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Als Ergänzung zu den sich im Aufbau befindlichen 5G-Netzen der Mobilfunkbetreiber ist es in einigen Branchen sinnvoll, ein eigenes 5G-Campusnetz zu errichten. Welche Vorteile bringt ein solches Netz und für wen eignet es sich?
Die fünfte Mobilfunkgeneration gilt als Paradigmenwechsel und Schlüsseltechnologie für die vernetzte Gesellschaft. Aber ist das auch wirklich so? In diesem Beitrag stellen wir die wichtigsten Vorteile der neuen Mobilfunktechnik aus Unternehmenssicht vor. Außerdem erklären wir, was Campusnetze sind und zeigen, für welche Industrien und Unternehmen sie sich anbieten.
Mehr als einfach nur eine neue Mobilfunkgeneration
Seit den 80er Jahren des vorherigen Jahrhunderts, als die ersten Mobiltelefone auf den Markt kamen, hat sich viel getan. Technologische Fortschritte wie GPRS und Edge brachten später die Möglichkeit, auch von unterwegs aus auf das Internet zuzugreifen. UMTS, HSDPA und zuletzt LTE erhöhten die zur Verfügung stehenden Geschwindigkeiten, so dass nach und nach immer anspruchsvollere Anwendungen genutzt werden konnten. Nun steht 5G in den Startlöchern. Erste Umsetzungen wurden bereits realisiert.
5G verspricht nicht nur höhere Bandbreiten, sondern auch geringere Latenzen, mehr Zuverlässigkeit und eine verbesserte Sicherheit. Die großen Mobilfunkbetreiber haben bereits damit begonnen, ihre 5G-Netze aufzubauen. Aber es bleiben Lücken. Diese können interessierte Unternehmen und Behörden mit 5G-Campusnetzen schließen und zusätzlich mit Wi-Fi 6 erweitern.
Ein Campusnetz ist ein „geografisch begrenztes, lokales, für besondere Anforderungen wie industrielle Kommunikation angepasstes Mobilfunknetz“, erläutert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im „Leitfaden 5G-Campusnetze – Orientierungshilfe für kleine und mittelständische Unternehmen“. Es muss „höchste Anforderungen an die Dienstqualität hinsichtlich Latenz, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Kommunikationsnetze erfüllen“. Diese Eigenschaften machen 5G-Campusnetze für anspruchsvolle Anwendungen in der Industrie attraktiv. 5G ist damit „ein wichtiger Wegbereiter für die Fabrik der Zukunft“.
Vorteile der neuen Technik
Heutzutage kommunizieren nicht mehr nur Menschen miteinander und mit Maschinen, auch die Maschinen tauschen immer öfter direkt Daten aus. Wie viele es mittlerweile sind, weiß jedoch niemand mehr genau. Die Berechnungen zur Zahl der im vergangenen Jahr vernetzten Devices schwanken erheblich. Sie liegen zwischen 50 und 500 Milliarden. Mehr als jedes zweite Unternehmen in Deutschland hat bereits IoT-Projekte (Internet of Things) umgesetzt.
Hohe Datenraten
Mit LTE sind Datenraten von bis zu 300 MBit/s möglich. Hier legt 5G kräftig zu. So hatte etwa die Deutsche Telekom auf der IFA 2018 ein 5G-Testnetz aufgebaut, das Geschwindigkeiten von bis zu 3 GBit/s erreichte. Unter Idealbedingungen sind auch 10 GBit/s möglich. Ein kleines Rechenbeispiel zeigt, wie schnell 5G ist: So dauert der Download einer DVD über eine 50 MBit/s schnelle DSL-Leitung circa 13 Minuten. Mit 5G sind es noch 4 Sekunden.
Geringe Latenzen
Viele geschäftliche Anwendungen sind auf minimale Latenzen angewiesen. Das lässt sich anhand von Videokonferenzen leicht demonstrieren: Nichts erschwert die Kommunikation mehr als Verzögerungen. 5G-Verbindungen versprechen Latenzen von nur noch wenigen Millisekunden. Unter Laborbedingungen konnten sie sogar auf nur noch eine einzige Millisekunde reduziert werden. In aktuellen LTE-Netzen sind es etwa 50 Millisekunden.
