5G steckt noch in den Kinderschuhen. Zumindest was die industrielle Nutzung betrifft. Um einen Überblick über aktuelle Fragestellungen zu gewinnen und Synergien für laufende Forschungsprojekte zu nutzen, beteiligt sich das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM am Projekt »Informationsplattform für 5G – IP45G«. Ziel ist es ein breites Spektrum an Fachwissen über die verschiedenen Aspekte des industriellen Internets abzudecken. Eine unabhängig davon durchgeführte Studie soll zusätzliche Erkenntnisse bringen.

Dass 5G für die fünffache Geschwindigkeit einer Mobilfunk-Verbindung steht, ist natürlich Unsinn. Das »G« steht für die fünfte Generation eines Standards, der mit Datenraten von bis zu 10 Gbit pro Sekunde nicht nur die 100-fache Geschwindigkeit gegenüber LTE ermöglicht, sondern auch deutlich kürzere Latenzzeiten aufweist. Diese könnten technisch unter einer Millisekunde (ms) liegen, werden aber in Deutschland wahrscheinlich aus Kostengründen 10 ms betragen. Trotzdem könnte das »G« gut und gerne für eine andere, ebenso wichtige Information stehen. Denn wer die 5G-Technik industriell nutzen will, der braucht nicht nur die Geschwindigkeit der nächsten Generation, sondern auch »Grip«, um diese Leistungsfähigkeit tatsächlich auf die Produktionsstraße zu bringen und für die Industrie nutzbar zu machen. So zumindest könnte man einen der Gründe beschreiben, warum Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM gemeinsam mit anderen eine Informationsplattform für den industriellen Einsatz von 5G ins Leben gerufen haben. »Die schnellste Übertragungstechnik ist immer nur so leistungsfähig, wie die Geräte, die aus- und eingehende Informationen verarbeiten«, sagt Thomas Mager, der für die Entwicklung der Plattform mitverantwortlich ist. »Die im Grunde noch in der Entwicklung befindliche fünfte Generation des Mobilfunks wird zwar die Grundlage des industriellen Internets bilden und vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten bieten, aber es sind damit auch enorme Herausforderungen an die Kommunikationstechnologien und die Computersysteme verbunden«, so der Experte. Die Plattform IP45G ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsschwerpunkts »5G: Industrielles Internet« und soll dazu dienen, Anforderungen und Fragen zu erfassen sowie Handlungsempfehlungen zu veröffentlichen. »Wir wollen einen Wissenspool generieren, um Synergien bei den Forschungsprojekten zu 5G zu fördern«, erklärt Mager. Das Fraunhofer IEM übernimmt dabei – wie bei anderen Projekten des Forschungsschwerpunkts - vor allem technische Aufgaben, die funk- und nachrichtentechnische Lösungen zum Ziel haben.

Hoher Aufklärungsbedarf

»Der Hype um 5G ist mindestens so groß wie der Aufklärungsbedarf«, konstatiert Mager. 5G sei kein Wundermittel und erfordere einen finanziellen Aufwand, der oftmals nicht unbedingt gerechtfertigt sei. Ein Beispiel sei die Vorstellung, dass die Vernetzung zahlreicher Sensoren und Geräte über ein eigenes Campus-Netz die zukunftssicherste und sinnvollste Wahl sei. Campus-Netze sind exklusive Mobilfunknetze für ein lokales Firmengelände. Die vermeintlichen Vorteile aber träfen nicht zwangsläufig zu, so der Experte. Das läge z.B. an den Kosten, denn je nach Umfang einer normal-großen Halle sind dafür Investitionen von 70.000 bis 100.000 Euro nötig. Hinzu kommt eine Lizenzgebühr, die im Bereich von etwa 30 bis 70 Prozent der Investitionssumme liegt, abhängig vom jeweiligen Anbieter. »Vor allem aber müssen sich die Verantwortlichen vor Augen halten, dass sie ihre Geräte unter Umständen weiterhin über Kabel mit Strom versorgen. Ein zweites Kabel für eine Lan-Verbindung wäre also kein Problem und weitaus kostengünstiger«, betont Mager. Und selbst wenn die Verbindung etwa von Sensoren kabellos sein soll: Es gibt zu einem Campus-Netz mit 5G durchaus Alternativen: Dazu gehören Low-Power Wide-Area Networks wie LoRa, FigFox, WirelessHART, BLE, DECT, ZigBee oder IO-Link. Sie haben sich bewährt und sind für viele Anwendungen gut geeignet.

