5G – Features und private Netze

Anschließend an den ersten Teil unserer Blogserie, in welchem wir die aktuelle Situation, den Mehrwert und erste technische Features von 5G beleuchtet haben, möchten wir im zweiten Teil der Serie tiefer in die technischen Aspekte von 5G eintauchen und private Netze beleuchten.

Gerade der Aufbau eines eigenen Funknetzes gegenüber der Nutzung eines öffentlichen Netzes rückt hierbei in den Fokus, weil dadurch signifikante Kostenvorteile erreicht und die Unabhängigkeit zu anderen Anbietern enorm gesteigert werden. Private Netze sind dabei längst nicht mehr nur für Unternehmen der Großindustrie von Bedeutung, auch kleine und mittelständische Unternehmen können durch die flexible Anpassungsfähigkeit an die eigenen Bedürfnisse von privaten Netzen profitieren.

Technische Aspekte

Im ersten Blogeintrag haben wir bereits die Geschwindigkeit, Latenz und die extrem hohe Device-Dichte erwähnt. Aber welche technischen Features und Möglichkeiten können mit 5G noch realisiert werden? Beispielhaft wollen wir nun einige davon nennen:

Insbesondere hervorheben kann man im industriellen Umfeld die extrem hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von 99,999%. Inselbasierte Produktion mit fahrenden Systemen erfordert einen flexiblen Hallenplan, welcher nur mit einer zuverlässigen Funktechnologie erreicht werden kann, da keine Kabel angebracht werden können. Die Zuverlässigkeit und niedrige Latenz sind aber in Anwendungsfällen wie bei remote-operierten schweren Fahrzeugen (Minen), Mensch-Maschine-Interaktionen in der Produktion aber auch bei remote-Operationen notwendig.

Mit Hilfe des unterbrechungsfreien Roamings zwischen den Funkzellen ermöglicht 5G nahtlose Netzwerkverbindungen und wird den hohen Ansprüchen der Industrie gerecht. Vorbei sind die Zeiten, ain denen ein Fahrerlosestransportsystem die Netzwerkverbindung zwischen zwei WLAN-Accesspoints verliert.

Die Positionierung von Devices kann im 5G-Funknetz bis auf 10 cm Genauigkeit erfolgen – sogar im Innenraum und komplett ohne GPS. Dies ist zum Bespiel für Track-and-Trace in der Intra- und Interlogistik nützlich oder aber im Mobilityumfeld.

Ein integraler Bestandteil von 5G und Schlüsselelement ist Edge Computing. Signale können direkt in örtlicher Nähe der Basestations verarbeitet werden und müssen für die Verarbeitung nicht durch das Core Netzwerk geleitet werden.

Darüber hinaus können mit Device-2-Device-Kommunikation 5G-Geräte untereinander kommunizieren und Signale weiterleiten, ohne dafür das Core Netzwerk zu nutzen. So können zum Beispiel wichtige ortsbezogene Informationen schnell zwischen verschiedenen Teilnehmern ausgetauscht werden.

Nicht zuletzt kann ein Netzwerk mit 5G Slicing in verschiedene unabhängige Schichten aufgeteilt werden: Während eine Schicht niedrige Latenzen und garantierte Verfügbarkeit anbietet, kann eine andere Schicht hohe Datenmengen transferieren. Damit können Telekommunikationsunternehmen beispielsweise private Schichten für Unternehmen bereitstellen oder Flughäfen können zeitkritische Kommunikationen von der restlicher Kommunikation trennen.

Neben dem Network-Slicing unterstützt 5G auch dedizierte private Netzwerke. In Deutschland können 5G-Frequenzen im Bereich von 3.7 bis 3.8 GHz beantragt werden. In diesem eigenen Funknetz kann eine eigene, individuelle Funkinfrastruktur geplant, aufgebaut und betrieben werden, welche komplett den eigenen Bedürfnissen entspricht. Durch die Frequenz- und SIM-seitige Trennung hat man in diesen Netzen eine höhere Sicherheit und die Netze können genau an den Anforderungen ausgerichtet werden und können damit genau dem gewünschen Quality-of-Service entsprechen, der benötigt wird.

Private Netze

Grundsätzlich unterstützt 5G eine unheimlich große Bandbreite von privaten Netzen, welche von selbst betriebenen Funknetzen im eigenen Spektrum und Core-Netzwerken, über Hybridnetzwerke und private Slices im Netz eines Telekommunikationsanbieters bis zu privaten Edge-Datacenters in einem öffentlichen Netz reicht.

Die verschiedenen Spielarten der privaten Netze unterscheiden sich stark in der Leistungsausgestaltung, der infrastrukturlichen Aufwendigkeit, den Einrichtungs- und Betriebskosten. In einem komplett privaten Netz können/müssenbeispielsweise das Core-Netzwerk selbst ausgestaltet und betrieben, die einzelnen Netzwerkkomponenten ausgesucht und miteinander kombiniert sowie auf den spezifischen Use Case hin optimiert werden.

Im Vergleich zu einem WLAN-Netzwerk ist ein 5G-Netzwerk um ein vielfaches kostenintensiver – in der Einrichtung aber auch dem Betrieb. Bei der Einrichtung des Netzes muss darauf geachtet werden, dass die Antennen und Basestations in der auszuleuchtenden Fläche oder dem Objekt möglichst gut verteilt werden, nicht aufs Nachbargrundstück abstrahlen und sie müssen beständig geupdatet werden, da mit 5G in einem lizenziertem Frequenzbereich operiert wird.

Gleichwohl kann 5G in kritischen Bereichen deutlich kostengünstiger sein als ein WLAN. Beispielhaft erwähnt sei hier ein fahrerloses Transportsystem, welches sich durch verschiedene Fabrikhallen bewegt. Während dies mit WLAN nur mit dem Einsatz von dutzenden Accesspoints und einigen Signalabrüchen realisiert werden kann, ist es durch die Roamingfunktionalität von 5G trivial zu implementieren, während parallel der Quality-of-Serve des FTS und der anderen angeschlossenen Geräte kontrolliert werden kann.

Die Frage, ob ein Unternehmen ein privates 5G-Netz beantragen oder betreiben soll, kann nicht pauschal beantwortet werdenm, sondern richtet sich nach den Gegebenheiten im Unternehmen und den Use Cases. Ein privates 5G-Netz kann auch für Mittelständler mit weitläufigem Gelände für die Werkslogistik – oder zur Bereitstellung von schnellem Internet auf dem gesamten Werksgelände für zum Beispiel Mixed-Reality Use Cases – interessant sein.

Ausblick

Im dritten und letzten Teil unserer Blogserie möchten wir abschließend einen Blick auf 5G Use Cases in verschiedenen Industrien werfen. Welche Use Cases dominieren bestimmte Branchen und sind von besonderer Relevanz, welche Vorteile bieten sie und wie können diese umgesetzt werden?

Wir unterstützen Sie umfassend von der strategischen Planung Ihrer 5G Use Cases bis zur technischen Umsetzung.

Vielen Dank an die Co-Autoren Lorraine Wirtz und Andreas Kaselowsky.