Die Bedeutung von 5G in der Industrie

Die 5G-Technologie ist der neueste Mobilfunkstandard der 5. Generation und bringt einige Verbesserungen mit sich. Im Vergleich zu seinen Vorgängern 4G/LTE und 3G ist die Datenübertragung deutlich schneller, sodass theoretisch Höchstgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s möglich sind. Dadurch können größere Datenmengen in kürzerer Zeit übertragen werden.

Was sind die Unterschiede zu 4G/LTE?

5G kann bis zu 10-mal schneller sein als 4G, was Anwendungen wie Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) in Echtzeit ermöglicht. Neben der höheren Geschwindigkeit ist die Latenzzeit, also die Verzögerung bei der Datenübertragung, bei 5G deutlich geringer. Das ermöglicht präzisere Steuerungen und schnellere Reaktionen in automatisierten Prozessen und zeitkritischen Anwendungen wie autonomes Fahren und in der Industrieautomation. Zudem kann 5G eine viel höhere Anzahl von Geräten pro Quadratkilometer unterstützen, wodurch wesentlich mehr Geräte gleichzeitig vernetzt werden können – für das Internet der Dinge (IoT) in der Industrie ein entscheidender Faktor.

Ein weiterer Unterschied ist die Zuverlässigkeit und Stabilität der Verbindung. 5G-Netze sind robuster und weniger anfällig für Störungen, was in industriellen Umgebungen mit vielen Maschinen und Geräten von Vorteil ist.

Was hat 5G mit NB-IoT und LTE-M zu tun?

NB-IoT und LTE-M gehören zu den Low Power Wide Area (LPWA) Technologien, d. h. sie sind, wie auch LoRaWAN, sehr energieeffiziente Funktechnologien und zeichnen sich durch eine hohe Reichweite aus. Eingesetzt werden sie jedoch größtenteils in Anwendungsfällen, wo eher kleine Datenmengen über einen langen Zeitraum übertragen werden. Typische Szenarien sind z. B.  in der Landwirtschaft, im Smart Metering oder Umwelt-Monitoring. Sie wurden ursprünglich für das 4G/LTE-Netz entwickelt.

Aber obwohl sie auf der 4G-Technologie basieren, werden sie vom 5G-Standard unterstützt. Denn im IoT-Ökosystem spielen sie aufgrund des geringen Energieverbrauchs, der hohen Reichweite und einem potenziell breiten Einsatzspektrum eine wichtige Rolle bei der Realisierung der IoT-Kommunikation. So wurden beide Technologien als Teil des 5G-Standards für Massive Machine Type Communications (mMTC) übernommen. mMTC ist eine der drei Hauptkategorien von 5G-Anwendungsprofilen und zielt darauf ab, eine große Anzahl von IoT-Geräten zu unterstützen, die kleine Datenmengen übertragen. So profitieren sowohl NB-IoT als auch LTE-M von der höheren Energieeffizienz und Kapazität.

In welchen industriellen Anwendungen spielt 5G eine Rolle?

Die Einführung von 5G in der Industrie kann die Effizienz, Produktivität und Sicherheit erheblich verbessern. Außerdem hilft es, neue Technologien einzuführen und bestehende Systeme und Betriebsabläufe zu optimieren oder sogar neue Geschäftsmodelle zu erschließen. Die Vorteile von 5G sind besonders in Umgebungen mit hohem Datenverkehr und Echtzeitanforderungen spürbar, was es zu einem entscheidenden Faktor in der digitalen Transformation von Industrien macht.

Nachfolgend sind einige der maßgeblichen industriellen Anwendungen von 5G aufgelistet:

Industrie 4.0 und Smart Factories

Automatisierte Produktion: 5G ermöglicht eine Echtzeitkommunikation zwischen Maschinen, Robotern und Steuerungssystemen. Dies verbessert die Effizienz, da Maschinen autonom und koordiniert arbeiten können

Predictive Maintenance/IoT: Sensoren können Daten in Echtzeit sammeln und analysieren, um Maschinenwartung vorherzusagen und unvorhergesehene Ausfälle zu verhindern. Durch die Kombination mit energiesparsamen Funktechnologien wie NB-IoT und LTE-M können auch batteriebetriebene Sensoren angebunden werden und ermöglichen ein einfaches Retrofit.

Augmented Reality (AR) für Wartung und Schulung: Techniker können AR-Headsets verwenden, um Anleitungen und Diagnosen in Echtzeit zu erhalten, was die Reparatur und Wartung von Maschinen erleichtert.

