Die Sensoren einer sogenannten Smart Factory (frei übersetzt: schlaue Fabrik) leiten Messwerte und andere Informationen an das Internet of Things (IoT) weiter. Eine spezielle Software wertet die Daten anschließend aus. Um die zahlreichen IoT-Geräte in einem Unternehmen miteinander zu vernetzen, bedarf es jedoch einer schnellen Weiterleitung großer Datenmengen mit einer möglichst geringen Latenz. Hier kommt der Datenübertragungsstandard 5G als ortsunabhängige Übertragungslösung ins Spiel.
Wie 5G und das Internet der Dinge zusammenarbeiten und welche Vorteile dies für Ihr Unternehmen haben kann, lesen Sie in diesem Beitrag.
Welche Bedeutung hat 5G im Internet der Dinge (IoT)?
Verglichen mit den Fortschritten der Vorgängerversionen 3G (UMTS) und 4G (LTE) kann die fünfte Mobilfunkgeneration sehr viel mehr. Manche Expert:innen sprechen sogar von einer regelrechten „Revolution“ im Bereich der Datenübertragungstechnik. Aber warum ist das so und wie profitiert das Internet der Dinge (IoT) davon?
5G setzt zwar auch auf die schnellere Anbindung von mobilen Endgeräten, hat den Fokus jedoch auf der Vernetzung digitaler Geräte, die zum Internet of Things gehören. Private Verbraucher:innen profitieren von 5G zum Beispiel bei ihren Smart-Home-Geräten. Doch seine volle Leistungsfähigkeit zeigt 5G erst im Zusammenspiel mit industriellen Anlagen.
Die maximale Downloadrate im 4G-Internet beträgt bis zu ein Gigabit pro Sekunde. Mit 5G sind hingegen bis zu zehn Gigabit pro Sekunde möglich. Diese hohe Geschwindigkeit führt zu einer minimalen Latenzzeit von unter einer Millisekunde. Die Latenz im LTE-Netz ist mit etwa 50 bis 80 Millisekunden deutlich höher. Je geringer die Latenz, desto schneller und zuverlässiger können vernetzte Geräte miteinander Daten austauschen – optimal Bedingungen also für industrielle Fertigungsanlagen.
5G und IoT als Schlüsseltechnologie der Industrie 4.0
Die fünfte Generation des Mobilfunks bietet eine enorme Steigerung der Bandbreite für die industrielle Anwendung in Unternehmen. Zahlreiche neue digitale Geschäftsmodelle werden branchenübergreifend auf Basis der Möglichkeiten des schnellen Mobilfunknetzes entstehen. Ein schnelleres Handynetz ist in diesem Zusammenhang „nur“ ein kleiner Teilbereich der enormen technischen Neuerungen, die 5G mit sich bringt. Expert:innen sehen in 5G die Schlüsseltechnologie für die Entwicklung hin zur sogenannten Industrie 4.0.
Revolution in der Automatisierung
Dass eine so hohe Geschwindigkeit zur Verfügung steht, ist Expert:innen zufolge die wichtigste Voraussetzung für eine schlaue Vernetzung aller Maschinen, die an einem Produktionsprozess beteiligt sind. Durch die Zusammenarbeit von 5G mit einem industriellen IoT-Umfeld entstehen neue Anwendungen zur vorausschauenden Wartung, Steuerung und Abstimmung von Prozessen – etwa in Roboterstraßen. Je weiter sich 5G ausbreitet, desto mehr beschleunigt es außerdem das autonome Fahren. Welche IoT-Geräte von der Anbindung an 5G profitieren, lesen Sie im folgenden Abschnitt.
Anwendungsbeispiele: So arbeiten 5G-Netz und das IoT zusammen
Die Kommunikation zwischen Maschinen in einer Fertigungsstraße oder in einem logistischen Umfeld erfordert sehr leistungsfähige Netze. Mit 5G können Sie im IoT pro Zelle bis zu 50.000 Maschinen und Produkte miteinander verbinden. Diese können Informationen untereinander austauschen, die von Kameras oder smarten Sensoren erfasst werden.
