Der nächste Mobilfunkstandard 5G wird Wirtschaft und Gesellschaft verändern. Grundlage hierfür ist auch die Cloud, die Edge – und natürlich eine Prise KI.
Drahtlose Technologien wie GSM, UMTS, LTE, Wireless LAN und Bluetooth haben die Kommunikation von Menschen und Maschinen revolutioniert, indem sie Dienste wie Telefonie und Internetzugang jederzeit und von fast überall verfügbar gemacht haben. Indem sie Geschäftsmodelle und Arbeitsabläufe erst ermöglicht haben. Es wird erwartet, dass die fünfte Generation der mobilen und drahtlosen Kommunikation einen Einfluss auf Gesellschaft und Industrie haben wird, der weit über den Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie (ICT) hinausgeht. Es geht also um viel mehr als einen technischen Standard.
Die digitale Schrecksekunde fällt weg
Die Diskussionen über die 5G-Mobilkommunikation der fünften Generation begannen etwa 2012. Im Zusammenhang mit 5G wird häufig von drei unterschiedlichen Klassen an Anwendungsfällen gesprochen. Das sind „Enhanced Mobile Broadband” (eMBB), „Massive Machinetype Communication” (mMTC) sowie „Ultra-Reliable and Low-Latency Communication” (URLLC).
eMBB entspricht mehr oder weniger einer einfachen (Weiter-)Entwicklung der heutigen Mobilfunk-Breitbanddienste, die noch größere Datenmengen und ein noch besseres Nutzererlebnis ermöglichen – Stichwort: höhere Datenraten für Endbenutzer. mMTC ist ein Service bzw. ein Anwendungsfeld, das durch eine Vielzahl von Geräten wie etwa bei (Remote-)Sensoren oder bei der Überwachung verschiedener Devices gekennzeichnet ist. Zu den wichtigsten Anforderungen an solche Services zählen niedrige Gerätekosten und ein sehr geringer Geräteenergieverbrauch, der eine lange Akkulaufzeit von bis zu mehreren Jahren ermöglicht. Typischerweise verbraucht und erzeugt jedes Gerät nur eine relativ geringe Datenmenge, d. h. die Unterstützung hoher Datenraten ist von geringerer Bedeutung.
Die URLLC-Dienste sind so konzipiert, dass sie eine sehr geringe Latenz und eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Beispiele hierfür sind Verkehrssicherheit, automatische Steuerung und Fabrikautomatisierung. Kurzum: 5G verwandelt den Mobilfunk durch die gewaltige Bandbreite und geringe Latenz endgültig in eine „sichere“ Standleitung. Verzögerungen – die digitale Schrecksekunde – fällt weg. Das ist besonders wichtig in Einsatzgebieten wie Remote-Chirurgie oder beim autonomen Fahren, aber auch für die Realisierung von Smart-City-Plattformen, die behördliche Dienstleistungen für die Bewohner und Unternehmen abbilden. Und natürlich auch in der Industrie, Logistik oder Landwirtschaft.
Einsatzszenarien
5G wird die nächste Stufe der menschlichen Konnektivität und der Mensch-zu-Mensch- oder Mensch-zu-Umwelt-Interaktion werden. Doch bis sich die Technologien im privaten Massenmarkt durchsetzen, wird es noch einige Zeit dauern. Hauptgrund: Die fehlenden Geschäftsmodelle der Provider und eine für den Massenmarkt taugliche „Killer-App“.
Die 5G-Technologie wird zunächst landwirtschaftliche und industrielle Anwendungen beflügeln und unterstützen. Handel und Dienstleistung profitieren zunächst weiterhin primär von anderen Funktechnologien – Stichwort WLAN, Bluetooth oder Narrowband-Technologien, natürlich alles kombiniert. Die Logistikbranche wird 5G-Technologie zeitnah flächendeckend einsetzen.
Doch wie kommt 5G-Technologie auf den Acker oder in die Fertigungshalle? Das erfolgt neben dem „klassischen“ Netzausbau der Provider in sogenannten Campus-Netzen, die exemplarisch ein Firmengelände oder eine Fabrikhalle umschließen. Solche Campus-Netze können durch einen Telco-Provider als Service bereitgestellt werden – modular aufgebaut. Also planen, bauen, betreiben und warten – alles erfolgt über einen (Telco-)Dienstleister. Solche Netze können aber auch von den Unternehmen selbst betrieben werden. Auf diese Weise ist eine lokale grundstücksbezogene Nutzung innerhalb von Gebäuden, eine lokale grundstücksbezogene Nutzung außerhalb von Gebäuden und eine regionale Nutzung möglich. Ein erster Schritt ist die Beantragung von Lizenzen. Voraussetzung hierfür ist das Eigentum am Grundstück, respektive ein Nutzungsrecht. Zudem darf das Netz nur für innerbetriebliche Anwendungen genutzt werden.
Solche Campus-Netze sind sinnvoll, wenn viele Maschinen (Roboter etc.) automatisch vernetzt miteinander arbeiten sollen – unter anderem Audi und Daimler denken derzeit in diesen Dimensionen. Ein anderes Beispiel, aus der Landwirtschaft sind automatisch gesteuerte und optimierte Vollernter, die sich fernsteuern lassen. Ob ein Industrieunternehmen oder ein landwirtschaftlicher (Groß-)Betrieb solche Netze selbst betreibt oder von einem Dienstleister realisieren lässt, hängt vom individuellen Reifegrad, den Anforderungen an die Sicherheit und der Servicequalität ab.
Weitere Technologien notwendig
5G allein ist jedoch keine Lösung und bringt für Unternehmen nur wenig Vorteile. 5G-Technologien müssen vielmehr in moderne IT-Infrastrukturen und Architekturen eingebunden sein – insbesondere mit Edge-Computing und der Cloud. Die beispielswiese durch IoT gewonnen Daten dürfen keine „langen Wege“ zurücklegen. Die Verarbeitung durch KI und fortschrittliche Analyse-Tools muss möglichst direkt am Ort des Geschehens erfolgen, also direkt in der Lager- oder Industriehalle. Edge-Echtzeit-Rechenzentren erledigen diesen Job. Die besondere Netztopologie der Campus-Netze sorgt für Sicherheit. Die Daten verlassen nämlich nicht den Campus. Ferner werden dadurch die Netze entlastet.
Neben Edge-Computing kommt es besonders auf das Netzwerk an. Für 5G-Campus-Netze und weitere Einsatzszenarien ist die Virtualisierung von Netzkomponenten von grundlegender Bedeutung. Für ein reibungsloses Funktionieren ist eine fehlerfreie Netzwerkumgebung unabdingbar. Verbundene Netzgeräte und Services sowie alle weiteren Netzressourcen müssen permanent beobachtet und optimiert werden.
