Mit geübten Bewegungen bewegt der Kranführer die tonnenschwere Betonplatte zum Ziel. Minimale Verlagerungen des Joysticks steuern die Last an ihre Endposition. Die Besonderheit an dieser Szene: Der Experte sitzt nicht in luftiger Höhe im Führerstand des Lastenkrans, und auch nicht am Fuß der Baumaschine – sondern zig Kilometer entfernt in einem Kontrollraum. Denn jede Bewegung des Krans auf der Baustelle wird über ein virtuelles privates Mobilfunknetz auf Basis von 5G gesteuert.
Kranführer:innen sind dringend gesuchte Fachleute. Da ist es nur wenig effizient, dass sie ihre Arbeitszeit oft zu größeren Teilen mit Warten verbringen als mit dem tatsächlichen Steuern der Baumaschine. Fernsteuerung per Mobilfunknetz ermöglicht so zum Beispiel, dass Spezialist:innen abwechselnd mehrere Kräne auf mehreren Baustellen bedient.
Maschinen-Fernsteuerung mit 5G
Dafür, dass dies zuverlässig funktionieren kann, sorgen die technologischen Besonderheiten von Mobilfunknetzen wie 5G. Denn die Verbindung zwischen Kranführer:in und Kran muss nicht nur möglichst sicher vor Störungen und Unterbrechungen erfolgen. Auch die sogenannte Latenz darf nicht zu groß werden. Mit diesem Fachbegriff bezeichnen Techniker:innen die Laufzeit der Datenpakete durchs Netz. Sie bestimmt die Verzögerung, mit der Steuerbefehle vor Ort ausgeführt werden – und die Geschwindigkeit, mit der Bediener:innen auf Rückmeldungen etwa durch ein Kamerabild oder Statusanzeigen im Cockpit seiner Kontrollstation in Echtzeit reagieren können.
Der Anwendungsfall des fernbedienten Krans ist nur eines von vielen Beispielen dafür, wie die verzögerungsfreie Steuerung von Maschinen oder Objekten über 5G innovative neue Möglichkeiten in vielen Branchen und Anwendungsbereichen bietet. Auf Baustellen lassen sich zum Beispiel auch Bagger oder andere Baumaschinen steuern, in der industriellen Fertigung etwa Roboter, sogeannte Automated Guided Vehicles (übersetzt: autonom fahrende Transportfahrzeuge) oder Produktionsanlagen.
Auch Teleoperationen werden auf diese Weise möglich: Hochspezialisierte Fachärzt:innen steuern aus der Ferne einen chirurgischen Eingriff, der in größerer Entfernung vor Ort am Patienten durch einen Operationsroboter ausgeführt wird. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist der im Erzgebirge realisierte Smart Rail Connectivity Campus (SRCC). In diesem Forschungs-Campus in der Region Chemnitz-Erzgebirge ermöglichen ein dezentrales Rechenzentrum mithilfe von 5G-Funkmasten teleoperiertes Fahren von Lokomotiven beziehungsweise ganzen Zügen.
Network-Slicing gewährleistet die benötigten technischen Netz-Parameter vor Ort
Neben der bereits beschriebenen stark verringerten Latenz trägt noch eine weitere Eigenschaft des 5G-Netzes dazu bei, dass Steuerungsfunktionen aus der Ferne zuverlässig und schnell übertragen werden können: Das sogenannte Network-Slicing. Mit diesem Prinzip können Sie für Anwendungen mit bestimmten Anforderungen virtuelle Teilnetze in mobilen Datenübertragungsnetzen einrichten.
Ein solcher Slice stellt dann bestimmte Parameter, wie zum Beispiel die notwendige Bandbreite und/oder eine bestimmte Latenz, sicher. Da er von anderen Slices isoliert ist, hat es keinen Einfluss auf die Übertragungsqualität, wenn Teilnehmer:innen in einem anderen Slice zum Beispiel durch umfangreiche Datenübertragungen die Netzkapazität bis zur Grenze auslasten.
Sie können Network-Slices nutzen, um virtuelle private Teilnetze für Geschäftskunden einzurichten. Sie stellen diese Teilnetze zum Beispiel über das öffentliche 4G-/5G-Netz bereit, versorgen innerhalb des Slices aber nur eine geschlossene Nutzergruppe. Für andere Teilnehmer:innen ist dieser reservierte Teil der 4G-/5G-Kapazität und -Infrastruktur dann nicht zugänglich. Dieses Prinzip können Sie in 4G-/5G-basierten, privaten Firmennetzen nutzen, um für kritische Anwendungen eine bestimmte, definierte Dienstqualität (Fachbegriff: Quality of Service) zu gewährleisten.
