Entscheidend in der Smart-Factory: Wie synchron ist die Zeit der smarten Systeme?

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Entscheidend in der Smart-Factory: Wie synchron ist die Zeit der smarten Systeme?

Eigentlich klingt es ganz einfach: In einer smarten Produktion arbeiten alle Maschinen vernetzt. Sensordaten werden zusammengeführt, um daraus die Steuerung der Maschinen abzuleiten und die Qualität zu kontrollieren. Doch wie aktuell sind die einzelnen Sensordaten? Warum werden Sensordaten erst zusammengeführt und dann ausgewertet und nicht direkt weiter verwertet? Fakt ist – werden bei der Auswertung Fehler gemacht, kann das teuer oder sogar gefährlich werden. Wie lässt sich das Problem lösen?

Das Problem ist nicht neu. Schon bei der Einführung der Eisenbahn wurde es offensichtlich: Wenn die Zeit in einem Netz nicht hinreichend genau und überall gleich definiert ist, führt das zu Missverständnissen und Fehlern. Damals verwendeten die vielen kleinen Staaten auf dem Gebiet Deutschlands ihre eigenen Ortszeiten. So gab es größere Uhrzeitdifferenzen zwischen Berlin und Köln, zwischen Dresden und Düsseldorf, zwischen München und Stuttgart. Wer mit der Bahn reiste, musste selbst bei kürzeren Fahrten seine Uhr auf die gültige Ortszeit umstellen – sonst hätte er möglicherweise seinen Anschlusszug oder seine Verabredung verpasst.

In einer Smart Factory sind schnelle Reaktionszeiten wichtig

In Netzwerken ist die Zeitdefinition von großer Bedeutung. Das hat sich von damals bis heute nicht geändert. Allerdings hat sich, je nach Anwendung, die Fehlertoleranz ganz wesentlich reduziert: Gilt bei der Deutschen Bahn heute ein Zug noch als pünktlich, wenn er weniger als sechs Minuten zu spät ankommt, zählen in IT- und Telekommunikationsnetzen Zeitdifferenzen von nur wenigen Millisekunden als akzeptabel. Das Mobilfunknetz der 5. Generation, das häufig als Voraussetzung für die Vernetzung von autonom fahrenden Autos angesehen wird, bietet Verzögerungszeiten, sogenannte Latenzen, von weniger als zehn Millisekunden. Damit sollen schnelle Reaktionen der computergesteuerten Fahrzeuge möglich werden, die Unfälle weitestgehend verhindern. Ähnliche Anforderungen gelten für Produktionsnetzwerke: Wenn eine Maschine auf das Ergebnis einer anderen angewiesen ist, wenn Fehlproduktionen schnell erkannt und unmittelbar korrigiert werden sollen, müssen die Laufzeiten der Daten in der Smart-Factory möglichst kurz sein – und deren Auswertung muss zeitlich präzise zusammenpassen.

Frank Schmidt-Küntzel, Business Owner Campus Networks Telefónica Deutschland

Vernetzungstechnologien von Ethernet bis 5G-Campusnetz

Doch diese Gleichzeitigkeit ist in einem Produktionsnetzwerk nicht so einfach herzustellen. Sensoren und Aktoren in den vielen Maschinen unterschiedlicher Hersteller können mit unterschiedlicher Netzwerktechnik ausgestattet sein. Ethernet, WLAN, private Mobilfunknetze als lokale Campuslösung oder das öffentliche Mobilfunknetz – eine ganze Reihe an verschiedenen Lösungen können Maschinen miteinander vernetzen.

5G-Campusnetze gewinnen im Bereich Produktion an Bedeutung: 5G kann als erste der drahtlosen Technologien Garantien für die unterschiedliche Qualität von Verbindungen übernehmen, und das dynamisch und selbst bei Bewegung. Dadurch können große Teile der Produktionstechnik ohne teure und unflexible kabelgebundene Vernetzung miteinander verbunden werden. „Und wenn ein Campusnetz erst einmal besteht, ergeben sich schnell weitere Anwendungsfälle“, weiß Frank Schmidt-Küntzel, Business Owner Campus Networks bei Telefónica Germany. „So lassen sich in einem Campusnetz relativ einfach Sensoren oder hochauflösende Kameras zur Diagnose für die Instandhaltung schneller und unkomplizierter nachrüsten. In der Logistik geht es eher um die nächste Generation autonom fahrender Transporter und Roboter, sogenannte AGV (Autonomous Guided Vehicles) und AMR (Autonomous Mobile Robots), sowie um die Automatisierung der Inventarisierung.“

Niels König, Abteilungsleiter Produktionsmesstechnik Fraunhofer IPT (Bild: Sarah Thelen)

In den meisten Fabriken werden allerdings, zumindest auf absehbare Zeit, unterschiedliche Vernetzungstechnologien kombiniert. Für die zeitliche Abstimmung der Daten, die in einer vernetzten Produktion gesammelt werden, bringt das eine zusätzliche Herausforderung: Zur spezifischen Latenz, der Übermittlungsverzögerung, in jedem einzelnen Netz einer bestimmten Technologie gesellt sich das Problem, dass die verschiedenen Netze nicht synchronisiert sind.

Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) beschäftigen sich Wissenschaftler und Techniker intensiv mit den Herausforderungen der Smart Factory, auch mit dem Zeitproblem. Hier ist mit dem 5G-Industry Campus Europe eine viel beachtete Installation entstanden, auf der die Möglichkeiten des 5G-Mobilfunkstandards für die industrielle Fertigung erforscht und erprobt werden. „Grundsätzlich bietet 5G mit seiner geringen Latenz sehr gute Voraussetzungen für den Einsatz in der Produktion“, sagt Niels König, Abteilungsleiter Produktionsmesstechnik. „Wenn beispielsweise in einem Fräswerkzeug etwas bricht, muss man sofort reagieren. 5G ermöglicht solch schnelle Reaktionen.“ Außer einer passenden Netzwerktechnik ermöglicht grundsätzlich auch Edge-Computing schnelle Reaktionen: Statt Daten an einen Server zu senden, dort zu analysieren und daraus resultierend Steuerungsbefehle an die Maschine zu senden – in einem Prozess, der zwangsläufig Zeit erfordert –, werden hierbei Daten gleich vor Ort erfasst, analysiert und zur Steuerung der Maschine verwendet.

Synchronisation erforderlich

Das ermöglicht zwar schnelle Reaktionen, doch das Problem unterschiedlicher Netzwerktechnologien nebeneinander zeitlich zu synchronisieren, lässt sich so nicht lösen. „Wenn wir beispielsweise den digitalen Zwilling einer Fabrik erstellen wollen, müssen wir die Daten aus unterschiedlichen Datenquellen wie beispielsweise Sensoren oder Werkzeugmaschinen zeitlich perfekt abstimmen, egal über welche Technologie die Daten übertragen wurden“, erklärt König. „Alle Daten müssen deshalb einen Zeitstempel bekommen, der sich auch wirklich an allen Quellen auf dieselbe Zeit bezieht.“ Die Lösung für die zeitliche Synchronisation: ein gemeinsames Netzwerk, über das allein die Uhrzeit an allen beteiligten Endpunkten festgelegt wird.

Das Schweizer Unternehmen u-blox hat dafür ein Modul entwickelt, über das ein Mobilfunknetz zur Synchronisation genutzt werden kann. „Ein LTE- oder 5G-Netz muss perfekt synchronisiert sein, damit es funktioniert und beispielsweise Telefongespräche von einer Basisstation an die nächste übergeben kann“, erklärt Ludger Böggering, Senior Principal Application Marketing bei u-blox. „Aufgrund des eigenen Chipsatzes haben wir vollen Zugriff auf alle Ebenen des Systems, sodass wir in der Lage sind, eine hochpräzise Zeitinformation bereitzustellen. Alle Geräte, die damit ausgestattet werden und Verbindung zum entsprechenden Mobilfunknetz haben, können so zeitlich perfekt abgestimmt werden.“ Der besondere Clou dieser Lösung: Mit dem entsprechenden Mobilfunknetz ist die Synchronisation sowohl lokal, also auf kurzen Entfernungen, sowie über große Entfernungen umsetzbar. Auf dem 5G-Industry Campus Europe am Fraunhofer IPT in Aachen sorgt das LTE-M-Netz von Telefónica dafür, dass die Maschinen und ihre Daten synchronisiert werden.

