INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2021

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IM DIALOG 1, 2, 3, 4, … 5G GENERATION DIE (R)EVOLUTION DES MOBILFUNKSTANDARDS Kaum ein Technologiethema hat in jüngster Vergangenheit so viel mediale Aufmerksamkeit erfahren wie die Einführung von 5G-Netzwerken. Die Erwartungshaltung an den neuen Standard für Funknetzwerke ist hoch – nicht nur beim privaten Anwender, sondern insbesondere in der Industrie. Was die 5G-Technologie für Unternehmen aus dem Bereich der Automatisierungstechnik so attraktiv macht und mit welchen Visionen sie sich der Thematik nähern, erklären Dr.-Ing. Christian Bauer, Dr. Werner Thoren und und Benedikt Rauscher. Wie erklären Sie sich das große öffentliche Interesse am Thema 5G-Netzwerke? RAUSCHER: Ich denke, hier kommen verschiedene Phänomene zusammen. Wir leben im Zeitalter der Digitalisierung und des Internets der Dinge. Themenkomplexe, die mit diesem Megatrend verknüpft sind, erfahren beinahe automatisch eine rege Verbreitung in den Medien. Unternehmen und Privatanwender erwarten ständig Neuerungen und Weiterentwicklungen. THOREN: Smartphones und mobile Endgeräte gehören heute zum Standard, um zu jedem Zeitpunkt von jedem Ort aus auf Angebote, Informationen oder Dienste zum Beispiel zur Navigation zuzugreifen – wer liest denn heute noch eine Landkarte oder einen Stadtplan? Nicht zu vergessen ist auch die soziale Kontaktpflege über jegliche Distanz. 5G verspricht hier eine neue Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit. BAUER: Hinzu kommt, dass gerade im deutschen Markt die Versteigerung der Frequenzen an die Telekommunikationsunternehmen und die dort erzielten Preise großflächig medial begleitet wurden. Wer in der Tageszeitung liest, dass gerade ein regelrechtes Wettbieten mit Milliardenbeträgen stattfindet, entwickelt natürlich ein begründetes Interesse und fragt sich: „Was ist dabei für mich als Endanwender drin, warum werden hier solche Summen investiert?“ Welche Erwartungen dürfen private Anwender denn haben? THOREN: Der häufigste Wunsch dürfte der nach einer höheren Datenrate sein. 5G kann im Download Übertragungsraten von bis zu 20 Gbit/s erreichen. Dadurch eröffnen sich beim Media- Streaming und der virtuellen, erweiterten Realität ganz neue Möglichkeiten und das auch an Hot-Spots mit vielen Nutzern gleichzeitig. BAUER: 5G gliedert sich in drei sogenannte „Service Modes“, anhand derer sich die Vorteile der neuen Technologie sehr gut erklären lassen. Die eben angesprochenen extrem hohen Datenübertragungsraten fallen unter den Begriff „eMBB“ – kurz für „enhanced Mobile Broadband“. Die Effekte der beiden anderen Service Modes, uRLLC und mMTC, sind für den Endanwender vielleicht nicht so direkt erlebbar wie eMBB, werden seinen Alltag aber mittelbar ebenfalls beeinflussen. RAUSCHER: „uRLLC“ bzw. „Ultra Reliable Low Latency Communication“ beschreibt die Hochverfügbarkeit von 5G, die gerade für sicherheitskritische Anwendungen im Bereich der Prozessindustrie relevant ist. „mMTC“ bezeichnet hingegen die sogenannte „massive Machine Type Communication“, also die feinmaschige Kommunikation von Maschinen bzw. deren Komponenten über enorm viele Verbindungen auf engem 56 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/06 www.industrielle-automation.net

IM DIALOG in diesem Kontext mehr um einen Kommunikations- als einen bloßen Mobilfunkstandard. RAUSCHER: Die aktuell gängigen Mobilfunkstandards sind für Industrieanwendungen nur mittelfristig eine Lösung. Das häufig verwendete GSM verbraucht beispielsweise beim Herstellen der Verbindung mehr Energie als beim Senden der eigentlichen Daten. Das zieht besondere Herausforderungen für die Stromversorgung eines batteriebetriebenen Sensors nach sich. Mit 5G werden wir bei Pepperl+Fuchs künftig einen ganz anderen Spielraum haben, funkbasierte Sensorlösungen zu entwickeln, die mit geringen Zykluszeiten Daten via Mobilfunknetzwerk übertragen. Ist diese Entwicklung Richtung Industrieanwendung ein Selbstläufer? RAUSCHER: Dass sich 5G in diese Richtung entwickelt hat, ist kein Zufall, sondern das Ergebnis des erfolgreichen Zusammenschlusses vieler Parteien. Wie kein Mobilfunkstandard zuvor Raum – etwa im Gefüge einer hochautomatisierten Fabrik. Der Endanwender kommt bei diesen beiden Service Modes also eher mit den industriellen Erzeugnissen als mit dem Mobilfunkstandard 5G in Kontakt. Wie ist dieser starke Fokus auf die Industrie historisch einzuordnen? Bruch oder logische Entwicklung? THOREN: Betrachtet man die Entwicklung der Mobilfunkstandards seit Anfang der 80er-Jahre, stellt man fest, dass wir jetzt den nächsten Schritt einer Evolution in einer zunehmend digitalisierten Welt sehen: 1G-Netzwerke dienten ausschließlich der analogen Sprachübertragung, 2G konnte zusätzlich bereits SMS und MMS übertragen. Mit 3G kamen Videoübertragung und das mobile Internet hinzu, 4G ergänzte dies um Echtzeit-Audio und HDTV. 5G bietet die Erweiterungen, die die Digitalisierung in der Industrie vorantreiben werden. BAUER: Die genannten Standards vernetzten die Menschen. 5G hingegen wird erstmals die Maschinen im großen Umfang miteinander vernetzen – im Auftrag des Menschen. Das Stichwort hier lautet M2M, also „Machine to Machine Communication“. Die Einführung von 5G kann also auch als ein revolutionärer Schritt in der Evolution der Funknetzwerke im industriellen Umfeld betrachtet werden. Es handelt sich dabei insbesondere DIE AKTUELL GÄNGIGEN MOBILFUNKSTANDARDS SIND FÜR INDUSTRIEANWENDUNGEN NUR MITTELFRISTIG EINE LÖSUNG. MIT 5G WERDEN WIR KÜNFTIG EINEN GANZ ANDEREN SPIELRAUM HABEN, BEISPIELWEISE UM FUNKBASIERTE SENSORLÖSUNGEN ZU ENTWICKELN, DIE MIT GERINGEN ZYKLUSZEITEN DATEN VIA MOBILFUNKNETZWERK ÜBERTRAGEN. Benedikt Rauscher, Manager Globale IoT-Projekte beim Sensorikspezialisten Pepperl+Fuchs in Mannheim www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2021/06 57