Schwerpunkte

Industrietauglichkeit von 5G

»Echtzeit und Verfügbarkeit sind entscheidend«

18. September 2020, 10:57 Uhr   |  Andreas Knoll

»Echtzeit und Verfügbarkeit sind entscheidend«
© Siemens

Ewald Kuk, Siemens: »Nicht warten, sondern starten mit ersten 5G Proof-of-Concepts. Die deutsche Bundesregierung hat die Weichen dafür gestellt, und wir alle können die Digitalisierung mit 5G jetzt vorantreiben.«

Industrieunternehmen können schon jetzt private 5G-Campusnetze errichten. Aber erst wenn Standalone-5G-Netze nach 3GPP Release 16 zur Verfügung stehen, ist Industrial 5G Realität.

Ewald Kuk, Vice President Product Management Industrial Communication and Identification bei Siemens, erläutert die Hintergründe.

Markt&Technik: 5G-Mobilfunk gemäß dem im Juli verabschiedeten 3GPP-Release-16-Standard wird sich auch in der Industrie verbreiten, sobald die entsprechenden Chipsätze dafür bereitstehen. Welche Leistungsmerkmale hat Industrial 5G nach 3GPP Release 16, und welche industriellen Anwendungen ermöglicht es?

Ewald Kuk: Man muss hier unterscheiden zwischen 5G Non-Standalone, das auf einem Mix aus LTE- und 5G-Übertragungstechniken beruht, und 5G Standalone, das ausschließlich auf 5G-Techniken und 5G-Frequenzen fußt. Erst mit 5G Standalone lassen sich die Vorteile, die 5G bietet, in vollem Umfang nutzen, sprich: große Datenmengen, hohe Zahl von Netzwerkteilnehmern, kurze Latenzzeiten und hohe Verfügbarkeit.

Die entscheidenden Themen für die Industrie sind Echtzeit und Verfügbarkeit. Wichtig ist natürlich auch eine gewisse Bandbreite, damit neue Services wie Remote Maintenance möglich werden und Anwender beispielsweise mit Augmented-Reality-Brillen arbeiten können. Genau die beiden Themen – Echtzeit und Verfügbarkeit – definiert jetzt der Release-16-Standard. Bis 5G gemäß Release 16 komplett bereitstehen wird, dürfte es aber noch einige Zeit dauern.

Wo sehen Sie in der Industrie echtzeitrelevante Anwendungen von 5G?

Echtzeitrelevant ist beispielsweise die gesamte Safety-Kommunikation – für 5G bedeutet dies: eine Not-Aus-Funktion über einen 5G-UE (UE: User End Device, Anmerkung der Redaktion) kommunizieren zu lassen. Jetzt könnte man sagen: Wofür brauche ich einen Not-Aus über 5G? Eine naheliegende Anwendung für 5G sind fahrerlose Transportfahrzeuge. Sie müssen sich, wenn ihnen jemand oder etwas in die Quere kommt, abschalten lassen. Dies funktioniert natürlich am besten über einen Wireless UE – in diesem Fall: über 5G. Solche Aspekte werden momentan vom Standard noch nicht abgedeckt, aber ohnehin ist der Standard das eine und die Verfügbarkeit in den Chipsätzen das andere.

Warum ist das Thema Chipsätze so wichtig?

Wenn Sie vom Standard her eine stabile Basis haben und stabile Chipsätze hinzukommen, dann ist das Thema Interoperabilität kein großes Problem mehr. Unsere Industriekunden erwarten ja, dass es für die Industrial-5G-Geräte eine entsprechende Zertifizierung gibt, damit die Geräte so zusammenspielen, wie sie es heute etwa von Profinet gewohnt sind.

Für welchen Zeitpunkt sind die entsprechenden Chipsätze angekündigt, und wann wird es möglich sein, damit komplette Industrial-5G-Anwendungen und auch 5G-Campusnetze aufzubauen?

Das 5G-Netz in unserem Automotive-Testcenter in Nürnberg haben wir mit programmierbaren Bausteinen aufgebaut, in die wir Teile des Standards implementiert haben. Mit Chipsätzen rechnen wir im Jahr 2021, und dann benötigt die Industrie, egal ob Siemens oder andere Unternehmen, natürlich eine gewisse Zeit, um sie in ihre Geräte zu implementieren. Für uns ist es aber schon jetzt sehr wichtig, gemeinsame Proof-of-Concepts zu machen; dies bieten wir auch externen Kunden an, speziell in der Automotive-Branche, die hohe Erwartungen an das Thema 5G richtet.

Wie erwähnt, entspricht das, was heute zur Verfügung steht, noch nicht den 5G-Standalone-Prinzipien. Mit reinen 5G-Standalone-Netzen rechnen wir für 2022 bis 2023.

Das heißt, ab 2022 oder 2023 wird es möglich sein, komplette 5G-Standalone-Campusnetze aufzubauen?

Genau. In diesem Zusammenhang hat die Bundesregierung sehr vorausschauend gehandelt, indem sie der Industrie einen eigenen 5G-Frequenzbereich von 3,7 bis 3,8 GHz zur Verfügung gestellt hat, der sich für private 5G-Campusnetze nutzen lässt. Die zweite Hürde, nämlich dass entsprechende Lizenzen auch zu vertretbaren Kosten bereitstehen, wurde ebenfalls genommen. Bei unserem 5G-Campusnetz im Werk Karlsruhe reden wir von 5730 Euro für zehn Jahre, sprich: Es geht dort um gut 500 Euro pro Jahr. Und weil wir so für relativ wenig Geld wirklich eine private Frequenz bekommen, die wir gemäß unseren Anforderungen nutzen können, vermeiden wir viele Probleme, die es heutzutage mit Public-Netzen geben kann. Für ein privates 5G-Campusnetz spricht generell, dass der Betreiber selbst die Kontrolle über dessen Wartung und Instandhaltung behält. Denn wenn er an das 5G-Netz eines Providers angeschlossen ist, dann muss er vielleicht über die Hotline anrufen, und jedermann weiß, was das manchmal nach sich zieht.

Natürlich müssen wir mit unseren 5G-Campusnetzen auch gewisse Regeln einhalten, damit wir andere Netze, auch Public-Netze, nicht stören. Aber die Basis, die von der Industrie und von der Bundesregierung gelegt wurde, geht in die richtige Richtung.

Private 5G-Netze werden also auch für kleinere Unternehmen finanziell erschwinglich sein?

Absolut. Für 5G-Campusnetze sind zwar verglichen mit WLAN oder Industrial Wireless LAN etwas höhere Investitionen zu tätigen, aber das Netz ist wirklich privat. Der Anwender kontrolliert sein Netz selbst, sodass er Störungen, die er heute vielleicht bei WLAN oder auch bei Bluetooth und anderen Systemen hat, vermeiden kann. Und ein ganz wichtiger Aspekt dabei lautet: Wenn ich ein privates Netz habe, verlassen meine Daten nicht den Campus. Ich kann dort auch Edge-Kommunikation betreiben und bestimmte Daten in eine Cloud übertragen, aber die entscheidenden Daten, sprich: IPs oder Rezepturen, bleiben bei mir auf dem Campus. Dies ist eine Anforderung unserer Kunden, gerade in der Automotive-Branche: Man möchte die erfassten Daten natürlich auswerten, aber bitte on premise. Wenn ich beispielsweise in meiner Fabrik eine Methode gefunden habe, mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge optimal zu koordinieren, vielleicht mit Unterstützung künstlicher Intelligenz, dann ist das mein Asset, das ich erst einmal für mich behalten will.

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