Hochpräzise

„Das System aus Maschine, unseren Mobilfunkmodulen und dem Mobilfunknetz von Telefónica funktioniert nicht nur auf einem überschaubaren Campus, sondern kann beispielsweise auch Energieerzeuger und -verbraucher synchronisieren“, sagt Böggering. Die hochpräzise Zeitsynchronisation kann auch zum Aufdecken von Leckagen in einem Rohrleitungssystem eingesetzt werden: Hochempfindliche Mikrofone zum Beispiel können im Abstand von vielleicht einem Kilometer das Wasserrauschen an unterirdisch verlegten Rohren abhören. Je präziser die beiden Mikrofone miteinander synchronisiert sind, desto genauer lässt sich die Stelle der Leckage ermitteln. „Hierbei kommt es auf wenige Zentimeter an – denn man will ja nicht die Straße auf zehn Meter Länge aufreißen, nur weil ein kleines Loch geflickt werden muss“, erklärt Böggering. Die Technik von u-blox in Verbindung mit dem Telefónica-Netz ermöglicht eine Synchronisation bis auf Mikrosekunden genau.

„Im Rahmen des EU-Projekt 5G-SMART, in dem wir mit mehreren Partner Lösungen von 5G für industrielle Anwendungen entwickeln, kam bei uns die Frage auf, wie wir die Daten eines 5G-Sensors für die Prozessüberwachung beim Fräsen mit den Positionsdaten der Fräsmaschine, die über Ethernet vernetzt ist, fusionieren können. Es war naheliegend, die Lösung von u-blox in den Sensor zu integrieren und gleichzeitig ein kompaktes Stand-alone-System für die Maschine zu entwickeln. Obwohl dies zunächst als Workaround gedacht war, haben wir schnell erkannt, dass diese Lösung überall sinnvoll ist, wo eine Synchronisationslösung zum Beispiel über GPS nicht zur Verfügung steht oder im Falle von Time Sensitive Networking (TSN) zu aufwendig ist. Die Lösung funktioniert überall dort, wo man LTE-M Empfang hat. Durch den sehr genauen Zeitstempel können wir selbst in Fällen mit höherer Latenz wie im öffentlichen 4G- und 5G-Netz quasi-echtzeitfähige Anwendungen umsetzen. Das ist eine drastische Erhöhung des Nutzwerts öffentlicher Netze für industrielle Anwendungen“, gibt sich Niels König überzeugt. „Wir stehen für Anfragen gerne bereit und sind gespannt, welche neuen Applikationen noch von der Synchronisation profitieren können.“

Weitere Informationen
Fraunhofer IPT: 5G-Comet – Control over Time Sensitive Network

Noch einfacher ins Internet der Dinge

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Noch einfacher ins Internet der Dinge

Telefónica in Deutschland macht den Einstieg ins Internet der Dinge noch einfacher und bietet unter seiner starken Marke o2 Business den neuen Tarif „o2 Business Easy IoT“: 10 Euro für zehn Jahre Konnektivität mit Datenvolumen je nach Nutzungsgebiet.

Das Internet der Dinge ist in unserem Alltag längst so präsent wie das Internet an sich: Mit dem Smartphone hat fast jede und jeder ein IoT-Gerät immer dabei. Es hat viele Sensoren, ein Ortungssystem, bietet mit NFC, Bluetooth, WLAN und Mobilfunk unterschiedliche Verbindungstechnologien an. Mit seinen vielfältigen Möglichkeiten gehört es gewiss zu den besonders flexiblen und leistungsstarken Geräten im Internet der Dinge.

Dass derartige Hightech-Instrumente vernetzt arbeiten und so Funktion, Komfort und Sicherheit ermöglichen, überrascht nicht mehr und ist Alltagserfahrung geworden. Doch die Bandbreite von Anwendungen, in denen das Internet der Dinge Funktion, Komfort und Sicherheit ermöglichen, ist unbegrenzt, weil sie bis hin zu den vermeintlich einfachsten und banalsten Dingen reichen kann. Ist der Abfalleimer im Park voll und muss geleert werden? Reicht das Wasser in der Regentonne, um die Gemüsebeete zu gießen? Wo ist das teure E-Bike abgestellt? Und wo treibt sich meine Katze gerade herum? Einfache Fragen – Antworten zu bekommen, ist nicht in jedem Fall so einfach. Aber sie bieten die Möglichkeit für neue Services und neue Geschäftsmodelle.

Smart Farming: einer von vielen Anwendungsmöglichkeiten des IoT

Werden die Gegenstände oder die Haustiere mit dem Internet der Dinge verbunden, lassen sich die Fragen leicht beantworten. Dann kann schon ein Blick aufs Smartphone reichen und schon ist alles geklärt. Das bringt echten Nutzen für den Endverbraucher – und eröffnet neue Geschäftschancen für pfiffige Unternehmer: Verbinden sie ihre Produkte mit dem Internet der Dinge, können sie zum echten Lösungsanbieter für neue digitale Mehrwertdienste werden. Produzenten von Abfallbehältern können ihre Kunden, zum Beispiel Parkverwaltungen und Straßenreinigungsämter, bei ihrer Arbeit entlasten, weil diese durch smarte Müllsammler keine unnötigen Entleerungsfahrten mehr machen und so Zeit sparen. Oder der E-Bike-Hersteller kann seinen Kunden nicht nur ein Fahrrad verkaufen, sondern gleichzeitig einen effektiven Diebstahlschutz. Und auch Produzenten von Regentonnen erweitern ihr Produkt zum Service: Statt nur der Möglichkeit, Regenwasser aufzufangen, bieten sie ihren Kunden zusätzlich Information zur Bewässerungsplanung. Davon können auch Gartenbetriebe profitieren, beispielsweise wenn sie sich über eine vernetzte Füllstandsanzeige ihres Regenwassertanks einfach automatisch informieren lassen.

Das Internet der Dinge sprengt unsere derzeitige Vorstellungswelt: Die fortschreitende Miniaturisierung von Technik, Niedrigenergie-Technologien und überall verfügbare Vernetzung liefern die Grundlage für nahezu unbegrenztes Wachstum des Internets der Dinge.

Technik und Infrastruktur sind also vorhanden. Und an Entwicklerideen und Anwendungsfantasien mangelt es auch nicht. Unternehmer, die das ungeahntes Geschäftspotenzial nutzen wollen, müssen sich zwei Fragen stellen: Wie viel kostet denn die Verbindung zum IoT? Und wie lässt sich das einfach kontrollieren?

o2 Business gibt darauf eine einfache Antwort: o2 Business Easy IoT. Dabei handelt es sich um einen neuen Prepaid-Tarif für das Internet der Dinge. Preis und Leistung sind ganz einfach zu beschreiben: Für eine Laufzeit von zehn Jahren fallen Kosten von 10 Euro an. Dafür gibt es eine SIM-Karte, die einfach in das Mobilfunkmodul eines beliebigen IoT-Geräts gesteckt wird und die bei Gebrauch in Deutschland in den zehn Jahren ein Datenvolumen von 1500 Megabyte bereitstellt. Bei europaweiter (EU27 plus Großbritannien) Nutzung liegt zum selben Preis das Datenvolumen bei 1000 Megabyte, bei weltweiter Nutzung stehen 750 Megabyte über die zehn Jahre zur Verfügung.

o2_Business_Easy_IoT-Tarifoptionen

Damit vereinfacht o2 Business den Einstieg ins Internet der Dinge und öffnet das Tor zu neuen und neuartigen Anwendungen, die sogar weltweit genutzt werden können: Reisegepäck, das nicht mehr verlorengehen kann, Mülltonnen, die nie wieder überlaufen – oder unsinnigerweise bei minimaler Füllung geleert werden, Vorratsbehälter, die nie mehr überraschend leer sind. Überall, wo in geringen Datenmengen nützliche Informationen übertragen werden können, ist der neue Tarif ein Gewinn: Der Anbieter oder Hersteller bezahlt einmal, bestückt sein Produkt mit der SIM-Karte – und schon kann sein Kunde das Gerät über zehn Jahre mit neuen Services nutzen. Er tritt so als Komplettanbieter auf, der mit seinem Produkt auch gleich die erforderliche Konnektivität ermöglicht.

Mit der Telefónica Kite Plattform schöpfen Sie das Potential Ihrer IoT-Anwendung voll aus.

