5G-Campusnetze vs. drahtgebundene Netze »Die Zukunft liegt in der Koexistenz«

Klaus-Dieter Walter, SSV Software Systems: »Anwendungen mit großen Datenvolumina und hohem Energieverbrauch werden auch künftig ein geeignetes Kabel erfordern, über das ich dann auch die Daten übertragen kann.«

Der neue 5G-Standard 3GPP Release 16 ist verabschiedet, aber bis echtzeitfähige 5G-Netze real verfügbar sind, dürfte es noch einige Zeit dauern. Und andere neue Kommunikationstechniken stehen auch in den Startlöchern. Was können nun 5G-Campusnetze in der Industrie leisten und für welche Anwendungen?

Klaus-Dieter Walter, Geschäftsführer von SSV Software Systems, nimmt Stellung.

Markt&Technik: Wie ist bei 5G-Campusnetzen für die Industrie derzeit der Stand der Dinge?

Klaus-Dieter Walter: Hierzu muss ich kurz vorausschicken, welche Arten von 5G-Campusnetzen es hierzulande überhaupt gibt. Zum einen können Unternehmen seit November 2019 bei der Bundesnetzagentur 5G-Frequenzen beantragen für die private Nutzung auf ihrem Firmengelände, sprich: ihrem Campus. Allerdings müssen die Antragsteller bestimmte Voraussetzungen erfüllen und Vorgaben einhalten bezüglich technischer Kompetenz. Wenn sie ihren Antrag bewilligt bekommen, dann haben sie eine private 5G-Frequenz, die im Bereich um 3,7 bis 3,8 GHz liegt und die sie dann selbst nutzen können, für die sie aber auch bezahlen müssen. Die Frequenz wird ihnen für eine bestimmte Zeit zugeteilt, zum Beispiel für zehn Jahre mit der Option auf eine einmalige Verlängerung. Insgesamt steht der Frequenzbereich bis 2040 für Campusnetze zur Verfügung.

Die andere Möglichkeit für Unternehmen, die ein 5G-Campusnetz betreiben wollen, wäre, sich von einem Provider sowohl Frequenzen als auch die nötige Infrastruktur bereitstellen zu lassen. Mittlerweile bieten mehrere Provider entsprechende Dienstleistungen an, wobei ich diesbezüglich keine Zeitpläne kenne – bestimmte Voraussetzungen in der Infrastruktur müssen ja erst noch geschaffen werden.

Die letztlich entscheidende Frage ist aber, welche industriellen Datenübertragungs-Aufgaben die Unternehmen überhaupt mit einem 5G-Campusnetz lösen wollen und können. Das Release 16 des 3GPP-Standards, das die zeitkritischen Aspekte spezifiziert, ist ja erst vor ein paar Wochen verabschiedet worden; die heute verfügbaren 5G-Netze entsprechen also wohl erst dem Release 15. Insofern denke ich, dass sich kritische Echtzeitaufgaben derzeit noch nicht mit einem 5G-Netzwerk lösen lassen. Unternehmen, denen es genau darauf ankommt, sollten warten, bis die Infrastrukturanbieter und Komponentenhersteller all das umgesetzt haben und mit entsprechenden Lösungen und Komponenten auf den Markt gekommen sind. Das wird meines Erachtens noch ein paar Jahre dauern.

Welche Datenübertragungs-Aufgaben können 5G-Campusnetze in der Industrie schon jetzt übernehmen?

Aus meiner Sicht lassen sich hauptsächlich Logistik- und besonders Intralogistik-Anwendungen in 5G-Campusnetze überführen. Flurförderzeuge beispielsweise, die autonom über den Campus fahren und Materialzulieferungen tätigen, würden gut in ein 5G-Campusnetz passen. Was vermutlich genauso gut hineinpasst, sind Sensoren. Weil batteriebetriebene Sensoren mit sehr hohen Frequenzen senden, also oberhalb von 3 GHz, liegt es nahe, sie nachträglich an Maschinen zu montieren, um Daten zu erfassen und in MES- oder in Condition-Monitoring- und Predictive-Maintenance-Anwendungen einfließen zu lassen. Vieles von dem, was unter digitaler Transformation verstanden wird, sprich: wenn an zahlreichen Stellen Daten gesammelt werden müssen, um daraus nutzbare Informationen zu gewinnen, lässt sich prinzipiell in 5G-Netzen umsetzen.

Welche Latenzzeiten waren mit Release 15 möglich, und welche werden mit Release 16 möglich sein?

In 5G-Netzen gemäß Release 16 soll eine Latenzzeit bis hinunter auf 1 ms sichergestellt sein – mit einem sehr geringen Jitter, der die Latenzzeit natürlich verschiebt. Aber die Latenzzeit ist nur der eine Aspekt. Der andere Aspekt ist die Verfügbarkeit – sie soll letztlich 99,9999 Prozent erreichen. Wenn die dafür geeigneten Lösungen und Komponenten auf dem Markt sind, was – wie gesagt – noch einige Zeit dauern wird, dann lässt sich die Latenzzeit bis hinunter auf 1 ms drücken. Aber damit fallen einige Anwendungen im Bereich der harten Echtzeit von vornherein weg. Schnelle Motion-Anwendungen beispielsweise sind schon weit unterhalb von 1 ms, da werden Sie dann am Kabel nicht vorbeikommen.

Das heißt, die 31,25 µs, die manche Industrial-Ethernet-Standards mittlerweile erreichen, werden wohl nicht möglich sein.

Ich wüsste nicht, wie man auf diesen Wert kommen soll, und ich habe ihn auch nirgends gesehen. 5G ist letztlich ein New-Radio-Projekt; kein Mensch kann absehen, welche Weiterentwicklungen es dort in den nächsten zehn Jahren geben wird. Momentan hat es nur Sinn, das zu betrachten, was schon auf der Bildfläche aufgetaucht ist. Hier ist Release 16 Stand der Dinge, und der ist weit von den genannten 31,25 µs entfernt – sehr weit.