Der neue Mobilfunkstandard 5G soll hundert Mal schneller als LTE sein und so ganze neue Möglichkeiten für die Industrie 4.0 schaffen. Schon auf der Mobilfunkmesse in Barcelona wurde der Datenturbo als Next Big Thing gehandelt. Jetzt soll die Hannover Messe den Durchbruch bringen.

3G, 4G, 5G: Die Geschichte der Mobilfunkevolution

Das Internet der Dinge funktioniert zur Not auch mit 3G oder 4G. Jedenfalls solange es nur um ein paar dumme Dinge wie den intelligenten Kühlschrank oder die Toilette mit Funkverbindung zum Urologen geht. Wenn es aber um Industrie 4.0, um die Vernetzung von Milliarden von Sensoren und Geräten und die verzögerungsfreie Steuerung von hochkomplizierten Systemen wie kollaborierende Roboter, autonome Fahrzeuge, Smart Homes und Smart Cities geht, ist sehr viel mehr Geschwindigkeit und Kapazität gefordert.



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Das 5G Netz, der neue Goldstandard der Mobilfunkkommunikation, lässt alle Vorgängergenerationen weit hinter sich. Mit dem 1996 eingeführten 2G-Standard konnte man gerade mal telefonieren und simsen. 3G (UMTS) war 2004 schon deutlich schneller, 4G (LTE) reicht immerhin schon für HDTV-Videos und Streaming. 5G wird mit bis zu 10 000 Mbit/s mindestens dreißigmal so schnell wie die schnellsten LTE-Netze heute sein. Es vervielfacht Datendurchsatzraten und Frequenzkapazitäten, reduziert den Stromverbrauch pro Bit und die Störanfälligkeit der Systeme, verbessert Signalverarbeitung, Netzstabilität und Konnektivität.

Mit 5G zum industriellen Internet

Mit 5G lassen sich Milliarden von Geräten auf der ganzen Welt zeitgleich ansprechen und Maschinen, Roboter oder medizinische Präzisionsinstrumente quasi in Echtzeit steuern („taktiles Internet“). Die Trennung von Nutzer- und Steuerungsdaten reduziert die Reaktionszeit der Systeme und ermöglicht so neue Anwendungen etwa beim maschinellen Lernen, der vorausschauenden Wartung oder Virtual-Reality-Datenbrillen. Und es versorgt auf einen Schlag bis zu zwei Milliarden Menschen mehr in abgelegenen oder unterentwickelten Regionen der Welt mit schnellem Internet.

Was 5G für die Industrie bedeutet, wird vom 24. bis 28. April auf der Hannover Messe gezeigt. Hier wird unter anderem das Verbundprojekt IC4F (Industrial Communication for Factories) vorgestellt. In diesem Leuchtturmprojekt entwickeln Forscher aus zwei Fraunhofer-Instituten eine sichere und Echtzeit-fähige Kommunikations- und Computing-Infrastruktur. Diese soll zukünftige Industrie 4.0 Anwendungsfälle unterstützen. Die Schlüsseltechnologien 5G, Multi-Access-Edge-Computing (MEC), Cloud-Computing, Virtualisierung sowie Industrial Monitoring und Analytics werden in dem Projekt zu einem ganzheitlichen industriellen Internet verwoben.

Oft wird angenommen, Industrie 4.0 sei nur für große Unternehmen zu meistern. Dabei kann gerade der Mittelstand von neuen Möglichkeiten profitieren.

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Wie verändert 5G das gesamte Netz?

5G wird nicht zuletzt auch die Struktur des Netzes verändern. Die alten, hierarchisch aufgebauten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen werden durch feinmaschige Netzwerke (capillary networks) und Device-to-Device-Verbindungen abgelöst: Sensoren und Geräte kommunizieren direkt miteinander, ohne aufwendige Umwege über Zentralen und Knotenpunkte. Die Grenzen zwischen netz- und kabelbasierten Verbindungen, Maschinenbau und IT-Kommunikation, vielleicht sogar die zwischen Virtual Reality und Realität werden durchlässiger.

5G verändert das gesamte Netz

 

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5G ist also nicht einfach nur ein neuer Mobilfunkstandard. Es ist ein game changer, ein Quantensprung. „Das ist keine Evolution, das ist eine Revolution“, sagt Stéphane Richard, Chef des französischen Telekommunikationsunternehmens Orange. Weniger pathetisch ausgedrückt: 5G ist ein großer Schritt vorwärts in die global vernetzte, mobile Gesellschaft, die überall und jederzeit unbegrenzten Zugriff auf Daten und Informationen gewährt, mit allen Vor- und Nachteilen.