Dabei profitieren auch die Nutzer des neuen Tarifs o2 Business Easy IoT von der leistungsstarken Infrastruktur von Telefónica: Das moderne Mobilfunknetz bietet Konnektivität per 2G, 4G, Narrowband-IoT und 5G. Damit werden IoT-Anwendungen massenhaft (massive Machine Type Communication, mMTC) und höchst energieeffizient möglich. Und zur Administration der Konnektivität steht Nutzern des neuen IoT-Tarifs von o2 Business die IoT-Plattform Telefónica Kite Essential zur Verfügung. Damit lassen sich SIM-Karten zuordnen, aktivieren und deaktivieren sowie der Datenverkehr kann einfach zentral kontrolliert werden.

Das Internet ist für uns längst zur täglichen unverzichtbaren Informationsquelle geworden. Mit unserem neuen Tarif o2 Business Easy IoT machen wir es einfach, auch die Dinge ins Internet einzubeziehen und intelligent zu nutzen“, sagt Sven Koltermann, Leiter IoT Competence Center bei Telefónica Deutschland. „Nicht Technik und Konnektivität sollen der Anwendung Grenzen setzen, sondern nur unsere Fantasie. Wir bereiten den Weg von der Welt der Dinge zur smarten Welt.

Für anspruchsvolle IoT-Anwendungen, die genauere Beobachtung und Auswertung erfordern oder bei denen es sich um geschäfts- oder echtzeitkritische Informationen handelt, bleibt der Tarif Telefónica IoT Connect die richtige Wahl.

Neuer IoT Prepaid Tarif verhilft dem IoT zum Durchbruch

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Neuer IoT Prepaid Tarif verhilft dem IoT zum Durchbruch

Telefónica Germany ergänzt sein IoT-Angebot mit Prepaid-Tarif kombiniert mit Niedrigenergie-Netztechnik, um die Vernetzung von IoT-Sensorik und Geräten noch einfacher zu machen – damit die Kostenkontrolle im Vordergrund steht und so transparent wie möglich ist.

Bei den exakten Zahlen unterscheiden sich die Vorhersagen der verschiedenen Marktanalysten, beim Trend sind sich die Marktexperten einig: Das Internet der Dinge tritt in eine Phase enormen Wachstums ein. Ende dieses Jahres soll es um die 21 Milliarden vernetzte Geräte geben, bis zum Ende des Jahrzehnts werden es fast vier Mal so viele. Da ist es verständlich, dass laut der IoT-Studie 2021 von IDG gerade Netzwerktechnologien zu den Innovationsfeldern der nächsten Jahre gehören. Der neue Mobilfunkstandard 5G gehört zu den großen Innovatoren für das IoT. Dabei geht es nicht nur um Datengeschwindigkeit, sondern gerade auch um Energieeffizienz: Neue Kommunikationsprotokolle ermöglichen die Vernetzung von Sensoren an nahezu allen Orten, auch ohne direkten Stromanschluss. So können Daten zu Standort, Zustand, Umwelt oder Verbrauch zuverlässig erfasst und kostengünstig übertragen werden. Unternehmen können diese Informationen nutzen, um durch intelligente Analysen (Stichwort: Big Data) Abläufe in der Qualitätsüberwachung, der Steuerung von Wartungsintervallen bis hin zu Lieferketten in der Logistik zu verbessern.

Für den massenhaften Roll-out von IoT-Anwendungen (Massive IoT) bietet 5G aber noch einen weiteren, entscheidenden Vorteil. 5G ermöglicht künftig die Vernetzung von bis zu einer Million Geräte auf einem Quadratkilometer: massive Machine Type Communication (mMTC). Damit schafft er die Voraussetzungen, das Internet der Dinge wirklich zu einem Massenphänomen zu machen, das alles mit allem vernetzt.

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Prognose Marktwachstum der weltweit vernetzten IoT-Geräte durch Mobilfunktechnologien
Quelle: Ericsson Mobility Report

Für das Internet der Dinge bringt das den Durchbruch: Massenhaft können so auch Sensoren, die nicht-echzeitkritische Informationen übertragen und nur niedrige bis mittlere Datenraten benötigen, beispielsweise Wasserzähler oder batteriebetriebene Umweltmessgeräte, vernetzt werden. Für den kostengünstigen Betrieb ohne größeren Wartungsaufwand ist dabei größtmögliche Energieeffizienz wichtig. LPWAN heißt das passende Schlagwort: Low Power Wide Area Network. Die international standardisierte Netzwerktechnologie unterstützt Anwendungen, in denen Energiesparsamkeit, Reichweite und Durchdringung wichtig sind. Damit können Sensoren und Funkmodule sogar im Batteriebetrieb in baulich schwierigeren Bedingungen oder abgelegenen Orten bis zu zehn Jahre – ohne Batterietausch – im Einsatz bleiben.

Neu: IoT Connect mit einmaliger Bezahlung

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Geschäftskunden von Telefónica in Deutschland sind auf diese Entwicklungen und Anforderungen bestens vorbereitet: Das Telekommunikationsunternehmen bietet bereits flächendeckend die LPWA-Netztechnologie NB-IoT (Narrow Band IoT) in Deutschland an (Netzabdeckung). Sie ist in Richtung geringen Energieverbrauchs bei stationärem Einsatz optimiert ist. Bis Ende dieses Jahres soll außerdem LTE-M verfügbar sein, das auch mobile Niedrigenergieanwendungen ermöglicht. Zusätzlich macht Telefónica den Einstieg ins Internet der Dinge mit einem Prepaid-Tarif leichter und vereinfacht das Preismodell für IoT-Lösungen. Der Tarif IoT Connect Prepaid bietet ein Datenvolumen von 1, 2 oder 5 Gigabyte, das über einen Zeitraum von 36 oder 72 Monaten flexibel in Deutschland und dem europäischen Ausland sowie in Nordamerika genutzt werden kann, zu einem festen Preis je IoT-SIM-Karte. Der wird einmal bezahlt – danach braucht sich der Nutzer nicht um die Kontrolle der Kosten und monatlich wiederkehrende Abrechnungen zu kümmern, denn die gibt es nicht. Und für die Administration der SIM-Karten steht ihm mit Kite Essentials eine Basisversion der Telefónica IoT-Plattform zur Verfügung, mit der er grundlegende Analyse- und Steuerfunktionen nutzen und Alarme setzen kann.

Niedrigenergietechnik für das Internet der Dinge

„Dinge unseres Alltags werden mehr und mehr vernetzt. Städte, Gebäude und Fabriken werden intelligent. Dafür brauchen wir nicht nur Kommunikationsnetze, die gut skalieren können, sondern auch einfache Tarifmodelle, die genau das unterstützen“, sagt Marcus Neudecker, Senior Business Development Manager IoT bei Telefónica Deutschland. Genau das bietet der neue Prepaid-IoT-Tarif von Telefónica: IoT-Gerät und -Anwendung einmal aktivieren und schon ist das Thema Konnektivität für die Laufzeit von drei oder sechs Jahren erledigt. Der Anwender kann sich auf den Nutzen seiner IoT-Lösung konzentrieren. Sollte mehr Datenvolumen benötigt werden, so kann er einfach weiteres buchen. Im Tarif sind verschiedenste Netztechnologien je nach Bedarf der Anwendung nutzbar. In Deutschland ermöglicht die Multi-Netz SIM-Karte Global SIM Vivo-o2-Movistar zudem durch national Roaming den Zugriff auf mehrere Mobilfunknetze. Auf professionelle Tools zur Analyse braucht er dabei nicht zu verzichten: Kite Essential hilft ihm dabei, den Überblick auch über Massenanwendungen mit ihrer Konnektivität zu bewahren. Ein wichtiger Aspekt gerade bei IoT-Lösungen mit sehr großer Anzahl an Geräten und oftmals internationalem Einsatz. Gerade bei IoT-Anwendungen ist Transparenz unerlässlich. Hierfür sorgt Kite Essential, das auf der Telefónica Kite Plattform basiert. Sie bündelt wichtige Funktionen für intelligentes SIM-Karten-Management und einen sicheren Betrieb von IoT-Diensten.

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Bereit für den massenhaften Einsatz

Damit bietet sich das neue Prepaid-Angebot von Telefónica in Deutschland für alle an, die Anwendungen im Internet der Dinge mit gut kalkulierbarer Datennutzung über einen längeren Zeitraum in die Masse bringen wollen. Telemetrie zur Fernüberwachung von Abwasseranlagen, Füllstandsmesser von Tanks und Behältern, Datenlogger für Umweltdaten wie etwa die von fold.AI, Verbrauchszähler für Strom, Gas oder Wasser, Ortungsgeräte in der Logistik, Vitaldaten von Tieren – die Anwendungsmöglichkeiten sind mannigfaltig und kaum Grenzen gesetzt.

