationen

5G-LIVELY – 5G-Ultra Low Latency Live Video Delivery wurde von der Österreichischen Forschungsgesellschaft  (FFG) im Programm Breitband Austria 2023: GigaAPP gefördert. Projektpartner: Salzburg Research Forschungsgesellschaft (Koordinator), NativeWaves GmbH, Salzburg AG.