Die Bedeutung von Industrial 5G im Unternehmensumfeld

Ein Leben ohne Onlineverbindungen ist heutzutage kaum noch vorstellbar. Die Art des Kommunizierens hat sich binnen weniger Jahrzehnte enorm verändert. Das betrifft sowohl die zwischenmenschliche Kommunikation als auch – oder gerade – die Kommunikation zwischen Maschinen. Dank der drahtlosen Netze ist die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung heute überall auf der Welt möglich. Dazu gehören privatere Netzwerke wie Bluetooth und Wi-Fi sowie kommerzielle Telekommunikationsdienste wie 3G, 4G und 5G. 

Die fünfte Generation des drahtlosen Mobilfunkstandards wird einen ultraschnellen Datenverkehr ermöglichen um schliesslich alles zu versorgen, von Gegenständen, Geräten und Maschinen bis hin zu Elektrofahrzeugen und Stromnetzen. Im Vergleich zu 4G/LTE haben 5G-Netze die 1.000-fache Datenkapazität, ein zehntel der Latenz und eine fünfzigmal höhere Geschwindigkeit.  

Was ist 5G?

Nach der Entwicklung der 4G-Mobilfunktechnologie haben sich Forscher und Mobilfunkbetreiber zusammengetan, um die nächste Generation der mobilen Telekommunikation, 5G, zu entwickeln.

Die erweiterte Definition beschreibt 5G als ein zelluläres Netzwerk, das seine Servicebereiche in relativ kleine Regionen, sogenannte Zellen, unterteilt. Mithilfe von Funkwellen und einer lokalen Antenne innerhalb der Zelle werden alle 5G-Mobilfunkgeräte in einem bestimmten Gebiet mit den Telefon- und Internetnetzen verbunden. Die neuesten Netze könnten noch höhere Download-Raten bereitstellen, bis zu 10 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s). 5G ist nicht nur schneller als die Vorgänger, sondern hat auch über eine grössere Bandbreite und kann verschiedene Gerätetypen miteinander verbinden. In eng besiedelten Gebieten, wo die Funkbänder stark belastet sind, wird die Qualität der Internetdienste verbessert.

5G wurde 2019 weltweit eingeführt und ist auf dem Vormarsch, denn mit dem Nachfolger 6G ist nicht vor 2030 zu rechnen. Vielen Quellen zufolge werden sich die weltweiten ökonomischen Auswirkungen der 5G-Einführung wahrscheinlich bis 2035 gezeigt haben.

Statista und GSM Association prognostizieren, dass 5G-Netze bis 2025 mehr als 1,7 Milliarden Teilnehmer haben und 25 % des globalen Marktes für Mobilfunktechnologie ausmachen werden. 

Die Rolle von 5G in der Industrie

Viele Unternehmen sind auf eine drahtlose Breitband-Verbindung angewiesen. Der Automatisierungsgrad in der Industrie hat zu einer Globalisierung der Steuerungs- und Datenkontrollstrukturen geführt. Dies rückt den Begriff “industrielles 5G” in den Blickpunkt, da die Funktechnologie der fünften Generation in der maschinellen Datenübertragung und dem Internet der Dinge (IoT) sehr beliebt ist. Sie ermöglicht eine noch nie dagewesene Zuverlässigkeit, geringere Latenzzeiten, eine höhere Bandbreite und eine verbesserte QoS (Quality of Service).

5G umfasst verbesserte Zugangstechnologien wie BDMA (Beam Division Multiple Access) und FBMC (Filter Bank Multi-Carrier Multiple Access), was bedeutet, dass es in der Lage ist, Branchen wie die Fertigung, das Gesundheitswesen, die Energieversorgung und das Transportwesen vollständig zu verändern (wie wir im Artikel über die wichtigsten Technologietrends für 2023, erwähnt haben, wird sich 5G laut 97 % der Befragten der IEEE-Umfrage auf die Fahrzeugkonnektivität und -automatisierung im Jahr 2023 auswirken). 

Die Vorteile von Industrial 5G

• Hohe Geschwindigkeit und geringe Latenz
• Grössere Sicherheit, z. B. kann das nichtöffentliche 5G-Netz bestimmte Kategorien von Sicherheitsrisiken ausschliessen
• Höhere Geschwindigkeit und mehr Zuverlässigkeit
• Fernabfrage von betriebsrelevanten (Mess-)Daten
• Echtzeit-Monitoring zur erweiterten Diagnose, Leistungsüberwachung und Erfassung von statistischen Prozesskontrolldaten
• Sie ist sehr flexibel und effizient, da sie speziell für Smart Factories (Industrie 4.0) und das industrielle Internet der Dinge (IIoT) entwickelt wurde.
• Geringere Kosten durch die Single-Access-Point-Architektur (nachgelagerte Endgeräte benötigen keine eigenen 5G-Abonnementdienste)
• Unternehmen erhalten die vollständige Kontrolle über ihre Anschlussansprüche
• Dank nichtöffentlicher Netze können Unternehmen den Datenfluss verfolgen, speichern, analysieren, steuern und anpassen.