Der gesamte Warenwirtschaftsprozess, die Produktentwicklung, die Produktion sowie die Logistik profitieren vom neuen Mobilfunkstandard. Besonders für den Bereich der vernetzten Sensorik bedeutet 5G einen großen Fortschritt. Im Folgenden lesen Sie, wie 5G Ihrem Unternehmen in Fertigung und Logistik einen echten Wettbewerbsvorteil verschaffen kann.
5G in der Logistik
Unternehmen suchen stets nach Möglichkeiten, um ihre Produktionsgeschwindigkeit zu steigern. Jedoch dürfen sie Produktionsrichtlinien nicht aus dem Auge verlieren. Um hier nicht die Übersicht zu verlieren, greifen Unternehmen auf moderne IoT-Technologie zurück.
Das IoT ermöglicht eine lückenlose Nachverfolgung innerhalb der Fertigungsstraße. Position und Bewegung sämtlicher Bauteile sowie der Ladungsträger sind jederzeit ersichtlich. Ein Algorithmus analysiert: Welche Palette mit welchen Bauteilen befindet sich wann auf welchem Träger? In welcher Produktionshalle verarbeiten welche Maschinen in diesem Moment welche Bauteile?
5G und IoT-Sensorik
IoT-Sensoren: Intelligente IoT-Sensoren bestehen aus zwei Komponenten, aus der sensorischen Messeinrichtung und einer sendefähigen digitalen Schnittstelle – dem IoT-Gateway. Diese Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten und Instanzen über das firmeneigene Intranet oder das weltweite Internet. Die Übertragung innerhalb Ihrer Fertigungsanlagen kann beispielsweise über ein 5G-Campus-Netz erfolgen.
Das IoT-Gateway schickt Daten an ein System für Datenverarbeitung, das sogenannte Advanced-Meter-Management-System. Hier speichert das Meter-Data-Management alle Verbrauchs- und Messwerte. Dieses übergeordnete System ist wiederum mit dem Network-Operation-Center verbunden, das den Betrieb der Sensoren überwacht. Stellt es eine eventuelle Fehlfunktion des Gerätes fest, müssen Techniker:innen vor Ort die Funktionen der Sensoren kontrollieren.
5G und Condition Monitoring: Bei einer konstanten Zustandsüberwachung (Englisch: Condition Monitoring) messen Sensoren, die mit dem Internet of Things verbunden sind, durchgängig den Zustand von Maschinen. Dies ermöglicht zum einen den Überblick über mögliche Störungen innerhalb eines Produktionsablaufs. Zum anderen geben diese Messungen Aufschluss über den Zustand einzelner oder mehrerer Bauteile und Maschinen. Die IoT-Sensoren senden Daten unter anderem mithilfe von 5G an das sogenannte Condition-Monitoring-System. Dort werden sie analysiert und dokumentiert.
RFID-Tracking: RFID steht für eine Identifikations- und Tracking-Technologie, die kontaktlos Informationen übermittelt. Das Funktionsprinzip basiert auf einem sogenannten RFID-Transponder und entsprechenden RFID-Lese- und Schreibgeräten. Dies kann beispielsweise ein Smartphone sein.
Industrie, Handel und Logistik setzen bereits vielerorts täglich RFID-Technologie ein. Die „drahtlose“ RFID-Technologie und die schnelle 5G-Datenübertragung arbeiten hervorragend zusammen. Dies wird die Entwicklung hin zu einer Industrie anschieben, die immer mehr auf IoT basiert. In der Industrie 4.0 ermöglicht das Zusammenspiel von 5G und RFID zum Beispiel eine leichtere, schnellere, flexiblere und sichere Nachverfolgung von Produkten.
5G-fähige RFID-Lesegeräte können als mobile Lesepunkte an allen Punkten der Produktionskette genauere Daten erheben. Auf diese Weise optimieren sie unter Umständen den Produktionsprozess. Darüber hinaus können Sie die Fertigungs- und Logistikroboter in Ihrem Unternehmen mit RFID-Lesegeräten ausstatten. So können Ihre Mitarbeiter:innen Informationen zu den Produkten ablesen und bei Bedarf den Maschinen neue Arbeitsanweisungen übermitteln.