Logistik und Transport

Vernetzte Fahrzeuge: 5G ermöglicht eine schnellere und zuverlässigere Kommunikation zwischen Fahrzeugen/Baumaschinen sowie zwischen Fahrzeugen/Baumaschinen und der Infrastruktur. Dies ist entscheidend für die Entwicklung autonomer Fahrzeuge.

Logistik und Flottenmanagement: 5G unterstützt die Überwachung von Fahrzeugen, Baumaschinen und Lieferketten in Echtzeit.

Vernetzte Infrastruktur: 5G verbessert die Kommunikation zwischen Verkehrsinfrastruktur und Fahrzeugen. Insbesondere bei fahrerlosen Transportsystemen (FTS) ist WLAN hier weniger geeignet, da das Fahrzeug bei einem Wechsel zwischen zwei WLAN Hotspots kurz anhalten würde, bis es sich mit dem nächsten Hotspot verbunden hat.

Bahn/Personenverkehr: In Zügen kann 5G zur Verbesserung der Kommunikation, Überwachung und Unterhaltung eingesetzt werden.

Datenschutz und -Sicherheit von 5G in der Industrie

Datenschutz und Sicherheitsaspekte spielen bei der Nutzung von 5G in der Industrie eine zentrale Rolle. Mit der Einführung von 5G-Netzwerken können riesige Datenmengen in Echtzeit übertragen werden, was viele Vorteile, aber auch Risiken birgt. Unternehmen müssen sicherstellen, dass ihre Netzwerke vor Cyberangriffen geschützt sind. Dies erfordert robuste Sicherheitsprotokolle, starke Authentifizierungs- und Verschlüsselungsmethoden sowie regelmäßige Updates.

Wie kann ein Campus-Netzwerk zur Datensicherheit beitragen?

Ein privates Campus-Netzwerk kann zur Datensicherheit in der Industrie erheblich beitragen. Dazu muss man erwähnen, dass private Netzwerke überhaupt erst mit 5G möglich geworden sind. Durch die Nutzung der 5G-Technologie in einem eigenen Netzwerk ist eine stabile und schnelle Verbindung innerhalb des Firmengeländes gewährleistet. Denn das Netzwerk wird exklusiv genutzt und ist unabhängig vom öffentlichen 5G-Netz. Jedes Netz erhält seine eigene Funkfrequenz. Dadurch gibt es keine externen Störquellen, die die Datengeschwindigkeit beeinflussen können. Weiterhin behalten Firmen in einem privaten 5G-Netzwerk die Kontrolle über alle Kommunikationswege und können so Sicherheitsmaßnahmen besser implementieren.

Ein weiterer Vorteil ist die geringe Latenzzeit von 5G im eigenen Netz, die eine schnelle Reaktion auf Sicherheitsvorfälle ermöglicht. Sensible Daten können lokal gespeichert und verarbeitet werden, was das Risiko von Datenlecks minimiert. Ein privates 5G-Campus-Netzwerk kann auch spezifische Sicherheitsprotokolle und Verschlüsselungsmethoden anwenden, die auf die Bedürfnisse des Unternehmens zugeschnitten sind.

Insgesamt bietet ein 5G-Campus-Netzwerk eine robuste Infrastruktur, die sowohl die Effizienz steigert als auch die Datensicherheit verbessert.

Zukünftige Entwicklungen im Bereich 5G und industrielle Anwendungen

Auch wenn 5G in der Industrie bisher eher von großen Konzernen, Flughäfen oder großen Forschungsinstituten genutzt wird, sieht die Zukunft von 5G in der Industrie vielversprechend aus. Die schnelleren Datenübertragungsraten und geringeren Latenzzeiten ermöglichen eine effizientere Vernetzung von Maschinen und Anlagen. Insbesondere in der Fertigung wird 5G eine zentrale Rolle spielen, um Echtzeit-Datenanalysen und vorausschauende Wartung zu ermöglichen. Auch autonome Fahrzeuge und Drohnen profitieren von 5G, da sie zuverlässiger und präziser arbeiten können. Die Vernetzung von Sensoren und Geräten im Internet der Dinge (IoT) wird durch 5G ebenfalls erheblich verbessert, was zu einer optimierten Produktionssteuerung führt. Insgesamt kann 5G die Flexibilität und Produktivität in der Industrie steigern und neue Geschäftsmodelle ermöglichen.