Was ist 5G und welche Neuerungen gibt es?

5G ist die 5. Generation der Mobilfunktechnologie, die im Jahr 1979 mit 1G begann. Dazu wurde die Technologie größtenteils neu entwickelt und im Gegensatz zu 4G grundlegend überarbeitet. 5G verspricht Datenraten bis zu 20 Gbit/s, bis zu einer Million Endgeräte pro km² und Latenzen unter 1 ms. Dadurch ergeben sich eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten, die teilweise bereits mit 4G realisierbar sind, ihr volles Potenzial aber erst durch die neue Mobilfunktechnologie ausschöpfen können (Abu-Rgheff 2020, S. 1). Die Anwendungsmöglichkeiten sind eindrücklich im 5G-Dreieck visualisiert, das die drei Kerneigenschaften der hohen Datenraten, hoher Anzahl an Endgeräten und niedrigen Latenzzeiten vereint.

Anhand dieses Dreiecks lassen sich die meisten Anwendungsmöglichkeiten von 5G charakterisieren, die von autonomen Fahrzeugen (kurze Latenzzeiten) bis zu VR-Anwendungen in 4K (hohe Datenraten) reichen. Die Relevanz lässt sich an der hohen Anzahl der Mobilfunkunternehmen auf Hannovermesse aufzeigen, denn neben den klassischen Maschinenbauern waren 2022 auch große Mobilfunkkonzerne und Produkthersteller wie Vodafone und Ericsson präsent und haben ihre industriellen Angebote präsentiert.

Wie schaffe ich den Einstieg in 5G?

Für viele wird 5G allerdings eine komplett neue Technologie darstellen. Bisher war die Mobilfunktechnologie für die öffentliche Nutzung reserviert und in der Industrie nicht verbreitet. Industrielle Kompetenzen wurden daher im Bereich des WLAN, LoRa oder NB-IoT aufgebaut.

Wie können Sie also jetzt den Einstieg in die 5G-Technologie schaffen? Hier sollte zunächst berücksichtigt werden, dass Übertragungstechnologien Mittel zum Zweck sind – Verbindung und Transportweg für Daten. Die Wertschöpfung wird über die im Netzwerk verbundenen Endgeräte erreicht. Daher muss 5G nicht aus Technologie-, sondern aus Infrastruktursicht betrachtet werden. Letztendlich wird in Infrastruktur investiert, deren Nutzen grundsätzlich schwieriger zu kalkulieren ist. Gewinne erzielen Kommunikationstechnologien somit nur indirekt, beispielsweise über Effizienz- und Produktivitätssteigerungen realisierter Industrieanwendungen. Die Entscheidung für die geeignete Technologie sollte daher auf Basis einer Aufwand-Nutzen-Analyse erfolgen.

Zum Einstieg haben wir am FIR an der RWTH Aachen eine Übersicht aus Fragen erarbeitet, die vor einer Investition in 5G beantwortet werden müssen:

• In welchen Anwendungsszenarien werden Daten übertragen?
• Welche Anforderungen bestehen für diese Datenübertragungen?
• Bleiben dies auf einen absehbaren Zeitraum unverändert?
• Besteht Potenzial für eine Verbesserung (z.B. durch den Einsatz von 5G)?
• Wie groß ist der Aufwand einer 5G-Einführung?

Anschließend wird die Aufwand-Nutzen-Analyse durchgeführt, um einen Business Case erstellen zu können. Die Aufwände sollten an dieser Stelle nicht unterschätzt werden: Allein die Einrichtung der Kerninfrastruktur ohne Sende- und Empfangseinheiten erfordert einen sechsstelligen Betrag und kann bis zu einem Jahr dauern. Hinzu kommen Kosten für Beratungsdienstleistungen, denn nur wenige Unternehmen verfügen heute über Kompetenzen und Erfahrungen für den Aufbau und die Konfiguration von 5G-Netzen. Zusätzlich entfallen laufende Lizenzgebühren für die reservierten Frequenzbänder.

Die Demofabriken in NRW als Anlaufstellen

In den letzten Jahren hat sich abgezeichnet, dass unter anderem die hohen Einstiegshürden eine schnellen Markthochlauf von 5G aufgehalten haben. Daher haben sich in NRW eine Vielzahl von 5G Test- und Demozentren entwickelt, die ihre vorhandene 5G-Infrastruktur anbieten, um exemplarische und prototypische Anwendungsfälle zu testen und damit Erfahrungswerte zu kreieren: 5G zum Anfassen.

Das Competence Center 5G.NRW wird als zentrale Anlaufstelle der Industrie und Forschung für Fragestellungen zu 5G vom Wirtschaftsministerium NRW gefördert und vernetzt auch Sie gerne mit den passenden Akteuren. Dazu hat es auf seiner Webseite eine interaktive Landkarte (siehe Abbildung 0-3) mit den aktuellen Test- und Demozentren in NRW aufgebaut. Die Test- und Demozentren verlaufen in NRW von der Region Aachen bis nach Ostwestfalen. In Aachen befindet sich mit dem 5G-Industry Campus Europe eines der ersten großflächigen 5G-Campusnetze, in dem vor allem Anwendungsfälle in der Intralogistik und der Industrie 4.0 realisiert werden. Das nahegelegene Aldenhoven Testing Center verfügt über eine einzigartige Teststrecke mit Prototypen in der Logistik und dem Verkehrssektor. Das 5G Reallabor des Digital Campus Zollverein in Essen bietet beste Voraussetzungen für reale Industriebedingungen inmitten der historischen Beton- und Stahlbauten. Das mobile 5G-Labor der TU Dortmund bietet aufgrund seiner freien Ortswahl die Möglichkeit, an abgelegenen Orten 5G-Testszenarien zu realisieren und fokussiert sich dabei auf Rettungsszenarien. Die SDFS Smarte Demonstrationsfabrik Siegen in Kreuztal ist das jüngste Mitglied und bildet den idealen Raum, um Forschung und Wirtschaft zu verbinden. Die SmartFactoryOWL aus Lemgo fokussiert dagegen die industrielle Automation über 5G und arbeitet bereits mit starken Partnern aus Forschung und Wirtschaft zusammen.

Es zeigt sich, dass in NRW bereits eine komplementäre 5G-Infrastruktur aufgebaut wurde, deren niederschwellige Nutzung für Unternehmen aus NRW jederzeit möglich ist. Vor allem in der Umsetzung erster Anwendungsfälle zum Erfahrungsaufbau können sie den ersten Anlaufpunkt bilden. Damit lässt sich auch der Einstieg in die 5G-Welt erleichtern. Also kommen Sie gerne an einem der Test- und Demozentren vorbei und erleben Sie die Vorteile von 5G live und in Person.

Literaturverzeichnis

Abu-Rgheff, Mosa Ali (2020): 5G physical layer technologies. Hoboken, New Jersey, Chichester, West Sussex, England: IEEE Press; Wiley.

“5G: Evolution oder Revolution?” Whitepaper, Center Connected Industry, FIR, 2019. https://5g.nrw/app/uploads/2020/01/FIR_Whitepaper.

Förderhinweis:
Diese Arbeit wurde gefördert durch das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIKE NRW) unter dem Förderkennzeichen 005-1903-0129.

Bilder:
Abbildung 01: 5G-Anwendungsdreieck (s. “5G: Evolution oder Revolution?” Whitepaper, Center Connected Industry, FIR, 2019)
Abbildung 0 2: Relevante Fragen vor der Investitionsentscheidung von 5G (eigene Darstellung)
Abbildung 0 3: Überblick der Test- und Demozentren in NRW (5g.nrw/interaktive-karte)