Diese Branchen profitieren von der modernen 5G-Technologie
Immer mehr Unternehmen verknüpfen bereits ihre IoT-Technik mit dem 5G-Netz. Welche Branchen besonders vom schnellen Mobilfunknetz profitieren, lesen Sie im folgenden Abschnitt.
Multimediabranche
5G ermöglicht es, große Datensätze mit geringster Latenz aufzurufen. Die Softwarebranche kann deshalb beispielsweise für Augmented-Reality-Anwendungen weitaus umfangreichere Programme erschaffen, als dies bisher möglich war. Augmented-Reality-Brillen müssen die großen Datenmengen nicht mehr selbst verarbeiten. Eine spezielle Software überträgt alle benötigten Daten zügig von einer zentralen Stelle aus via 5G auf die Brille.
Fertigungsindustrie
Die sogenannten Smart Factories können dank 5G-Datenübertragung die Laufzeiten der Maschinen optimieren. Die Analyse großer Datenmengen ermöglicht es, Wartungs- und Ausfallzeiten zu reduzieren. Dadurch vermeiden die Unternehmen Umsatzausfälle. 5G ist darüber hinaus ein wichtiger Baustein für sogenannte Predictive-Maintenance-Lösungen.
Die vorrausschauende Instandhaltung (Englisch: Predictive Maintenance) ermöglicht eine Zustandsüberwachung von Geräten im Betrieb. Voraussetzung hierfür ist eine umfangreiche Ausstattung der Produktionsanlagen mit moderner IoT-Sensorik. Schlaue Sensoren sind das Rückgrat jeder Predictive-Maintenance-Strategie. Sie sind sowohl miteinander als auch mit einer zentralen Steuerungssoftware verknüpft. Die Signalübertragung erfolgt kabellos mithilfe von 5G-Technik.
Gesundheitsbranche (eHealth)
Mithilfe der fünften Mobilfunkgeneration kann auch die Versorgung von Patient:innen bei einem Klinikaufenthalt zielgerichteter und effizienter stattfinden. Krankenhäuser profitieren von der Digitalisierung in nahezu allen Bereichen. Beispiele dafür sind:
- Mixed-Reality-Anwendungen zur Erleichterung von Diagnose und Behandlung,
- die Überwachung von Patient:innen in Echtzeit
- und der Einsatz von Augmented-Reality-Anwendungen und von spezialisierten Robotern im Operationssaal.
Bereits jetzt arbeitet das Universitätsklinikum Düsseldorf erfolgreich mit einem eigenen 5G-Campus-Netz. Gemeinsam mit Vodafone entstand dort das erste 5G-Klinikum Europas. 5G-Technik gewährleistet eine bessere und schnellere Versorgung von mehr als 100.000 Patient:innen jährlich.
Die Basis in der Uniklinik Düsseldorf sind Echtzeitrechenzentren und eine flächendeckende Ausstattung der Klinikräume mit 5G-Antennen. Damit laufen Diagnose und Datenaustausch so schnell ab wie nie zuvor. Das großflächige 5G-Campus-Netz schafft die Voraussetzung für medizinische Leistungen, die zuvor in dieser Form nicht realisierbar waren.
Logistik
Moderne IoT-Sensoren sind die Basis eines automatisierten Logistikbetriebs. Das 5G-Netzhat die Möglichkeit, große Datenmengen sehr schnell weiterzuleiten. So können Unternehmen detailliert erfassen, an welchem Punkt ihrer internen Logistik sich welche Ware in welchem Augenblick befindet. 5G steuert selbstständig fahrende Transportsystem und Logistik-Drohnen und ermöglicht eine zügige Datenübertragung und -verarbeitung in einer cloudbasierte Logistik-Software.
5G, IoT und Cybersecurity
Wenn die Produktion dank 5G schneller und effektiver ist, verschafft das Ihrem Unternehmen einen echten Wettbewerbsvorteil. Doch wirtschaftlicher Erfolg lockt häufig Kriminelle an, die durch Sabotage und Datendiebstahl an Ihrem Erfolg „mitverdienen“ wollen. Es ist daher essenziell, dass Sie Ihr Netzwerk aus IoT-Geräten ausreichend gegen cyberkriminelle Angriffe absichern.
