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5G – das Rückgrat für die Digitalisierung?

Jede bisherige Generation der Mobilfunk-Technologien hat neuartige Anwendungen ermöglicht, die unser Leben bereichert und verändert haben. Die neue Mobilfunkgeneration 5G kann zum Impulsgeber der Digitalisierung werden. Dank der vielfältigen und flexiblen technischen Fähigkeiten gibt es zahlreiche Anwendungsfelder, die von der 5G-Technologie profitieren können.

Technische Anforderungen verschiedener Anwendungsfälle (Quelle: Telefónica Deutschland, eigene Darstellung)

Die Verfügbarkeit von 5G-Netzen wird der Digitalisierung und dem Internet der Dinge (IoT) den entscheidenden Schub verleihen. Warum die Erwartungen an die fünfte Mobilfunkgeneration so groß sind, zeigt ein Blick auf die möglichen Anwendungsfelder. Egal ob Industrie, Energie, Gesundheit, Wissenschaft oder Unterhaltung: Der 5G-Technologie-Standard hat die notwendigen technischen Eigenschaften, um als wichtiger Impulsgeber für neue Innovationen über viele Branchen und Anwendungsfelder hinweg zu fungieren.

Autonomes Fahren und vernetzte Fahrzeuge

Intelligente und autonome Mobilitätsangebote, Verkehrsinformationen in Echtzeit sowie Multimediasysteme im Fahrzeug – die künftigen Anwendungen werden gigantische Datenströme verursachen, die zuverlässig und schnell transportiert werden müssen. Ohne die Bandbreite von 5G-Konnektivität, die selbst bei hohen Geschwindigkeiten noch zur Verfügung steht, ist die Zukunft des vernetzten Fahrzeuges kaum denkbar. Für Echtzeitdaten über die Verkehrslage, die Autos mit einer übergeordneten Infrastruktur wie einer Verkehrsleittechnik austauschen, braucht es überdies sehr kurze Latenzzeiten sowie die Fähigkeit, Daten direkt zwischen den Fahrzeugen, ohne den Umweg über eine Funkbasisstation zu übermitteln. Weil 5G all diese Anforderungen erfüllen kann, gilt die neue Mobilfunkgeneration als Türöffner und wichtiger Bestandteil zukünftiger Mobilität.

Industrie 4.0: Vernetzte Produktion und fahrerlose Transportsysteme

Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine, Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) mittels intelligenter Sensoren für eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) und Vernetzung von Produktion und Logistik sind Themen der vierten industriellen Revolution. Anwendungen in der Industrie stellen sehr hohe Anforderungen und schreien förmlich nach 5G als Basistechnologie. Die Mobilfunktechnologie der fünften Generation erfüllt die Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und überträgt die gewonnen Informationen mit sehr geringer zeitlicher Verzögerung, um so unmittelbar auf entsprechende Störungen reagieren zu können. Vor allem bei der Zusammenarbeit zwischen Roboter und Mensch kommt es darauf an, dass die Maschine in Sekundenbruchteilen auf ihr menschliches Gegenüber reagiert, um niemanden zu gefährden.

Private 5G-Netze in der Fabrik und industrielle Kommunikation

Als 2019 die Frequenzen für 5G versteigert wurden, kam nicht das gesamte Spektrum in die öffentliche Auktion. Ein Teil wurde für industrielle Nutzer und Anwendungen reserviert. Unternehmen können damit lokale Frequenzen für den Aufbau firmeneigener 5G-Netze, sogenannte Campusnetze, installieren. Diese geschlossenen, privaten Netzwerke sorgen für eine verbesserte Netzsicherheit und -verfügbarkeit auf dem Werksgelände und ermöglichen volle Kontrolle und Flexibilität hinsichtlich des Einsatzes und der Zuordnung des verfügbaren Netzspektrums für unterschiedliche Unternehmensanwendungen (Stichwort Network Slicing). Beispielhaft kann ein Netz mit 5G auf einem Firmengelände aus zwei Teilen, einer Kombination aus privatem und öffentlichem Netz, bestehen. Ein Teil des Funknetzes ist reserviert für unternehmenskritische Anwendungen in der Fertigung und Produktion. Der andere Teil ist für die Nutzung durch Mitarbeiter oder Lieferanten freigegeben und verbessert die Datensicherheit im Unternehmen.

Intelligente Städte und digitalisierte Mobilität

Smart City definiert innovative Lösungsansätze und die Nutzung digitaler Technologien im kommunalen Umfeld. Städte und Kommunen stehen nicht zuletzt durch erhöhte Verkehrsaufkommen und der einhergehenden Luftverschmutzung vor einer Handlungsnotwendigkeit hinsichtlich der Digitalisierung und Vernetzung der städtischen Infrastrukturen. Intelligente stromsparende Sensor-Netzwerke, die sich nahtlos in bestehende Ökosysteme integrieren, können dabei helfen, die Luftqualität im urbanen Raum zu verbessern. Dank der technischen Eigenschaften von 5G wird es möglich, eine höhere Anzahl an Endgeräten und Sensoren pro Funkzelle zu unterstützen und die gewonnenen Daten effizient zu übertragen. Dies ermöglicht eine Vielzahl an neuen Anwendungen im urbanen Umfeld, die mit der heutigen Mobilfunktechnik oftmals nicht umsetzbar sind und sich wie folgt eingruppieren lassen:

Anwendungsgruppen für 5G und Beispiele für Smart-City-Anwendungen (Quelle: Capgemini, 5G als Treiber: Der Weg zur zukunftsfähigen „Smart City“ beginnt jetzt)

5G für sichere Energienetze und intelligente Gebäudetechnik

Entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Energie- und Versorgungsbereich gibt es zahlreiche Szenarien für die intelligente 5G-Vernetzung. Einige Anwendungen wie Smart Metering sind zwar bereits heute mit verfügbaren Netztechnologien im Bereich der Gebäudetechnik im Einsatz. Speziell die Energiewende kann jedoch durch 5G eine zusätzliche Dynamik entfalten. Die Frage ist, welche 5G-Technik und auch Frequenz hier zum Einsatz kommt, um eine entsprechende Gebäudedurchdringung hin zu Hausanschlussräumen zu gewährleisten.
Intelligente Stromnetze (Smart Grids) werden eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielen. Das Versorgungsnetz wird bestimmt durch die Vernetzung von tausenden dezentralen Stromerzeugungs- und Speicheranlagen, sogenannten virtuellen Kraftwerken. Dies stellt hohe Anforderungen hinsichtlich Echtzeitübermittlung von Daten zur Einspeiseüberwachung und Verbesserung der Erzeugungsprognose. Der 5G-Standard kann dabei die Zuverlässigkeit in der Kommunikation deutlich erhöhen und den zentralen Betrieb zur Überwachung der Anlagen verbessern. Insgesamt gilt 5G als wichtiger Motor für die Umsetzung von neuen Geschäftsmodellen in der Energiewirtschaft.

Fazit

Die bestehenden Netztechnologien ermöglichen heute bereits verschiedenste Ansätze im Kontext der Digitalisierung. Für viele Anwendungsfälle reichen aktuelle Bandbreiten und Latenzen mit 4G noch aus. Konnektivität und damit auch der 5G-Standard werden künftig in der Gesamtheit das tragende Element sein und der Digitalisierung als Stütze dienen.