Jeder Fabrik ihr 5G-Netz

Von Industriestandort zu Industriestandort, überall, wo Unternehmen robuste, ultraschnelle und mit großer Bandbreite ausgestattete Netzwerke brauchen, werden in den kommenden Jahren private 5G-Funknetze aufgebaut. Vom automatisierten Regalsystem über die Fertigungsstraße bis hin zu Augmented Reality und Robotern – der neue Mobilfunkstandard wird pro Quadratkilometer hunderttausende Geräte in Echtzeit steuern. 

Um die Technologie für den Einsatz in der Industrie zur Reife zu bringen, testet Siemens industrielle Anwendungen in einem selbst entwickelten privaten 5G-Standalone-Netzwerk im eigenen Automotive Testcenter in Nürnberg. Die Prototypen dieser Lösung wurden auch in den Werken in Amberg und Karlsruhe installiert.

Interessenten können ab 2022 ihre Anwendungen sehr einfach in einem privaten 5G-Netz testen. Auf dem größten Messegelände der Welt in Hannover wird das 5G Smart Venue eröffnet. Das Messegelände wird damit zum 5G-Testfeld und zum Aushängeschild für den Einsatz von 5G in der Industrie.

Handynutzern ist der Reiz von 5G verständlich, können sie doch so 4K-Filme auf der grünen Wiese genießen. Für die Industrie dagegen bedeutet es weit mehr: Einen Meilenstein auf dem Weg zur Industrie 4.0, in der smarte Fabriken dank durchgehender Digitalisierung und des Internets der Dinge flexibler und produktiver werden. 5G ist 10 bis 20 mal schneller als das heutige LTE und verbraucht im Vergleich pro übertragenem Bit nur ein Tausendstel an Energie.

„Niedrige Latenzzeiten, immense Bandbreiten, Kontrolle über eigene Daten, individuelle Anpassung – private Netzwerke eröffnen der Industrie ungeahnte Möglichkeiten“, sagt Sander Rotmensen, Leiter Produktmanagement für drahtlose Industriekommunikation bei Siemens.

Bevor die privaten Netze in den kommenden Jahren in die Realität umgesetzt werden, gilt es aber laut Fahrplan noch einige Stationen zu passieren. Eine Erste hat Deutschland im letzten März erreicht. Die Bundesnetzagentur hat im Rahmen einer Versteigerung von 5G-Frequenzen an Mobilfunkbetreiber einen Teil des Spektrums – zwischen 3700 MHz und 3800 MHz – für lokale Netze in der Industrie, in Forschungseinrichtungen und in der Landwirtschaft reserviert.

Das gelang nicht zuletzt durch die Unterstützung von Siemens, anderen namhaften Industrieunternehmen und Industrieverbänden. Dieses Frequenzband ist für den kleinräumigen Einsatz besonders gut geeignet. „Dass die Industrie direkten Zugriff auf diese Frequenzen hat ergibt Sinn“, sagt Rotmensen. „Schließlich kennen wir die Anforderungen für unsere Anlagen am besten. Was für die Industrie letztlich zählt, ist möglichst effizient zu arbeiten und das bedeutet auch mit höchster Verfügbarkeit der Netzinfrastruktur.“

Wenig überraschend investieren in Deutschland bereits Unternehmen wie Audi, Mercedes-Benz, BASF, aber auch beispielsweise die Deutsche Messe AG in 5G. Doch auch andernorts wird die Grundlage für industrielle 5G-Netze gelegt. So bietet die Initiative ‚Citizen Broadband Radio Service‘ (CBRS) in den USA heute bereits die Frequenz zwischen 3550 MHz und 3700 MHz für lokale Netze an. Und ‚Ofcom‘, die britische Medienaufsichtsbehörde, hat in einem im Juni 2019 veröffentlichten Whitepaper angekündigt, sie plane, die Frequenzbänder von 3,8 bis 4,2 Ghz, 1800 MHz, 2300 MHz und 26 GHz für lokale Betreiber zur Verfügung zu stellen.

Doch ehe Industrieunternehmen mit diesen Frequenzen arbeiten können, muss der 5G-Standard um die industriellen Anforderungen weiterentwickelt werden. Der erste Schritt soll mit dem ‚Release 16‘ des internationalen Mobilfunkgremiums 3GPP Mitte 2020 erfolgen. Damit kann dann die Hardwareentwicklung – Infrastruktur und Endgeräte – für lokale Produktionsstätten gestartet werden. Und sind schließlich auch die Gebühren für die Frequenznutzung abgeklärt – für Investitionen in Industrial 5G kein zu vernachlässigendes Detail – steht ersten Proof of Concept-Demos nichts mehr im Wege. 

Die Vorteile von privaten Netzen liegen auf der Hand: Unternehmen können den Datenverkehr nach Belieben verfolgen, speichern, analysieren, lenken und flexibel konfigurieren. Das erlaubt Firmen, die Schnelligkeit und Zuverlässigkeit zu garantieren, die für ihre Prozesse – all ihre Logistik- und Produktionsabläufe – nötig ist. „Sobald das ‚Release 16‘ veröffentlicht ist, testen wir das konkrete Potential“, sagt Rotmensen. „Doch schon jetzt ist klar, dass sich 5G besonders dann eignet, wenn ein Unternehmen seine Produktion in Echtzeit verfolgen oder Daten am ‚Rande‘ des eigenen Netzwerkes (Edge-Anwendungen) verarbeiten will, statt alles erst in die Cloud zu senden.“

Drahtlose Kommunikation ist in der Industrie freilich kein Novum. So setzt Siemens heute mit RUGGEDCOM WIN eine private WiMAX Funk-Lösung in unterschiedlichen Branchen ein, aber mit Schwerpunkt im Umfeld SMART Grid zur Überwachung und Steuerung von Stromnetzen. Außerdem gibt es vereinzelt bereits private LTE-Netze, beispielsweise in Fabriken oder Häfen. Siemens hat für die drahtlose Kommunikation in der Industrie schon über 15 Jahre erfolgreich Industrial WLAN im Einsatz und erfüllt hier alle notwendigen Anforderungen bis hin zu Wireless Safety. Auch mit Industrial 5G wird parallel IWLAN weiterentwickelt, da weltweit nicht überall private Industriefrequenzen für 5G zur Verfügung stehen. Doch all das kann nicht annähernd den Leistungsumfang von 5G bieten.

Wichtig auf dem Weg zum Industrial 5G ist jedoch, dass sich das private Spektrum für lokale Anwendungen international etabliert. Denn nur dann können die auf 5G basierenden Technologien weltweit erfolgreich in der der Industrie eingesetzt werden. „Noch bevor lokale Industrienetze an den Start gehen“, sagt Rotmensen, „wird Siemens Lösungen für das industrielle 5G-Netz umfangreich testen.

aktualisiert im März 2021

Hubertus Breuer