Cyberkriminelle versuchen auf verschiedene Arten, Ihre Firmen-IT anzugreifen. Häufig erfolgen diese Angriffe mithilfe von Schadsoftware (Englisch: Malware). Botnets und Trojaner sind nur zwei Beispiele für zahlreiche dieser Werkzeuge.
Cyberkriminelle können Ihre IoT-Geräte an mehreren Punkten angreifen. Unter anderem richten sich Angriffe möglicherweise gegen das IoT-Gerät selbst, die App zur Datenverwaltung oder gegen die Firmen-IT.
Expert:innen kritisieren, dass viele Unternehmen sich nicht ausreichend vor potenziellen Angriffen schützen. Ein möglicher Schutz vor Angriffen durch Hacker: ein in sich geschlossenes 5G-Campus-Netzwerk. Wie es funktioniert, lesen Sie im folgenden Abschnitt.
Einsatz von IoT-Geräten im 5G-Campus-Netz
Ein sogenanntes 5G-Campus-Netzwerk ist laut IT-Sicherheitsexpert:innen eine wirksame Maßnahme gegen cyberkriminelle Angriffe – vor allem aufgrund seiner in sich geschlossenen Struktur. Darüber hinaus bietet es jedoch noch viel mehr Möglichkeiten, von denen Ihr Unternehmen profitieren kann.
Eine sehr geringe Latenzzeit, hohe Netzkapazität und zugesicherte Bandbreiten waren bis jetzt vor allem kabelgebundenen Netzen vorbehalten. Aus diesem Grund sind bis heute zahlreiche Maschinenparks, Geräte und deren Sensoren auf diese Art vernetzt. Viele Unternehmen scheuen darüber hinaus die vermeintlich hohen Kosten für den Umstieg auf eine kabellose Verbindung ihrer IoT-Komponenten.
Aber die fünfte Generation des Mobilfunknetzes ändert alles: Die wesentlichen Parameter in 5G-Netzen sind frei konfigurierbar. Haben die Netzbetreiber bestimmte Eigenschaften zugesichert, entstehen völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Vor allem Unternehmen profitieren davon, 5G-Netzwerke flexibel aufteilen und vom öffentlichen 5G-Netz abtrennen zu können.
Sie können Ihr Unternehmen also mit einem lokalen 5G-Campus-Netzwerk ausrüsten. Dieses Netzwerk arbeitet komplett oder teilweise unabhängig vom allgemeinen, frei zugänglichen Mobilfunknetz. Alle in Ihrer Fertigung und Logistik integrierten Sensoren und sonstige IoT-Geräte tauschen Daten über das 5G-Campus-Netz aus oder empfangen Daten aus Ihrer cloudbasierten IT.
5G und das IoT: Diese Vorteile hat die Zusammenarbeit
Wir fassen zusammen: Die Einführung des schnellen Mobilfunkstandards 5G bringt für Unternehmen viele Vorteile mit sich. 5G ermöglicht die komplexe Zusammenarbeit zwischen vielen tausend IoT-Sensoren und der Steuerungssoftware – schnell, sicher und zuverlässig. Die Kombination von 5G und IoT-Technik bringt für Ihr Unternehmen noch weitere Möglichkeiten mit sich:
- Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit von 5G ermöglicht eine minimale Latenzzeit von unter einer Millisekunde.
- Sogenannte Smart Factories können dank schneller 5G-Datenübertragung die Laufzeiten der Maschinen optimieren.
- Die Analyse via 5G übertragener Datenmengen ermöglicht es, Wartungs- und Ausfallzeiten zu reduzieren.
- In der Logistik ermöglicht es 5G, Drohnen und autonom fahrenden Transportfahrzeuge zuverlässig zu steuern.
- Alle Ihrer IoT-Geräte können Daten über ein in sich geschlossenes 5G-Campus-Netz austauschen – oder Daten aus Ihrer cloudbasierten IT empfangen. Dadurch wird Ihre gesamte IoT-Infrastruktur resistenter gegen cyberkriminelle Angriffe.
Quelle:
https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/5g-im-iot-welche-moeglichkeiten-bietet-diese-technologie/