Der neue IoT-Prepaid-Tarif ergänzt den etablierten Postpaid-Tarif von Telefónica. Mit IoT Connect hat das Telekommunikationsunternehmen bereits 2016 die Grundlage geschaffen, Geschäftskunden ein einfaches und modulares Tarifportfolio für das Internet der Dinge anzubieten. Das ist erfolgreich gelungen. Viele zufriedene Kunden bestätigen das.

So gelingt die Digitalisierung in der Produktion – vier Schritte zum Ziel

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So gelingt die Digitalisierung in der Produktion –
vier Schritte zum Ziel

Die Digitalisierung von einer existierenden Produktion ist ungleich schwerer als die einer neuen Anlage. Wie können ältere Maschinen Daten mit neueren austauschen? Welche Daten sollten erfasst werden? Und wie schafft man die nötige Akzeptanz im Team? Wer den Weg der Digitalisierung mit den richtigen Schritten geht, findet leichter Antwort auf wichtige und drängende Fragen.

Die 4. industrielle Revolution beschäftigt jeden, der eine Produktionsanlage betreibt. Nach Industrialisierung, Elektrifizierung und Automatisierung ist es schließlich die Digitalisierung, die Effizienz, Verlässlichkeit und Qualität vorantreibt sowie neue Geschäftsmodelle ermöglicht. Doch so schnell sich die Entwicklung aufzählen lässt, so schwierig kann es sein, den passenden Weg in die Digitalisierung zu finden – besonders wenn eine bestehende Produktionsanlage in Richtung einer Smart Factory entwickelt werden soll. Reply, als Unternehmen tätig in den Bereichen Consulting, Systemintegration und Digital Services, sieht einen schrittweise Ansatz als erfolgversprechend an.

Schritt 1: Wo die Reise beginnt und wie sie zum Erfolg führt

Der erste Schritt dient dazu, das Potential für Optimierungen zu identifizieren und herauszufinden, welche Maßnahmen einen Einfluss auf Effizienz, Produktivität oder Kosten haben. Dazu werden einige grundlegende Informationen über den Produktionsprozess benötigt. Um diese Daten zu erhalten, starten Sie auf sehr einfache Art und Weise: Nehmen Sie Stift und Papier zur Hand – oder nutzen Sie ein digitales Formular – und erfassen Sie Leistungsindikatoren wie Produktionszeiten, Stillstände einschließlich deren Ursachen, die Anzahl produzierter Teile und Ausschüsse sowie das aktuelle Produkt über ein paar Tage oder Wochen hinweg.

Mit diesen Informationen können Sie sich bereits einen ersten Eindruck über die Effizienz Ihrer Prozesse verschaffen – natürlich noch mit einigem manuellen Aufwand und nur über einen begrenzten Zeitraum.

Schritt 2: Maschinen und Aufträge verknüpfen

Der zweite Schritt, den Reply vorschlägt, ist die permanente Anbindung von Maschinen und die Schaffung einer Verbindung zwischen produktionsrelevanten Daten und Aufträgen. Dieser Schritt baut direkt auf dem ersten auf, führt jedoch zu mehr Sicherheit, da Sie bereits wissen, welche Daten aus dem Produktionsprozess relevant sind. Die Informationen werden dann aber rund um die Uhr verfügbar, sodass sich Erkenntnisse in Echtzeit ableiten lassen. Die Vorteile sind dabei offensichtlich:

  • Sie erhalten einen klaren Überblick über den Maschinenstatus (Produktionszeit, Ausfälle, Rüstzeit etc.).
  • Sie kennen die wichtigsten Leistungsindikatoren und Antworten auf Fragen wie: Welche Produktionskosten werden welchem Auftrag zugeordnet? Stimmen die zuvor kalkulierten Produktionskosten mit den tatsächlichen Ausgaben überein? Passt der erwarteten ROI (Return on Investment)?

Um von diesen Vorteilen zu profitieren, ist es nicht unbedingt notwendig, gleich mit einer großen Investition zu beginnen. Starten Sie zunächst bei einigen wenigen Maschinen oder Produktionslinien und fügen Sie nach und nach weitere Anlagen hinzu. Um Ihre Maschinen zu vernetzen, gibt es verschiedene Lösungen. Unsere Empfehlung: Beginnen Sie mit den einfachen Schritten zuerst. Je nach Alter Ihres Maschinenparks finden Sie vermutlich bereits standardisierte Protokolle vor, die sich für eine einfache Maschinenanbindung eignen. Wenn Ihre Geräte keine modernen Protokolle unterstützen, gibt es dennoch Möglichkeiten, die grundlegendsten Informationen abzurufen: Wann war Ihre Maschine in Betrieb, wann hat sie produziert oder befand sich in einem Fehlerzustand? Diese Informationen können leicht über ein Relais und den digitalen IO-Ports eines Gateways verbunden und weitergeleitet werden. Auf diese Weise bleiben Sie informiert und im Zweifel rechtzeitig vorgewarnt.

Schritt 3: Prozessschritte zwischen Maschinen digitalisieren

In diesem Schritt befassen Sie sich mit dem Kommunikationsprozess zwischen den Maschinen (M2M) über verschiedene Arbeitsstationen hinweg. Dies ist beispielsweise relevant, wenn Produktionsschritte und -komponenten rückverfolgt werden müssen oder wenn Ihr Produktionsprozess viele unterschiedliche Konfigurationen zulässt, bei denen Abhängigkeiten im Fertigungsprozess bestehen. Aus technischer Sicht gibt es verschiedene Ansätze, um eine M2M-Kommunikation zu ermöglichen. Der herkömmliche Industrie-Service-Bus ermöglicht die Übertragung von Informationen auf verschiedenen Ebenen, auch den Datenaustausch zwischen den angeschlossenen Geräten. Hierfür sind jedoch einige Anpassungen an der IT-Infrastruktur notwendig. Ein anderer Ansatz basiert auf der Grundlage von Mesh-Netzwerken. Und auch Campusnetze, wie sie die modernen Mobilfunkstandard 4G und 5G ermöglichen, können für die Vernetzung von Maschinen sorgen.

Bei diesem Schritt der Digitalisierung werden Entscheidungen auf Basis von Informationen aus vorhergehenden Produktionsschritten getroffen, was zu mehr Flexibilität, Nachvollziehbarkeit oder Zeitersparnis führen kann.

Schritt 4: Digitalisierung des gesamten Shopfloors

Der letzte Schritt auf dem Weg zur vollvernetzen Produktion baut direkt auf den vorhergehenden auf, schließt nun jedoch das gesamte Werk mit ein. Nicht nur Arbeitsplätze und Maschinen können miteinander kommunizieren, sondern auch unterstützende Prozesse und Funktionen sind mit eingebunden.

Ein Beispiel hierfür sind vollständig integrierte Logistikprozesse, bei denen eine Maschine fahrerlose Transportsysteme (FTS) darüber informiert, dass innerhalb der nächsten 15 bis 20 Minuten mehr Verbrauchsmaterial benötigt wird. Der Staplerfahrer wird dann auf seinem Tablet dazu aufgefordert, eine Palette mit Material aus dem Lager zu beschaffen und lädt einen Teil davon auf das FTS. Die FTS koordinieren sich selbst und können Prioritäten zwischen den verschiedenen Aufgaben auflösen, während sie alle wichtigen Informationen mit Maschinen, aber auch den Werkern austauschen.

Aufgrund der noch immer sehr heterogenen Standards und der Unterschiede in der Beschreibung von Maschinendaten ist die Vernetzung von Maschinen über eine vollständige Produktionsumgebung hinweg kein einfaches Unterfangen. Aber es existieren bereits Konnektoren für fast jedes Maschinenprotokoll, und moderne Komponenten haben diese sogar bereits integriert. Selbst wenn Sie nicht auf bereits standardisierte Protokolle setzen können, existieren Wege, um einen sinnvollen Mehrwert durch Vernetzung und Datenaustausch mit Ihren Maschinen zu schaffen. Hier muss der Fokus auf den richtigen Daten und Informationen liegen. Die weitaus schwierigere Frage, vor der Unternehmen heute stehen, ist die nach dem Einstieg in die digitalisierte Welt. Der beschriebene Weg beginnt mit kleinen Schritten, wird zielgerichtet auf die individuellen Bedürfnisse erweitert und kann – muss aber nicht –zu einer vollvernetzten Produktion führen.