Private Netzwerke für industrielles IoT

Weltweit gibt es Milliarden von Teilnehmern an öffentlichen 5G-Netzen, die es hauptsächlich für schnellere Geräte und hochauflösendes Streaming nutzen. Der neue Mobilfunkstandard ist jedoch weit mehr als das. Der Aufbau privater 5G-Netze (auch nicht-öffentliche Netze genannt) bietet die Geschwindigkeit, Qualität und Zuverlässigkeit des öffentlichen 5G-Netzes und zusätzlich den Schutz und die Kontrolle eines eigenständigen Netzes. Die aktuelle 5G-Version bietet neue Möglichkeiten der Unterstützung für privat betriebene und gesicherte 5G-Netze. Diese geschlossenen Netzwerke verringern die Latenzzeit der Anwendungen und gestatten gleichzeitig die Speicherung sensibler Daten aus dem industriellen IoT-Einsatz vor Ort. 

5G-Netze sind besser für die nichtöffentliche Nutzung geeignet als andere Standards. 3G-, 4G- und 5G-Signale haben keinen grossen Durchdringungsgrad. Daher müssen zusätzliche Mobilfunkmasten an mehr Standorten aufgestellt werden, um die Nutzer näher an die Mobilfunkmasten heranzuführen, damit ein Gebiet effektiv mit 5G-Signalen von ausreichender Güte abgedeckt werden kann. Daher beginnen viele Unternehmen, sich auf die Vorteile der 5G-Verbindungsfähigkeit zu konzentrieren, da moderne 5G-Geräte wie Handhelds, Switches, Router und Basisstationen das Design von Mobilfunkmasten verändern und die Einrichtung privater 5G-Netze durch Einzelpersonen, Organisationen und Institutionen ermöglichen. 

In Zusammenarbeit mit Ericsson und Quectel hat Phoenix Contact den ersten industriellen 5G-Router für den Einsatz in lokalen industriellen Anwendungen in geschlossenen 5G-Netzen entwickelt. Industrielle Anwendungen wie Maschinen, Steuerungen und andere Geräte können über diesen 5G-Router mit einem privaten 5G-Netz verbunden werden, so dass sie ihre Ressourcennutzung, ihre Prioritätseinstellung und ihr Verhalten koordinieren können.

Ähnlich stark bei der Entwicklung von Industrial 5G wie Phoenix Contact ist Siemens. Ein nichtöffentliches, eigenständiges 5G-Netz für ein Industrie-Setting ist – basierend auf Siemens-Prototypen – vorgestellt worden, darunter auch der neue mobile Industrial 5G-Router.

Welche Branche wird am meisten von 5G profitieren?

5G wird die Wirtschaft durch die Vernetzung von Geräten und Menschen verändern. Mit Hilfe von 5G-Netzen können Unternehmen intelligente Fabriken einrichten und Innovationen wie Automatisierung, künstliche Intelligenz, Augmented Reality zur Problemlösung und das Internet der Dinge (IoT) voll ausschöpfen. 

Fertigung

5G ist das erste weit verbreitete Mobilfunknetz, das sich für industrielle Anwendungen eignet. Denn 5G bietet die nötige Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit, um die vielen intelligenten Geräte und Sensoren in der Produktion zu unterstützen. Es ist besonders vorteilhaft für die Fertigung, da es menschliche Fehler reduzieren und automatisierte Prozesse mit umfassender “Maschine-zu-Maschine”-Anbindung unterstützen kann. 

Vorteile von nichtöffentlichen 5G-Netzen:

• Echtzeitsteuerung komplexer Robotertechnik.
• Anschlussmöglichkeiten für mobile Endgeräte.
• Standardisierte Konnektivität für Sensorik.
• Vorausschauende Instandhaltung sowie autonome Systemsteuerung und Monitoring.
• Datentrennung zwischen Leistung und Ertrag.
• Einbindung lokaler Geräte und Systeme in übergeordnete Netze.
• Wechsel von kabelgebundener zu kabelloser Konnektivität in einer Vielzahl von industriellen Umgebungen. 