Maximale Verfügbarkeit
Wer heute mit dem Auto unterwegs ist und dabei das mobile Internet nutzt, wird immer wieder Unterbrechungen erleben. 5G wird dafür sorgen, dass die Übergabe der Kommunikation von einer Funkzelle zur nächsten zuverlässiger und mit höherer Geschwindigkeit erfolgen kann.
Mehr Flexibilität, Energieeffizienz und Sicherheit
5G bietet noch weitere Vorteile. So lassen sich damit Netzwerkfunktionen virtualisieren und flexibel an die jeweils erforderliche Architektur anpassen. Laut einer Studie der Universität Zürich und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) verbrauchen 5G-Netze pro transportierter Dateneinheit rund 85 Prozent weniger Energie. Weitere Einsparungen lassen sich durch intelligente Netze erreichen. Auch aus Sicht der IT-Security punktet 5G. So können Komponenten durch kryptografische Lösungen voreinander getrennt werden. Dazu kommt, dass Informationen über die Identität eines Teilnehmers nicht mehr unverschlüsselt übertragen werden. Zusätzlichen Schutz beim Roaming verspricht Authentication Confirmation (AC). Damit lässt sich etwa die Identität des Mobilfunkbetreibers überprüfen.
Für 5G-Campusnetze geeignete Branchen und Unternehmen
Viele Unternehmen befinden sich derzeit mitten in der Digitalen Transformation. Lieferketten werden überdacht und Produktionen neu geplant, um schneller auf Veränderungen bei der Nachfrage durch die Verbraucher reagieren zu können. Dabei werden auch neue Konzepte wie die Wertstromkinematik ausprobiert. Eine Steigerung der betrieblichen Effizienz ist aber nur mit einer zugleich schnelleren und zuverlässigeren Vernetzung möglich.
Bisher häufig genutzte autonome Systeme sind relativ teuer, benötigen aber nur eine begrenzte mobile Anbindung. Unterm Strich ist es jedoch günstiger, auf Entwicklungen wie Edge Networking und Cloud Computing zu setzen. Damit ist es möglich, etwa Funktionen zur Routenfindung auszulagern und komplette Flotten aus AGVs (Automated Guided Vehicles) weit billiger und zugleich effizienter zu betreiben. Lokale 5G-Campusnetze sind ideal dafür geeignet.
Das BMWi hat in seinem Leitfaden mehrere geeignete Branchen für 5G-Campusnetze identifiziert. Eine davon ist die Logistikbranche. Sie muss immer mehr Waren schnell und sicher transportieren. Zahllose, teils hochkomplexe Prozesse greifen dabei ineinander, die von einer Digitalisierung und Automatisierung enorm profitieren können. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Smart City mit vernetzten Fahrzeugen, Ampeln und Türen bis zu kompletten Supermärkten. Hier sieht das BMWi ein großes Potenzial für den Betrieb privater Campusnetze in Einkaufszentren, Schulen, Bürokomplexen bis hin zu ganzen Innenstädten, die damit unabhängig von öffentlicher Infrastruktur werden. Zusätzliche Einsatzfelder finden sich in der Energieversorgung, der Medizin und dem Bergbau.
Darüber hinaus denkt das BMWi an mobile Campusnetze, die in Gebieten mit keiner oder nur einer sporadischen Netzabdeckung genutzt werden können. Sie bieten sich etwa für die fortschreitende Digitalisierung in der Landwirtschaft an, auf Baustellen, aber auch bei der Durchführung von Veranstaltungen. Eine wichtige Rolle spielen 5G-Campusnetze zudem bei „mobilen Fabriken“. Dabei handelt es sich um einsatzbereite Module, die fertig eingerichtet in Containern angeliefert werden. Sie lassen sich innerhalb kürzester Zeit am gewünschten Ort aufstellen und in Betrieb nehmen. Ohne leistungsstarke Anbindung sind diese „Factories-in-a-Box“ aber kaum einsatzfähig.
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