Telefónica IoT: Wir vernetzen Unternehmen

Das Internet der Dinge ist geprägt durch die Vernetzung und das Zusammenspiel einzelner Dienstleistungen verschiedenster Unternehmen. Als Telefónica Germany wollen wir dabei nicht nur Dinge vernetzen, sondern auch ein Partner-Netzwerk und Ökosystem schaffen, das Geschäftskunden den Einstieg in das Internet der Dinge vereinfacht und bei der Realisierung von IoT-Projekten unterstützt. So stellen wir mit dem IoT-Marktplatz konkrete Lösungen unserer Partner aus verschiedensten Branchen vor und bringen Unternehmen zusammen.

Concept Reply als spezialisierter Partner für End-to-End IoT-Softwareentwicklung berät und unterstützt Sie von der Konzeption, Entwicklung und Erbringung von IoT-Diensten für intelligente Fabrik-Lösungen. Sie profitieren dabei von einem umfassenden Leistungsportfolio und langjährigen Erfahrung eines global operierenden Dienstleisters.

Sie suchen einen Partner für Ihr Digitalisierungs- und IoT-Projekt? Dann nutzen Sie unseren IoT Marktplatz, um sich mit dem richtigen Ansprechpartner in Verbindung zu setzen. Sie können sich dort zu IoT Use-Cases inspirieren lassen und bei Bedarf direkt mit dem Unternehmen vernetzen.

Hier geht’s zum Telefónica IoT Marktplatz

Digitale Transformation auch für die weltgrößte Mobilfunkmesse

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Digitale Transformation auch für die weltgrößte Mobilfunkmesse

Vernetzung, Mobilfunk und Digitalisierung helfen, die Folgen der Coronapandemie kleiner zu halten. Da ist es selbstverständlich, dass die weltgrößte Mobilfunkmesse, der Mobile World Congress in Barcelona, zeigt, wie Gesellschaft und Wirtschaft von den neuesten Entwicklungen profitieren.

Telefónica auf dem Mobile World Congress 2021

Er ist wieder da, der Mobile World Congress, kurz MWC. Pandemiebedingt findet er in diesem Jahr als hybride Messe statt, also als Digitalevent und in reduziertem Umfang als Präsenzveranstaltung. Damit trifft er genau den aktuellen Trend – und erfüllt natürlich auch die Corona geschuldeten Notwendigkeiten: In nahezu allen Bereichen ergänzen digitale Formate lange bereits etablierte Konferenzen, Messen, Kultur- und Unternehmensveranstaltungen. Die Pandemie hat unumstößlich aufgezeigt: Die digitale Welt ist unverzichtbarer Teil unserer Lebenswirklichkeit.

Gerade deshalb ist es so wichtig, dass der MWC sich zurückmeldet und dort auf einer großen Veranstaltung wieder konstruktiv in Richtung Zukunft neue Entwicklungen in Digitalisierung und Telekommunikation vorgestellt und diskutiert werden. Denn jetzt müssen wir die technologischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Weichen stellen, damit wir schneller und gestärkt aus der Pandemie kommen, auf globale Herausforderungen besser vorbereitet sind und Technologie für eine am Wohl der Menschen orientierten Zukunft einsetzen.

Nutzenbringende Digitalisierung in allen Bereichen

Dieses Jahr als Digitalevent und Präsenzveranstaltung

Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, Industrie 4.0, Smart-Home – viele Schlagwörter fallen in der Diskussion über Technik sowie eine lebenswerte Gegenwart und Zukunft. Telefónica macht sie auf dem MWC verständlich und zeigt ihre Wirkung konkret, und zwar ebenfalls hybrid, am physischen Stand auf dem Messegelände und auch in seinem digitalen Angebot.

Dort geht es beispielsweise darum, wie 5G und künstliche Intelligenz im Sport für Athleten, Zuschauer und Business sinnvoll eingesetzt werden oder dem Tourismus helfen können, Informationen durch virtuelle Realität erlebbar und Services vor Ort durch IoT-Anwendungen wie smarte Türschlösser oder Bezahlfunktionen komfortabler zu machen. Wie diese Technologien auch Industrieunternehmen Vorteile verschaffen, erklärt Telefónica etwa am Beispiel des Schiffbauers Navantia und der Smart Factory des Metallumformspezialisten Gestamp. Edge-Computing zählt hier zu den wichtigen Schlüsselwörtern, die die schnelle und intelligente Steuerung von Produktionsabläufen intelligent machen – immer vernetzt auf der Basis der neuesten Mobilfunkgeneration 5G.

„Transformation-Books“ – Digitalisierung zum Nachlesen

Von Digitalisierung und Vernetzung profitieren aber nicht nur Wirtschaft und Unternehmen, sondern auch Verbraucher, jeder Bürger, der beispielsweise sein Zuhause zu einem Smart Home macht. Auch hierzu zeigt Telefónica auf dem MWC Beispiele für Konnektivität, multimediale Unterhaltung verknüpft mit Online-Funktionen wie Shopping und Lernen sowie Telemedizin.

In Transformation-Books kann jeder unabhängig vom Besuch des MWC vor Ort nachlesen, wie vielfältig die Anwendungen neuer Technologien sind und wie sie unser Leben einfacher, effizienter und grüner machen können.

Chancen der digitalen Revoultion

Bereits zur Eröffnung des MWC stellte der Vorstandsvorsitzende von Telefónica, José María Álvarez-Pallete, das Potenzial und die Chance heraus, die in der digitalen Transformation liegt. „Die digitale Revolution ist die einmalige Gelegenheit, die Zukunft neu zu gestalten. Mit großen Chancen kommt große Verantwortung. Lasst sie uns wahrnehmen“, betonte er.
Auch wenn die Präsenzveranstaltung des MWC nach vier Tage zu Ende geht, bleiben viele digitale Inhalte verfügbar. Einer der Vorteile der Digitalisierung: Sie beschleunigt viele Abläufe, sie macht aber auch Informationen quasi zeitlos verfügbar. Nutzen Sie die Gelegenheit, sich über die Chancen der digitalen Revolution zu informieren – damit auch Sie die Zukunft in Verantwortung gestalten können.

Wayra mit offenem 5G-Test- und Vorführlabor

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Wayra mit offenem 5G-Test- und Vorführlabor

Seit Anfang dieses Jahres leitet Florian Bogenschütz Wayra Deutschland, den Accelerator von Telefónica in Deutschland. In seinem Job sieht er eine großartige Chance, Start-ups und Telefónica zusammenzubringen, damit beide voneinander profitieren können. Wie er das erreichen will, erzählt er im Interview.

Redaktion: Was macht Wayra?

Bogenschütz: Das ist eigentlich ganz einfach erklärt: Wayra ist das Innovationslabor der Telefónica. Das bedeutet, dass wir gemeinsam mit den Start-ups innovative Lösungen für den Konzern entwickeln. Ziel ist es hier Telefónica und dessen Partner als Kunden für das entsprechende Startup zu gewinnen.
Mit Wayra sind wir nah am Start-up-Markt und kommen an Cutting-Edge-Solutions, also an hochmoderne technologische Lösungen. Großen Unternehmen fällt es zum Teil schwer, Zugang dazu zu bekommen, weil ihnen Ressourcen und oftmals das spezielle Know-how fehlen.

Redaktion: Was haben Geschäftskunden von Telefónica und o2 Business davon?

Bogenschütz:
Sie profitieren von neuen Technologien und noch besseren Angeboten. Bei Wayra haben beispielsweise ein Start-up gefördert, das eine Lösung für den besseren Schutz der Vernetzung von mehrerer Unternehmensstandorten, sogenannte SD-WANs (Software Defined Wide Area Network) entwickelt hat. Telefónica bietet solche Vernetzungen an und kann mit Hilfe des Start-ups die Cybersecurity ihrer Kunden verbessern. Geschäftskunden profitieren also davon, dass Telefónica ein umfassenderes Angebotsportfolio bekommt und sie so nur einen Ansprechpartner brauchen.

Florian Bogenschütz, CEO & Geschäftsführer Wayra Germany

Viele Start-ups bei Wayra beschäftigen sich mit Künstlicher Intelligenz. So hat das junge Unternehmen Neohelden eine Lösung entwickelt, mit der in Produktion und Logistik alte System fit für 5G gemacht und per Sprachassistent gesteuert werden können. Das Start-up Dimenco bietet eine Plattform für Simulated Reality (SR), um mit realistischen 3D-Objekten nahtlos in einer virtuellen Umgebung zu interagieren – ohne zusätzliche Headsets zur Projektion der Bilder.