Die auf diese Weise erzielbare Zuverlässigkeit und Übertragungsleistung sind so hoch, dass spezialisierte 4G-/5G-Slices im industriellen Umfeld etwa auch dafür genutzt werden, vorhandene Kabelverbindungen durch Funkstrecken beziehungsweise Network-Slices abzulösen. Sie können Ihre Maschinen dadurch schneller und flexibler aufstellen, um eine Produktionsanlage zum Beispiel auf ein neues Produkt umzustellen.
4G-Slicing baut Hürden bei Kapazitätsengpässen ab
Nicht in allen Unternehmen sind sämtliche Endgeräte mit dem schnellen Mobilfunkstandard 5G kompatibel. Doch auch mit LTE/4G-kompatiblen Maschinen können Sie die zuverlässige und schnelle Slicing-Technologie nutzen.
Vodafone startet als Pionier mit 4G-Slicing – abgestimmt auf Ihre Anforderungen. Sie profitieren von allen Vorteilen der Slicing-Technologie. Das sind:
- Reservierung exklusiver, individueller Kapazität
- Abgesicherte Kapazität für Ihre kritischen Anwendungen
- Unabhängig vom Nutzungsverhalten anderer Teilnehmer:innen
- Mit jedem LTE-/4G-fähigen Endgerät nutzbar
- Keine Investition in zusätzliche Mobilfunkinfrastruktur nötig
- Schnelle und einfache Einrichtung
- Auch ohne eigenen Use Case zur Absicherung von Kapazitäten nutzbar
Dank der Slicing-Technologie steuern Sie zum Beispiel Ihre Fertigungsstraßen flexibel über das Mobilfunknetz. Oder Sie setzen Drohnen zur Überwachung des Firmengeländes ein. Alles läuft über 4G-Slicing – ohne Einflüsse durch das Nutzungsverhalten anderer Netz-Teilnehmer.
Vodafone hat das neue 4G-Slicing bereits erfolgreich in Zusammenarbeit mit einem Unternehmen aus dem Bereich des Öffentlichen Personen-Nahverkehrs (ÖPNV) getestet. Auf einem Streckenabschnitt von knapp 30 Kilometern wurde die teilautonome Steuerung durch Slicing-Technologie unterstützt. Sensoren übermittelten wichtige Telemetriedaten eines Zuges metergenau. Slicing sicherte die für die Übertragung benötigte Kapazität ab.
In einem anderen Fall wurde Slicing bei einem Groß-Event in Zusammenarbeit mit RTL eingesetzt. Hierbei stellte das Verfahren sicher, dass Bilddaten in hoher Qualität und quasi verzögerungsfrei an das Sendezentrum übertragen wurden.
Die Vision: Network on Demand mit 5G-Network-Slices
Mit dem zunehmenden Ausbau des 5G-Netzes können Slices nach Bedarf sowohl zeitlich als auch örtlich zur Verfügung gestellt werden. Ein Bauunternehmen braucht für eine Baustelle über eine definierte Bauzeit einen 5G-Slice, der die Fernsteuerung der dort eingesetzten Maschinen erlaubt? Ein Stadion soll während einer Sportveranstaltung für einige Stunden die notwendige 5G-Versorgung erhalten, um per Mobilfunk verbundene 4K-Fernsehkameras zu unterstützen? Während einer Messe soll für Produktdemonstrationen eine Internet-Verbindung mit einer bestimmten garantierten Bandbreite und Latenz bereitgestellt werden? All dies sind Beispiele dafür, wie dank Network-Slicing eine benötigte Verbindungsqualität nach Bedarf für die benötigte Zeit am benötigten Ort gezielt bereitgestellt werden kann.
In Zukunft könnten Kunden solche für ihre Anwendungen benötigten 5G-Slices in einem Self-Administration Portal beziehungsweise Shopsystem für einen bestimmten Ort und einen bestimmten Zeitraum vorbestellen. Damit wird die Netzverbindung „on demand“ für die nächste industrielle Revolution mit wenigen Mausklicks bestellbar. Und das zu günstigeren Preisen – die weit von den Investitionen entfernt sind, die Unternehmen tätigen müssten, um eine Netzanbindung in definierter, hoher Qualität mit anderen Mitteln am benötigten Ort bereitzustellen.
Und dank 4G-Slicing wird das eigentlich für 5G entwickelte Verfahren auch auf älteren und herkömmlichen Systemen problemlos nutzbar. Mit Slicing in 4G erhalten Kunden im ersten Schritt eine wichtige Kapazitätsabsicherung über das Mobilfunknetz, falls es anderweitig einmal zu Engpässen oder gar Ausfällen kommen sollte.
Mit 5G Slicing können dann auch weitere Parameter wie Latenz-Änderungen und applikationsabhängige Anpassungen vorgenommen werden.
Quelle:
https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/wie-network-slicing-in-5g-netzen-nach-bedarf-bandbreite-latenz-und-dienstqualitaet-sicherstellt/