Sammlung von Use Cases

Die Frage nach der Reife und den sozioökonomischen Einflüssen technischer Lösungen macht aber nur einen (vergleichsweise geringen) Anteil der Ende 2016 ins Leben gerufenen Plattform aus. »Unser grundsätzliches Ziel ist es, die Komplexität beim Einsatz von 5G besser strukturieren zu können. Es geht darum, Netzwerktechnologien, Rahmenbedingungen vor Ort und spezielle, funktionale Anforderungen des jeweiligen Industriekomplexes klar zu erfassen, zu beschreiben und zu kategorisieren.« Dafür aber sollen von den Experten nicht nur die technischen Parameter und die regulatorischen Bedingungen erfasst, sondern auch konkrete Use Cases beschrieben werden. Sie können dann eine Grundlage bilden, um den Austausch für wissenschaftliche Projekte zu fördern und Forschungsprojekte untereinander zu vernetzen. So sollen beispielsweise Erfahrungen zum Datenschutz zur Verfügung gestellt werden, um zu entscheiden, ob die Speicherung besser lokal erfolgen oder ob sie in die Cloud verlagert werden sollte. »Technisch ist es möglich für die Rechenkapazität Access Points oder Edge Computer zu nutzen, um lokale Anwendungen zu steuern. Die Frage ist nur, ob sich kategorisieren lässt, in welchen Fällen das Sinn ergibt, in welchen nicht und warum«, so Mager.
Alle wissenschaftlichen Unterlagen auf IP45G sind allerdings nicht öffentlich zugänglich, sondern dienen primär Forschungsprojekten, die vor allem durch die Plattformbetreiber durchgeführt werden. Dazu gehören neben dem Fraunhofer IEM beispielsweise das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM, das Unternehmensnetzwerk InnoZent OWL e.V. INZ, die mcc Agentur für Kommunikation in Berlin und der Software Innovation Campus Paderborn SICP. Das IP45G trotzdem auch häufig von Externen besucht wird, liegt neben allgemein zugänglichen Informationen zu ausgewählten Projekten und Veranstaltungshinweisen vor allem an der 5G Testbed Map. »Hier zeigen wir, in welchen Städten oder mit welchen Anwendungsbereichen 5G Testbeds und Installationen angeboten werden. Diese können von der Industrie zur Entwicklung eines eigenen Netzes genutzt werden«, so Mager.

Studie zu Mittelstandserwartungen

Parallel zur Arbeit an der Plattform führt ein Fraunhofer IEM Team um Thomas Mager gemeinsam mit dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau im Auftrag der Forschungsvereinigung Antriebstechnik zudem eine Umfrage durch. »Über einen von uns entwickelten Fragebogen wollen wir unter anderem eruieren, welche Erwartungen der Mittelstand an 5G hat und welche spezifischen Anforderungen sich daraus ergeben«, so der Forscher. Schwerpunkt dabei ist zunächst der Bereich der Sensorik und hier unter anderem die Frage nach den Erwartungen bezüglich Baugröße, Betriebszeit, Stückkosten oder Abhängigkeiten. Denn auch hier ergeben sich ganz offensichtlich Diskrepanzen zwischen (meist von den Anbietern erzeugten) Erwartungen und der tatsächlich realisierbaren, technischen und betriebswirtschaftlichen Performance. »Das liegt beispielsweise daran, dass 5G gerade erst ausgerollt wird und der ländliche Raum, wo entsprechende industrielle Anwendungen ebenfalls erwartet würden, noch vernachlässigt wird«, urteilt Mager. Ein weiteres Problem sei, dass industrielle Modems, die die Schnittstelle zwischen 5G und den Maschinen und Anlagen bilden sollen, vermutlich erst in einigen Jahren zur Verfügung stehen. Es braucht also noch einiges an Engagements, um den Grip von 5G auch tatsächlich auf die Straße beziehungsweise in die Werkshallen zu bringen und mit Industrie 4.0 voll durchzustarten.

(aku)

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