In den nächsten Monaten und Jahren werden wir einen wahren Innovationsschub erleben, der Abläufe und Angebote von Telefónica und anderen Unternehmen verbessert. Davon profitieren dann auch Geschäftskunden ganz unmittelbar. In diesem Zusammenhang bauen wir unser Büro aktuell zu einem 5G-Testlabor im Zentrum von München um.

Redaktion: Was kann ich mir darunter vorstellen?

Bogenschütz: Wir als Wayra bieten die Umgebung an, in der Unternehmen ihre Entwicklung im 5G-Umfeld testen und vorführen können. Hier kann man ausprobieren, wie eine Anwendung mit 5G funktioniert. Bei uns lässt sich auch simulieren, wie eine Lösung funktioniert, wenn 5G etwa durch dicke Betonmauern hindurch muss oder wenn gleichzeitig viele Millionen Geräte in einer Funkzelle auf das Mobilfunknetz zugreifen. Wir wollen 5G anfassbar und erlebbar machen.

Die Testmöglichkeiten gehen bei uns so weit, dass wir auch am Kern des 5G-Netzes Änderungen vornehmen können, um zum Beispiel auch besondere Anforderung, wie es sie etwa in einem Campusnetz geben kann, ausprobieren zu können. Das 5G-Testlabor ist also ein spannendes, praxisnahes Angebot für Geschäftskunden, die sich für 5G interessieren.

Die Wayra ist nicht nur ein kreativ Ort, sondern auch ausgestattet mit einem modernen 5G-Testlabor.

Redaktion: Worauf kommt es deiner Meinung nach in einem Innovationslabor wie Wayra an?

Bogenschütz: Mir sind zwei Aspekte sehr wichtig: Kooperationen und Transparenz. Ich glaube, dass große Unternehmen in einem wahnsinnig schnellen, kompetitiven Umfeld nicht ohne Kooperationen mithalten können. Dafür brauchen wir ein Tech-Lab, das „hyper-open“ ist für jedermann. Wir dürfen dabei nicht nur daran denken, was wir verkaufen und mit wem wir Partnerschaften eingehen. Vielmehr müssen wir auch mal probieren, wie etwas ins Telefónica-Umfeld passt. Das wird gerade auch mit 5G spannend, weil 5G als Wegbereiter für neue Geschäftsmodelle eine riesige Rolle spielt. Wir bauen mit 5G die nächste Datenautobahn. Sie zu nutzen, muss Basis aller unserer Überlegungen sein.

Redaktion: Kannst du das konkreter erklären?

Bogenschütz: Wir müssen stärker an IoT-Anwendungen heran, die auf 5G laufen. Wie können wir zukünftig Komplettlösungen bauen, die dem Kunden wirklich einen Mehrwert liefern? Das ist die Frage, die wir uns stellen müssen. Dabei dürfen wir nicht aus den Augen verlieren: Alles, was wir tun, darf nur gemacht werden, wenn es zum Ziel hat, entweder 1. Kosten zu senken oder 2. Umsatz zu erhöhen.

Das kann zum Beispiel durch das vorhin genannte Beispiel zu SD-WAN erreicht werden. Es kann aber auch ein Chatbot sein, der auf künstlicher Intelligenz basiert und an Kunden wie Tchibo weitergereicht werden kann. Oder IoT-Lösungen, wie die von dem Start-up FoldAI, die Umweltsensoren für smarte Städte oder auch Wälder entwickelt haben. Bei Wayra werden viele hochinteressante Anwendungen entwickelt, die echten Mehrwert bringen.

Bringt echten Mehrwert, das Startup FoldAI.

Redaktion: Was haben denn eigentlich Start-ups davon, wenn sie mit Telefónica zusammenarbeiten?

Bogenschütz: Auf der prozessualen Seite sind große Unternehmen wie Telefónica in der Regel sehr gut. Außerdem haben sie gelernt mit Komplexität umgehen. Start-ups können in beiden Bereichen von der Zusammenarbeit mit Telefónica profitieren. Und auch die Aussicht, Telefónica und deren Geschäftspartner als Kunden gewinnen zu können, ist natürlich ein interessanter Anreiz.

Redaktion: Profitiert Telefónica in ähnlicher Weise von Start-ups?

Bogenschütz: Ja, denn große Unternehmen müssen schneller werden, wenn sie innovativ bleiben wollen. Sie müssen sich auf die Geschwindigkeit von Start-ups einlassen, Neues auszuprobieren. Die Zusammenarbeit mit agilen Start-ups verkürzt für große Unternehmen lange Planungszeiten und erschließt tolles Experten-Know-how in unterschiedlichen Themenbereichen. Davon profitiert auch Telefónica. Und vielleicht noch etwas Finanzielles: Start-ups sind oft besser darin, ihr Geld wirklich für den Kern des Unternehmens einzusetzen und nicht in die Bürogestaltung oder Statussymbole.

Redaktion: Vielen Dank für das Gespräch, Florian. Wir sind gespannt, welche Start-ups Wayra für Telefónica noch entdecken und fördern wird.

Künstliche Intelligenz macht die City erst wirklich smart

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Künstliche Intelligenz macht die City erst wirklich smart

In den Städten konzentrieren sich Herausforderungen unserer Zeit: Viele Menschen leben auf engem Raum. Ihr Mobilitätsbedürfnis führt oft zum Stillstand durch unzählige Staus. Die Natur wird weiter zurückgedrängt. Dabei kann sie bedeutend dazu beitragen, unsere Städte lebenswert zu erhalten. foldAI, Mitglied des Telefónica Innovationslabor Wayra, will mit intelligenten, über 5G vernetzten Sensoren die Basis schaffen, per künstlicher Intelligenz Städte smart weiterzuentwickeln.

Das IT-Sicherheitsunternehmen Kaspersky hat in einer aktuellen Befragung in Deutschland ermittelt: Mehr als die Hälfte der Menschen unter 30 Jahren versprechen sich positive Auswirkungen auf das Klima, wenn sich Städte zu Smart Citys entwickeln. Sie gehen davon aus, dass intelligente Infrastrukturen, etwa Smart-Parking-Systeme und effiziente öffentliche Nahverkehrsnetze, zu einer Verbesserung des Lebens in der Stadt beitragen können. Der Haken dabei: Zwar lassen sich die Vernetzung von Bus und Bahn mit Pkw und Lkw, die Steuerung von Verkehrsströmen und das Managen von Parkflächen heute bereits gut realisieren – doch Aussagen über das Klima in der Stadt werden dadurch nicht möglich. Vielmehr müssen eine ganze Menge Modellrechnungen bemüht werden, um Auswirkungen von verkehrslenkenden Maßnahmen mit einer gewissen Zuverlässigkeit ermitteln zu können.

Grafik aus Kaspersky-Report-Serie über die Generation KI Teil 2

Reale Messpunkte, die das Klima von Städten erfassen, sind in Deutschland nur spärlich gesät. So betreibt Berlin als größte Stadt gerade einmal 17 Stationen, an denen die Luftgüte gemessen wird. München kommt bei seinem Messnetz in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst immerhin auf 43 Standorte. Bei einer Fläche von 310,71 Quadratkilometer kann man damit auch nicht von einer engmaschigen Erfassung des Stadtklimas sprechen.

Preiswerte, energiesparsame Sensoren

„Bislang fehlen uns in vielen Städten wirklich aussagekräftige Daten über das Mikroklima“, sagt denn auch Dr. Friedrich Förstner, Data-Scientist und einer der Gründer des Unternehmens foldAI. Er arbeitet mit seinem Team daran, Umweltsensoren klein, energieeffizient und preiswert zu machen. Diese Sensoren könnten dann in großer Zahl installiert werden und unzählige Daten an vielen Standorten erfassen. Sie würden die Grundlage für Big-Data-Analytics und künstliche Intelligenz liefern, die zuverlässigere Aussagen über das Mikroklima und dessen Entwicklung am Sensor ermöglichen.

Von dieser Idee leitet sich übrigens auch der Name des Unternehmens ab: foldAI will künstliche Intelligenz (im Englischen Artificial Intelligence, AI) so klein und kompakt machen, also im übertragenen Sinne so klein falten (im Englischen fold), dass sie zur Umwelt- und Klimaanalyse mit winziger Technik auskommt.

