Funkkommunikation 5G in der Industrie wird 2020 Realität

Industrielles Internet der Dinge

Mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G können selbst produktionskritische Anwendungen per Funk vernetzt werden. 5G ermöglicht ein neues Maß an Flexibilität, Wandelbarkeit und Produktivität. Dr. Andreas Müller, Bosch, ist sich sicher, dass 5G in der Industrie nun Realität wird.

Es gibt kaum eine Technik, die in letzter Zeit eine so große mediale Aufmerksamkeit erfahren hat wie der neue Mobilfunkstandard 5G. Dies kommt nicht von ungefähr, denn 5G ist eine Schlüsseltechnik für die digitale Transformation. Dabei geht es nicht nur um höhere Datenraten. 5G wird vielmehr eine umfassende Vernetzung in vielen Anwendungsbereichen des Internet der Dinge ermöglichen.

Grundlage dafür ist eine hohe Leistungsfähigkeit und Flexibilität. So kann 5G Latenzzeiten im Bereich von 1 ms bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit gewährleisten und damit selbst produktionskritische Anwendungen per Funk vernetzen.

Auf diese Weise lassen sich neue Systemkonzepte realisieren, die weit über den Ersatz eines Kabels hinausgehen. So kann z.B. die Steuerung eines (mobilen) Roboters oder fahrerlosen Transportsystems zukünftig mittels 5G in eine lokale Edge Cloud verlagert werden.

Die Industrie als »Killerapplikation« von 5G

Die industrielle Fertigung wird generell als eine der vielversprechendsten Anwendungsbereiche von 5G gesehen. Der Grund dafür ist einfach: 5G hat dort gewaltiges Potenzial, das mit vergleichsweise geringen Investitionen erschlossen werden kann. Denn in den meisten industriellen Anwendungsfällen wird kein flächendeckendes 5G-Netz benötigt, sondern lediglich ein lokales Netz innerhalb der Fabrik. Dementsprechend sind in letzter Zeit industrielle Anwendungen auch im Rahmen der Standardisierungsaktivitäten bei 3GPP (3rd Generation Partnership Project) in den Fokus gerückt.

Insbesondere die nächste Version des Standards (Release 16) wird viele Dinge unterstützen, die für den industriellen Einsatz wichtig sind. Dazu gehören neben der Übertragung mit hoher Zuverlässigkeit und kurzen Latenzzeiten auch die Unterstützung von Time-Sensitive Networking (TSN). Nach außen hin lässt sich damit ein komplettes 5G-Netzwerk wie ein TSN-Switch behandeln. Die Integration in leitungsgebundene TSN-Netzwerke wird somit zum Kinderspiel.

Darüber hinaus werden im industriellen Kontext auch private 5G-Netzwerke zunehmend Verbreitung finden. Damit lässt sich eine leistungsfähige Vernetzung innerhalb einer Fabrik realisieren bei gleichzeitiger Entkopplung von den öffentlichen Mobilfunknetzen. Dies ist oftmals aus Gründen der Sicherheit, Autonomie und Leistungsfähigkeit gewünscht. Mittlerweile gibt es zunehmend Angebote der etablierten Netzbetreiber, die speziell auf die Bedürfnisse der industriellen Endanwender zugeschnitten sind. Andererseits hat die Bundesnetzagentur die Vergabe von lokalen 5G-Lizenzen gestartet, wodurch Fabrikbetreiber selbst entsprechende Lizenzen erwerben und damit ihr eigenes lokales 5G-Netzwerk aufbauen können.

Erste Installationen und Herausforderungen

In 2020 wird 5G nun sukzessive in der Realität ankommen. Die Anzahl der Testinstallationen wird zunehmen und es ist davon auszugehen, dass auch erste 5G-basierte Automatisierungskomponenten auf den Markt kommen werden.

Gleichzeitig gibt es aber auch noch einige Herausforderungen zu meistern. Dies schließt z.B. die Etablierung geeigneter Zertifizierungsprozesse, aber auch die Weiterentwicklung des gesamten Wirtschaftsökosystems mit ein: Nachdem die technischen Grundlagen gelegt worden sind, geht es nun darum, belastbare Business Cases zu finden.

Am Ende werden industrielle Anwender nur dann auf 5G setzen, wenn in endlicher Zeit eine positive Rendite (ROI, Return on Investment) darstellbar ist. Hierzu muss der Markt als Ganzes den optimalen Arbeitspunkt finden, damit es am Ende für alle Beteiligten ein erträgliches Geschäft wird.

5G-ACIA treibt die Entwicklungen zu 5G in der Industrie

Die 2018 unter dem Dach des ZVEI ins Leben gerufene 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA, www.5g-acia.org) spielt bei der Gestaltung und Entwicklung von 5G in der Industrie eine zentrale Rolle.

Mittlerweile haben sich dort mehr als 55 Mitglieder zusammengeschlossen, darunter führende Unternehmen aus dem Bereich Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Automatisierungsindustrie. Als globale Allianz trägt die 5G-ACIA dazu bei, dass die verschiedenen Interessenvertreter aus allen Bereichen zusammenkommen und gemeinsam die Grundlagen für den erfolgreichen Einsatz von 5G in der Industrie legen.

 

Der Autor

Dr. Andreas Müller,

Vorsitzender der 5G-ACIA, leitet den Bereich »Communication und Network Technology« innerhalb des Zentralbereichs Forschung und Vorausentwicklung bei Robert Bosch in Renningen bei Stuttgart. Zudem koordiniert Müller unternehmensweit die Aktivitäten von Bosch im Kontext 5G für Industrie 4.0. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit den betroffenen Geschäftsbereichen, Werken sowie externen Partnern.

Seit April 2018 ist Müller Vorsitzender der »5G Alliance for Connected Industries and Automation« (5G-ACIA). Vor seinem Einstieg bei Bosch im Jahr 2011 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Nachrichtenübertragung der Universität Stuttgart, wo er unter anderem bereits an der Weiterentwicklung von 4G/LTE hin zu LTE-Advanced beteiligt war. Darüber hinaus war er zwischenzeitlich als Systemingenieur bei Rohde & Schwarz im Umfeld militärischer Funkkommunikation tätig.

Andreas.Mueller21@de.bosch.com