Transportwesen

Automobiltechnik und Verkehrswesen entwickeln sich zu intelligenten Verkehrssystemen mit zahlreichen Vorteilen, etwa erhöhter Sicherheit, weniger Verkehrsstaus, besserem Kraftstoffverbrauch und geringerer Umweltbelastung. Mit neu entstehenden intelligenten Verkehrssystemen wird es möglich sein, Fahrzeuge zu vernetzen und mit anderen zu verbinden, z. B. mit Fussgängern, der Strasseninfrastruktur usw.

Vorteile privater 5G-Netze im Verkehrssektor:

• Trennung der Leitsysteme vom öffentlichen Netz.
• Verbesserte Ortungsdienste für Gepäck und Ausrüstung.
• Schutz von Fahrgastinformationen.
• Ultrazuverlässige Kommunikation mit geringer Latenzzeit (URLLC) für autonome Fahrzeuge, Drohnen, Rettungseinsätze usw.
• Die Entwicklung hin zu intelligenten Verkehrssystemen bedeutet mehr Sicherheit, weniger Staus, einen geringeren Kraftstoffverbrauch und eine bessere Umweltbilanz.

Logistik

Da die Logistik mit dem Transportwesen verbunden ist, könnte 5G die Tür für wegweisende Entwicklungen wie autonome Fahrzeuge, Drohnentechnologie und Datenerfassung in Echtzeit öffnen, indem es den Logistiksektor so verändert, dass er vernetzt und technologisch führend wird. Ausserdem werden sich Länder, die über die nächste Mobilfunkgeneration verfügen, auf intelligente Verkehrsknoten konzentrieren und das Strassenverkehrsmanagement verbessern, indem sie die Staus und die Luftverschmutzung in der Nähe von Häfen und Gewerbegebieten verringern.

Vorteile privater 5G-Netze in der Logistik:

• Lösungen für VR und neue Technologien.
• Schutz der Verbraucher- und Bestandsdaten.
• Echtzeit-Updates zu Produktstandorten und Lagerbeständen.
• Verbesserte Transparenz der Lieferkette durch die Bereitstellung von Informationen über Bestände, Bestellungen, Versandwege und andere Betriebsabläufe.

Gesundheitswesen

Der Gesundheitssektor würde in hohem Masse von 5G profitieren, da es Dienste mit hoher Zuverlässigkeit und geringer Latenz bietet. Vor allem im Hinblick auf die zunehmende Telemedizin kann 5G ein Schlüssel zur Verbesserung der regelmässigen Überwachung und der Patientenversorgung sein.

Vorteile von nichtöffentlichen 5G-Netzen im Gesundheitswesen:

• Erhöhte Präzision dank Innovationen wie robotergestützter Chirurgie.
• Vernetzte Wearables für Patienten zur Erfassung wichtiger Gesundheitsdaten.
• Entlastung des Personals durch intelligente Geräte, weil das medizinische Personal nur im Falle von Problemen eingreifen muss.
• Dank Lösungen wie Rettungsdrohnen, Echtzeit-Überwachungsgeräten usw. könnte die Erfassung von Zwischenfällen in Echtzeit Realität werden.
• Entwicklung des 3D-Drucks für Werkzeuge, Ausrüstungen und sogar zum Bau von Prothesen.
• VR-Lösungen (VR-Brillen, Headsets) machen die Ausbildung von medizinischem Personal realistischer als je zuvor.

Die Zukunft der Kommunikationstechnik

Obgleich die 5G-Technik bereits verwendet wird, ist das 5G-Potenzial im industriellen Bereich noch nicht ausgeschöpft. 5G wird zuerst einmal gleichberechtigt neben anderen drahtlosen Technologien wie WLAN, WirelessHART, GSM, LTE sowie drahtgebundenen Medien bestehen, bevor die Möglichkeit besteht, einheitliche private 5G-Netze für die jeweilige Anwendung einzurichten. Neben neuen Gesprächen über 6G könnte es daher noch einige Zeit dauern, bis 5G vollständig ausgebaut ist und der Standard der neuen Generation eingeführt werden kann.

Allerdings hat die industrielle 5G-Netztechnik bereits Auswirkungen auf smarte Fabriken, die eigenständig Entscheidungen treffen, Produkte herstellen und ihre Anlagen warten. Viele Betriebe entwickeln bereits Lösungen zur Nutzung der 5G-Technologie, und bald werden noch mehr Unternehmen von deren Möglichkeiten profitieren. Intelligente Städte, Versorgungsunternehmen, Stromnetze, Verkehrsbetriebe, Krankenhäuser und Fabriken werden in Zukunft von 5G unterstützt, da es ermöglicht, mehr Geräte und Sensoren an mehr Orten einzusetzen.

Wenn Sie mehr über 5G erfahren möchten, besuchen Sie die Seite mit unserem Webinar mit Kemet über die Umstellung auf das neue drahtlose Netz.

Häufig gestellte Fragen