Das Ziel: Ökosystem Wald besser kennenlernen

Erfassen will das Team von foldAI mit seinen Sensoren so unterschiedliche Größen wie Feuchtigkeit, Lärm, Temperatur, Lichtspektrum, Druck und Gase. Mit seiner Technik will das junge Unternehmen insbesondere Wälder in den Blick nehmen. Die von der Technik begeisterten Mitarbeiter verbindet untereinander nämlich auch die Liebe zum Wald. „Ich war als Kind bei den Pfadfindern. Das hat mir immer sehr viel Spaß gemacht und dabei konnte ich eine enge Verbindung zu Natur und Wäldern aufbauen“, erzählt Förstner und ergänzt: „Auch wenn der Wald in Deutschland schon seit Jahrhunderten wirtschaftlich genutzt wird und er heute in seiner Bedeutung für unser Weltklima als besonders wichtig erachtet wird, wissen wir doch recht wenig über dieses Ökosystem. Das wollen wir ändern.“

Know-how für Smart Citys und Industrie 4.0

Dass die Technik von foldAI vielfältig – eben auch in Smart Citys – eingesetzt werden kann, ist für das junge Unternehmen von finanzieller Bedeutung: Die Elektrotechniker, Informatiker, Big-Data- und KI-Experten können so ihr Know-how auch in Bereichen einbringen, die besser finanziert sind als Umwelt- und Klimaprojekte. Nicht nur in Städten, sondern auch in der Industrie. Denn auch in Produktionshallen können die Sensoren von foldAI helfen, die Produktionsumgebung präzise zu erfassen. „Wir haben beispielsweise in einem Briefverteilzentrum, in dem Postsendungen in pneumatischen Systemen sortiert werden, Störungen durch Luftzug ermitteln können“, erzählt Förstner. „Bei anderen Aufträgen bringen wir unser Know-how in künstlicher Intelligenz ein und helfen Unternehmen so, besser zu arbeiten.“

Friedrich Förstner und Giovanni Carmantini (Quelle: foldAI)

Vorteil 5G: energieeffizient und massentauglich

Für die Vernetzung seiner Sensoren setzt foldAI auf den neuen Mobilfunkstandard 5G. „5G bringt uns ganz entscheidende Vorteile“, sagt Jungunternehmer Förstner. „Der neue Standard ermöglicht Niedrigenergietechniken für die Datenübertragung. Für unsere Idee, Umweltdaten an vielen Bäumen im Wald, also fern vom Stromnetz, zu erfassen, kommt es ganz wesentlich darauf an, möglichst wenig Strom zu verbrauchen. Außerdem erlaubt 5G so viele vernetzte Geräte pro Fläche wie kein anderer Mobilfunkstandard. Damit können wir unser Messnetz sehr engmaschig aufbauen. Und nicht zuletzt lässt 5G auch jenseits der öffentlichen Netze sogenannte Campusnetze zu, über die wir im Zweifelsfall auch selbst für die Vernetzung sorgen könnten.“

Die besonderen Eigenschaften und Fähigkeiten von 5G haben foldAI schließlich auch zu Wayra, dem Innovationslabor von Telefónica, gebracht: Hier entsteht am Standort im Münchner Zentrum zurzeit ein 5G-Testlabor, in dem Unternehmen die Neuheiten ausprobieren können, die 5G mit sich bringt. Im Rahmen des Wayra Activation Programms hat FoldAI unter anderem Zugriff auf Netztechnologien und IoT-Experten wie Andreas Stauber aus dem B2B-Bereich, der die Unternehmen als Mentor bei der Umsetzung Ihrer innovativen Geschäftsideen unterstützt. Start-Ups erhalten so Zugriff auf Expertenwissen und wertvollen Erfahrungen aus bereits realisierten Großprojekten zur Entwicklung ihrer IoT-Anwendung. „Wayra bietet uns hervorragende Arbeitsmöglichkeiten: Hier können wir nicht nur 5G ganz praktisch testen und unsere Anwendungen optimieren. Wir können uns auch mit anderen Start-ups vernetzen, die hier arbeiten“, freut sich Förstner
Für die eigene Arbeit bringt das auch einen wichtigen psychologischen Effekt: „Der Austausch mit anderen jungen Unternehmen, die neue technologischen Lösungen und disruptive Geschäftsmodelle entwickeln, macht es wesentlich leichter, über so manche Frustration hinwegzukommen“, sag der Datenwissenschaftler. Angetreten ist das Team von foldAI, einen Beitrag zu leisten, das Klima zu retten.

Auch wenn bereits einige Unternehmen wie Telefónica daran arbeiten, ihren CO2-Fußabdruck zu verringern und auf grünen Strom setzen, ist der Weg noch weit. Doch das junge Unternehmen geht seinen Weg motiviert voran.

5G – das Rückgrat für die Digitalisierung?

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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.

5G – der Mobilfunk-Überflieger

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5G – der Mobilfunk-Überflieger

5G gilt als die vielleicht wichtigste Technologie, die das Internet der Dinge, neudeutsch Internet of Things (IoT), antreiben soll. Aber warum ist das eigentlich so? Was kann 5G, was andere Technologien nicht können?

Die hohen Erwartungen an 5G rühren aus dessen technischen Fähigkeiten, die denen der vierten Mobilfunkgeneration (4G) mit LTE und LTE-Advanced und denen der dritten (3G) mit HSPA+, HSPA und UMTS in allen Belangen überlegen sind. Dabei geht es aus guten Gründen um Eigenschaften:

Datenrate: Hohe Datenraten spielen beispielsweise bei multimedialen Unterhaltungsanwendungen oder bei Virtual- und Augmented-Reality eine wichtige Rolle. Die 5G-Technologie kann bis zu 20 Gbit/s übertragen und ist damit fast 90 Mal schneller als LTE der vierten Generation und fast 500 Mal schneller als die dritte Mobilfunkgeneration mit HSPA+.

Das Netz der Zukunft – Anwendungsgebiete von 5G

Latenzzeit: Die Latenzzeit gibt an, wie lange es von der Eingabe eines Befehls bis zur eigentlichen Aktion dauert. In 5G-Netzen ist die Latenzzeit etwa 10 Mal kleiner als in 4G-Netzen und mindestens 50 Mal kürzer als in 3G-Netzen. Die sehr geringen Latenzzeiten, die in 5G-Netzen auf kurzen Übertragungsstrecken möglich sein werden, sind wichtig für Echtzeitanwendungen. Sie sind vor allem im industriellen Bereich angesiedelt, beispielsweise bei der Kommunikation zwischen Robotern und Menschen, aber auch zwischen Produktionsmaschinen (Machine-to-Machine-Kommunikation, M2M). Kooperative Verkehrssicherheits-Anwendungen beim autonomen Fahren sind ebenfalls in extremem Maß von einer verzögerungsfreien Übertragung von Informationen abhängig. Ein Beispiel für Letzteres ist der automatische Austausch von Informationen über den Straßenzustand oder den Verkehrsfluss zwischen Fahrzeugen in der nahen Umgebung.

Frequenzen: Von den genutzten Frequenzbändern hängt unter anderem die Reichweite der Signale ab. In einfachen Worten: Je niedriger die Frequenz, desto größer ist die Reichweite eines Funksystems. Für die Inhouse-Übertragung ist also ein Frequenzband im 3,6-GHz-Bereich gut geeignet, wohingegen bei der Freiluftkommunikation ein 800-MHz-Signal seine Reichweitenvorteile ausspielt. Weil das zur Verfügung stehende Frequenzspektrum für 5G-Netze viel größer ist als das für 4G und 3G, kann die neue Mobilfunktechnologie besser auf die jeweilige Anforderung der Anwendung abgestimmt werden.

Netzwerk-Slicing: Wenn wir schon über Flexibilität sprechen, dann sollten wir ein Auge auf das Netzwerk-Slicing werfen. Es erlaubt in 5G-Netzen den Betrieb verschiedener virtueller Netze mit unterschiedlichen Eigenschaften auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur. Jede Anwendung erhält, je nach Anforderung, eine eigene Ebene im Netzwerk. So kann man einer Anwendung eine hohe Bandbreite zuweisen, einer anderen hingegen eine geringe Latenzzeit mit hoher Zuverlässigkeit der Übertragung.

5G im Vergleich zu 4G (Quelle: Fraunhofer-Institut)

Device-to-Device-Kommunikation: Die 5G-Technologie sieht erstmals eine Device-to-Device-Kommunikation vor – sie ist weder in 4G- noch in 3G-Netzen möglich. D2D ermöglicht den schnellen, direkten Datenaustausch zwischen Geräten und Sensoren ohne den Umweg über eine Basisstation. Das entlastet einerseits die Basisstationen in 5G-Netzen und verkürzt andererseits die Laufzeit der Signale zwischen Sendern und Empfängern. Wichtig ist dies zum Beispiel bei sicherheitskritischen Anwendungen in autonom oder teilautonom fahrenden Autos und Lkw auf öffentlichen Straßen, aber auch für selbstfahrende Fahrzeuge in der Logistik.

