"Auch 5G muss zuerst einen Reifegrad erreichen", Thomas Schildknecht, CEO Schildknecht AG

„Auch 5G muss zuerst einen Reifegrad erreichen“, Thomas Schildknecht, CEO Schildknecht AG Schildknecht

Diese Eckwerte hören sich für automatisierungstechnische Anwendungen überaus attraktiv an. Um diese Angaben interpretieren zu können, ist es aber notwendig etwas tiefer in die Technik einzusteigen. Eine der wichtigsten 5G-Feature ist die Definition der drei Kommunikationsklassen:

  • eMMB (enhanced Mobile Broadband) wird die Evolution vom aktuellen 4G in Bezug auf die Datenrate sein.
  • uRLLC (ultra reliable Low Latency Communication) soll die besagte Latenz von 1 ms bei sehr hoher Verfügbarkeit ermöglichen.
  • mMTC (massive Machine Type Communications) schließlich soll IoT-Anwendungen mit 100 000 Sensoren an einer Basisstation ermöglichen.

Knackpunkte: Performance und Markteinführung

Ein Problem besteht darin, dass mögliche Frequenzbereiche bis dato noch gar nicht zugeteilt sind. Deren Versteigerung durch die Bundesnetzagentur soll nach weiteren Anpassungen der Regularien erst voraussichtlich Anfang 2019 erfolgen. Versteigert werden verschiedene Frequenzbereiche zwischen 3,5 und 60 GHz. Das Problem: Die Frequenzen und die zur Verfügung stehende Bandbreite bestimmen maßgeblich die technischen Eigenschaften einer Funkstrecke in der Anwendung.

Als erste Klasse wird eMMB ab etwa 2020 für Consumer-Anwendungen verfügbar sein. uRLLC und mMTC folgen dagegen wohl erst ab 2023.

Für uRLLC wird sich aber auch das Core-Netzwerk dahingehend ändern, dass Anwender eigene Basistationen aufbauen können, etwa in einem Automobilwerk. Dann mietet sich dieser Anwender von einem Mobilfunkprovider eine lokal exklusive Frequenz und die benötigte Bandbreite. Dieses ‚Super WLAN‘ würde in einem lizensierten und somit ungestörten Frequenzband auf dem Firmengelände eine Kommunikation ermöglichen. Typische Anwendungen wäre etwa der Betrieb einer großen Anzahl von AGV, fahrerlosen Transportsystemen. Für das Automobilwerk wäre eine exklusive Frequenz und Bandbreite sowie erhöhte Sendeleistung im Vergleich zu WLAN eine attraktive technologische Alternative. Für die Hersteller von Lösungen wird das sehr komplex und teuer. Die genannte 1 ms Latenz wird nur in diesem Umfeld möglich sein. Anders als bislang in der Automatisierungstechnik definiert, bezieht sich die Latenz aber nicht auf die zyklische Datenaustauschzeit, sondern auf die ‚on air‘ time zwischen Sender und Basisstation. Selbstverständlich muss dann die Datenauswertung/AGV-Steuerung in Form einer PLC oder von Edge Computing direkt an dieser Basisstation verfügbar sein.

mMTC beseitigt einen eklatanten Nachteil von 2G bis 4G – die geringe Anschlusskapazität: bei 2G sind es nur etwa 50 Teilnehmer, bei 4G rund 1000 pro Netzknoten. Narrow-Band (NB-IoT), eine Art 4.5G, kann hier mit wahrscheinlich 10000 Teilnehmern eine Übergangsphase schaffen bis 5G flächendeckend verfügbar ist.

Unterschiedliche Interpretationen erschweren Lösungen

Auffallend in den Diskussionen mit Netzwerkausrüstern ist für Automatisierer die völlig unterschiedliche Nutzung von Begriffen wie Latenz und Datendurchsatz. Automatisierer reden von Zykluszeit und Verfügbarkeit. Während eines 5G-Workshops bei einem schwäbischen Automobilhersteller hörte man von einem Mobilfunknetzaustatter: „Profinet hat eine so geringe Nutzdatenrate von nur wenigen kB, das schaffen wir in 1 ms über Funk.“

Formal mag das richtig sein, ist für die Automatisierer jedoch irreführend. Erstens kommt jede Millisekunde ein neues Profinet-Paket von 100 bis 1000 Byte Länge. Wenn drei Pakete nicht vom Empfänger bestätigt werden, steht die Anlage minutenlang. Die Einen reden also von Regelschleifen mit einer Datenaustauschzeit von 1 ms über Feldbusse; die Anderen über 100 Mbit Bruttodatenrate über Funk. Im übertragenen Sinn interessiert mich als Autofahrer aber nicht die Kolbengeschwindigkeit des Motors, sondern wie schnell mein Auto fährt und wie viel Sprit es verbraucht.

5G – Baustein der Digitalisierung

Mit 5G ziehen neue Technologien in die Fabrikhallen ein. Bis erste Anwendungen verfügbar und sichtbar sind, dauert es aber noch Jahre. 5G wird Industrie 4.0, die Vernetzung und das industrielle Internet of Things bereichern. Jedoch sollte man Entscheidungen über künftige Vernetzungsstrategien nicht auf heutigen Marketingaussagen treffen. Auch 5G muss zuerst einen Reifegrad erreichen.

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