Wettrennen um die Einführung von 5G

Kein Wunder, dass derzeit auf der ganzen Welt Forschungsinstitute, Mobilfunkkonzerne und Regierungen fieberhaft an der Umsetzung der neuen Technologie arbeiten. Die Bereitstellung der Infrastruktur ist eine gewaltige Herausforderung, technisch, logistisch und vor allem finanziell. Es reicht nicht mehr, hier und da ein paar neue Glasfaserleitungen zu verlegen: Die ganze Netzarchitektur von der Funkwaben-Technik bis hinunter zu Übertragungsprotokollen muss neu geordnet werden. Schätzungen beziffern den weltweiten Investitionsbedarf auf mindestens 200 Milliarden Euro. Spätestens 2020 soll es losgehen, dabei sind bis jetzt noch nicht einmal die Standards für 5G-Schnittstellen und -Smartphones festgelegt.

Wann kommt das 5G Netz?

Dennoch preschen immer mehr Unternehmen vor allem aus Asien und den USA mit Demoprojekten auf dem weiten Feld zwischen LTE Advanced- und Pre-5G-Standards vor. Huawei, führend auf dem Gebiet der 5G-Smartphones, stellt ständig neue Download-Rekorde auf. Auf der Mobilfunkmesse in Barcelona stellte der chinesische IT-Konzern ZTE sein erstes „Gigabit-Smartphone“ vor. Der US-Chiphersteller Qualcomm kündigte noch für 2017 ein 5G-Modem an. Südkorea will das 5G Netz schon bei den Olympischen Winterspielen 2018 in Pyeongchang flächendeckend anbieten, Japan bis zu den Sommerspielen 2020.

Wann kommt das 5G Netz?

 

Auch die EU macht mächtig Druck – schon weil sie selber unter dem Druck von Mobilfunk- und Automobilkonzernen steht, die den globalen Anschluss etwa beim vernetzten Fahren nicht verpassen wollen. EU-Kommissar Andrus Ansip fordert, dass bis 2020 in jedem EU-Land mindestens eine Stadt den neuen Mobilfunk-Standard anbieten müsse. Weitere Verzögerungen könne sich Europa nicht mehr leisten: Wer jetzt noch eine Robotersteuer fordere, so Ansip, habe die Zeichen der Zeit nicht erkannt.

Deutschland liegt im Plan

Deutschland könnte das ehrgeizige Ziel erreichen, die Telekom will sogar schon vor 2020 aus den Startlöchern kommen. Die wichtigsten Akteure bei der Entwicklung gemeinsamer Standards für die „Normungsroadmap Industrie 4.0“ sammeln sich schon seit einiger Zeit unter dem Dach des Standardization Council Industrie 4.0. Bereits heute gibt es wegweisende Projekte und 5G-Pionierstädte im Sinne der EU. So arbeiten in Dresden mehr als 600 Wissenschaftler in 22 verschiedenen Teams und Unternehmen wie Telekom und Vodafone an dem Gemeinschaftsprojekt 5G Lab Germany. Verschiedene Fraunhofer-Institute entwickeln zusammen mit Branchenriesen wie Intel, Samsung und Ericsson im Rahmen von „Fantastic 5G“ eine universal einsetzbare, skalierbare Schnittstelle für den 5G-Standard. Der Kabelnetzbetreiber Unitymedia und Bochum wollen die Ruhrpottmetropole bis 2018 zur ersten „Gigabit-City“ Deutschland machen, Vodafone und die bayrische Regierung haben ähnliches für das Land Bayern vor.

Verkehrsminister Dobrindt will bis 2025 nicht weniger als hundert Milliarden Euro für die „Zukunftsoffensive Gigabit-Deutschland“ bereitstellen. Zehn Millionen flossen schon mal in die Entwicklung neuer Edge-Computing-Technologien: Intelligente Algorithmen sollen die von Sensoren erhobenen Daten an der Quelle vorsortieren und filtern, um die Latenzzeit weiter zu verkürzen.

Skeptiker sehen 5G wahlweise als Maschine zur Ankurbelung von Konsum und Profit, Überwachung und Kontrolle oder als gigantische Luftnummer. Aber Kritik gab es auch, als vor Jahren 2G, 3G und schließlich 4G kam. Am Ende wird gemacht, was technisch möglich und finanziell darstellbar ist, und deshalb werden wir vermutlich schon in naher Zukunft Hollywood-Blockbuster in drei Sekunden aufs Smartphone herunterladen laden und unfallfrei im selbstfahrenden Google-Auto anschauen können.

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