Energieffizienz: Die Energieeffizienz beschreibt, wieviel Informationsbits pro Energieeinheit übertragen werden können. Sie soll bei 5G 100 Mal besser sein als bei 4G. Damit können 5G-Geräte Daten mit weitaus geringerem Stromverbrauch senden oder empfangen.

Versorgungsdichte: Die Versorgungsdichte gibt an, wie viele Geräte auf einer bestimmten Fläche versorgt werden können. Auch bei dieser Kenngröße ist 5G den bisherigen Mobilfunktechnologien deutlich überlegen. Damit dürften Versorgungsengpässe bei Großveranstaltungen der Vergangenheit angehören und Anwendungen mit einer hohen Sensorendichte die Tür geöffnet werden.

Bereits Mitte letzten Jahres errichtete Mercedes-Benz Cars, zusammen mit dem Telekommunikationsunternehmen Telefónica Deutschland und dem Netzwerkausrüster Ericsson in der „Factory 56“ in Sindelfingen, das weltweit erste 5G-Mobilfunknetz für die Automobilproduktion. Der Zukunftsstandard 5G wird somit für den Industriestandort Deutschland Realität.

„Wir läuten das 5G-Zeitalter für den Industriestandort Deutschland ein und bauen das modernste Mobilfunknetz für eine der modernsten Automobilfabriken der Welt“, sagt Markus Haas, CEO von Telefónica Deutschland.

Weitere Informationen
Telefónica Deutschland baut 5G-Kernnetz mit Ericsson-Technologie
„Neue Netze?“ – In Kürze auf den Punkt gebracht – die neuen IoT Maschinennetze
Mobilfunkstandards: Basis für den digitalen Alltag

Campusnetze – individuelle 5G-Lösung für Unternehmen

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Campusnetze – individuelle 5G-Lösung für Unternehmen

Moderne Mobilfunkstandards ermöglichen lokal begrenzte Funknetze, in denen für den Anwender ganz spezifisch die perfekt passenden Leistungsmerkmale festgelegt werden können. Diese „Campusnetze“ bieten hohe Sicherheit sowie definierte Bandbreite und Latenz – damit die gewünschte Anwendung genauso funktioniert, wie der Nutzer sie braucht.

Der neue Mobilfunkstandard 5G vernetzt nicht nur national und international Menschen, Maschinen und Services, sondern auch lokal. 5G – mit Einschränkung auch schon 4G – ermöglicht sogenannte Campusnetze: lokal begrenzte Mobilfunknetzwerke, die beispielsweise auf einem Werksgelände Netzwerkservices bereitstellen, die genau den Anforderungen des Nutzers entsprechen. Damit eigenen sie sich besonders auch für industrielle Anwendungen, bei denen es auf hohe Zuverlässigkeit und produktionstechnische Anforderungen wie festgelegte Service-Levels wie Bandbreite und Latenz ankommt.

Einzigartige Vorteile

Campusnetze können in dreifacher Hinsicht punkten:

  • Sicherheit: Ein Campusnetz ist von außen nicht zugänglich, alle Daten werden auf dem Campus verarbeitet und gespeichert.
  • Geschwindigkeit: Mit Datenraten von bis zu 10 GBit/s und einer extrem kurzen Latenzzeit (bis hinunter unter 1 Millisekunde) ermöglichen 5G-Campusnetze Echtzeitanwendungen wie fahrerlose Transportsysteme (FTS).
  • Verfügbarkeit: Da der Anwender sein Campusnetz exklusiv nutzt, stehen ihm die volle Bandbreite und die erreichbare Datenrate durchgehend zur Verfügung.

Telefónica stellt derartige 5G-Campusnetze auch bereit. Zum Beispiel auf einem der modernsten Testzentren für vernetztes und autonomes Fahren im spanischen Málaga. Auf dem 50.000 Quadratmeter großen Gelände können Automobilunternehmen, -zulieferer und Start-ups ihre 5G-Lösungen und Kommunikationsanwendungen „Vehicle to Everything“ (V2X, Fahrzeug zu anderen Objekten) unter realistischen Bedingungen erproben. Für die wirklichkeitsnahen Tests steht eine vielfältige Verkehrsinfrastruktur aus Straßen, Kreuzungen, Kreisverkehren, Tunnel und unbefestigten Flächen zur Verfügung. Die Kommunikations- und Informationstechnik besteht aus zwei 5G-Antennen, leistungsstarken Servern, einer Vielzahl über das Gelände verteilten Sensoren sowie einem aufwändigen Kamerasystem.

Damit stellen Telefónica und DEKRA alles bereit, was Forschungs- und Entwicklungsteams brauchen, um die Konnektivität von Bord- und Geo-Ortungsdiensten zu testen, große Datenmengen zu verarbeiten sowie Software- und Fahrzeugüberwachungsdienste zu optimieren. Projektpartner können die Kompatibilität ihrer Komponenten und Mobilfunkgeräte sogar in unterschiedlichen Frequenzbändern testen und herausfinden, ob ihre Mobilitätslösungen mit den unterschiedlichen 5G-Frequenzen zurechtkommen – realitätsnäher kann ein Roamingtest auf Basis von Länderszenarien derzeit kaum sein.

Mercedes-Benz Cars errichtet das Campusnetz „Factory 56“ in Zusammenarbeit mit Telefónica Deutschland und Ericsson. (Bild: https://www.daimler.com)

Campusnetz für die smarte Automobilproduktion

Für Mercedes-Benz Cars hat Telefónica in Kooperation mit dem Netzwerkausrüster Ericsson in der „Factory 56“ ein 5G-Campusnetz installiert, das bereits die Testphase hinter sich gelassen hat. Auf dem über 20.000 Quadratmeter großen Areal sollen Pkw der Ober- und Luxusklasse mit Verbrennungsmotor, Hybridantrieb oder rein batterieelektrischem Antrieb sowie selbstfahrende Autos produziert werden. Diese Vielfalt erfordert effiziente Montageprozesse für die Großserienfertigung und zugleich höchste Flexibilität. Die erreicht der Automobilhersteller in „TecLines“ genannten Fertigungsbereichen, in denen das klassische Fließband durch Fahrerlose Transportsysteme (FTS) abgelöst wird.

Dabei sind Maschinen und Anlagen miteinander vernetzt. Ausgewählte Montageanlagen und die Fördertechnik werden zum Bestandteil des „Internet of Things“. Dabei muss der Datenaustausch zwischen den Komponenten und Mitarbeitern fehlerfrei und zuverlässig funktionieren – und dazu noch in Echtzeit – damit keine Fehlproduktionen oder Unfälle passieren. Dafür braucht es ein drahtloses Netzwerk mit durchgängiger Verfügbarkeit, hohen Datenraten und geringen Latenzen – Voraussetzungen, die die 5G-Technologie ideal erfüllt.

In diesem ersten 5G-Campusnetz für die Automobilproduktion gewährleisten mehrere 5G-Small-Cell-Indoor-Antennen sowie ein zentraler 5G-Hub optimale Abdeckung und kurze Übertragungswege. Das lokale Netzwerk für die 5G-Nutzung in einem eigenen Frequenzbereich ist für Datenanwendungen wie die Maschinenvernetzung konzipiert. Neben hoher Verfügbarkeit und Kapazität bietet es auch größtmögliche Sicherheit, denn bei der exklusiven Nutzung der lokalen 5G-Versorgung behält Mercedes-Benz die volle Hoheit über alle Daten.

Für die Umsetzung des innovativen Projekts hat Mercedes-Benz Cars in Telefónica einen erfahrenen Partner gefunden: „Wir läuten das 5G-Zeitalter für den Industriestandort Deutschland ein und bauen das modernste Mobilfunknetz für eine der modernsten Automobilfabriken der Welt“, sagt Markus Haas, CEO von Telefónica Deutschland.

So gewinnt die intelligente Produktion, in der quasi alles mit allem vernetzt ist, an Bedeutung. 5G gilt deshalb als eine Enabler-Technologie für die Smart-Factory der Industrie 4.0.

Wer bereits erleben will, welche Vorteile 5G bringt, kann dies im Basecamp in Berlin selbst ausprobieren. Hier hat Telefónica Deutschland ein 5G-Campusnetz installiert.

Weitere Informationen:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Leitfaden 5G-Campusnetze – Orientierungshilfe für kleine und mittelständische Unternehmen.