Vier Jahre nach seinem Debüt beginnt 5G sich in der Industrie zu etablieren

Da sich die Zeit, die drahtlose Netzwerkdaten dank 5G für den Weg von einem Gerät zu einem Server und zurück benötigen, auf den Bruchteil einer Sekunde verkürzt, können Unternehmen, die mit dieser Mobilfunktechnologie ausgestattet sind, blitzschnelle Entscheidungen auf eine Weise treffen, die mit WLAN oder Kabeln nicht möglich ist. Fabrikroboter können unnötige Notabschaltungen vermeiden, indem sie fehlerhafte Signale unterdrücken, die melden, dass sie einem Mitarbeiter zu nahe gekommen sind. Mit Kameras ausgestattete Mähdrescher könnten während der Fahrt Pflanzenfotos und Bodendaten an KI-Software auf einem Server übertragen und so das punktgenaue Besprühen von Problemstellen auf einem Feld ermöglichen. Ärzte könnten die chirurgische Präzision mit ferngesteuerten Instrumenten verbessern.

„Der Trend geht dahin, dass Unternehmen alles unter ihrer Kontrolle haben möchten“, sagt Christian Müller, Senior Sales and Business Development Manager bei Rohde & Schwarz, dessen Test- und Messgeräte Unternehmen dabei unterstützen, sicherzustellen, dass ihre privaten 5G-Netzwerke dem bevorstehenden Datenansturm standhalten können. „Das sind Beispiele dafür, wohin wir uns entwickeln und wo die Forschung steht.“ Was wir derzeit vor allem beobachten, ist, dass diese Netzwerke installiert werden, um daraus zu lernen. Das alles ist ein großer Spielplatz.“

Vier Jahre nach dem Debüt von 5G befinden sich die meisten Unternehmen noch immer im Experimentiermodus und prüfen den Investitionsnutzen, statt sich vollständig darauf festzulegen. Während weltweit mehr als eine Milliarde Verbraucher 5G-Services nutzen, schöpfen Unternehmen das Potenzial der Technologie noch nicht vollständig aus, um die Arten von latenzarmen, durchsatzstarken und sensorintensiven industriellen Aufgaben auszuführen, für die die Technologie entwickelt wurde. Die Einführung wird durch hohe Kosten, sich weiterentwickelnde Standards, einen Mangel an verfügbaren Geräten und Softwareanwendungen sowie eine komplexe Architektur gebremst, die die Integration der Netzwerke in die IT-Systeme von Unternehmen erschwert.

Nur 21% der 1.325 weltweit vom Beratungsunternehmen EY im vergangenen November befragten Unternehmen gaben an, derzeit in 5G zu investieren, verglichen mit 38%, die in umfassendere Internet-of-Things-Technologien (IoT) investieren, und 65%, die in Robotik und Fabrikautomatisierung investieren. Maschinen, die nach dem neuesten Standard gebaut wurden, sind noch seltener. Laut dem Marktforschungsunternehmen Transforma Insights nutzten Ende letzten Jahres nur 1,1% der Mobilfunk-IoT-Geräte vollwertige 5G-Funktechnologie; bis 2030 wird dieser Anteil jedoch auf über 10% steigen. Lediglich drei von jeweils 10.000 solcher Geräte werden in privaten 5G-Netzen betrieben, die Unternehmen selbst aufbauen und betreiben – eine Zahl, die sich bis Anfang des nächsten Jahrzehnts voraussichtlich um das 21-Fache erhöhen wird.

Transforma-Analyst Matt Hatton merkt an, dass es nach wie vor an branchen- und prozessspezifischen 5G-Anwendungen mangelt. „Im Bereich privater Netzwerke geht es vor allem um Testumgebungen und Pilotprojekte und darum zu sehen, wie sich die Dinge entwickeln“, sagt er. „Unternehmen haben derzeit die Wahl: Entscheiden sie sich für 4G oder für 5G für diese Netzwerke?“ Die meisten Unternehmen bewegen sich noch immer eher im 4G-Bereich.“

Fertigungshalle

Keine Frage, zahlreiche Großunternehmen treiben 5G weiterhin voran.

• John Deere investiert in private 5G-Netzwerke für seine Werke im Mittleren Westen der USA und ist dabei den zusätzlichen Schritt gegangen, 50 MHz eigenes 3,5-GHz-Spektrum an den Standorten dieser Werke zu erwerben und Spezialisten für das Management der Netzwerke einzustellen. Der Hersteller der markanten grünen und gelben Traktoren und Mähdrescher nutzt die Netzwerke hauptsächlich, um Werkzeuge nachzuverfolgen und Daten aus Fertigungslinien zu analysieren, um die Montage zu verbessern. Als Nächstes: Roboter, die mit Menschen zusammenarbeiten können, mit 5G ausstatten.
• Mercedes-Benz arbeitet mit Telefónica Deutschland am Aufbau eines privaten 5G-Netzes für die Automobilproduktion in seiner Factory 56 nahe Stuttgart, Deutschland, die auf einer Produktionsfläche von 215.000 Quadratfuß Luxuslimousinen der S-Klasse und elektrische EQC-SUVs produziert. Es nutzt 5G- und WLAN-Netzwerke, um Fahrzeuge am Band zu verfolgen und gleichzeitig Produktionsdaten auf den Geräten der Mitarbeiter und auf großen Displays anzuzeigen.
• Der Finanzdienstleistungsriese Black Rock arbeitet mit Verizon an einem privaten 5G-Netzwerk für seinen Hauptsitz in Hudson Yards in Midtown Manhattan zusammen, um hohe Geschwindigkeiten und geringe Latenzzeiten für mobile Anwendungen auf seinem Trading Floor zu nutzen, darunter auch Anwendungen, die Augmented/Virtual Reality einsetzen.
• Ford stattet das Werk in Dearborn, Michigan, in dem der elektrische Pickup F-150 Lightning gefertigt wird, mit einem 5G-Netzwerk aus, damit Mitarbeitende an der Produktionslinie Mobilfunk-verbundene Tablets verwenden können, um Informationen zu Materialbeständen und Gerätestatus abzurufen und Komponenten von in Produktion befindlichen Trucks mit ihren Smartphones zu scannen. Das Unternehmen installierte außerdem in seinem Werk in Dunton, Großbritannien ein 5G-Netzwerk, um die halbe Million Datenpunkte pro Minute zu verwalten, die durch die rund 1.000 Schweißnähte generiert werden, die Batterie und Motoren eines Elektrofahrzeugs erfordern.
• Der Flughafen Frankfurt errichtet ein großes 5G-Netzwerk, um autonome Fahrzeuge auf dem Vorfeld zu steuern und Flughafeneinrichtungen mit kamerabestückten Robotern und Flugdrohnen zu überwachen.

Reichlich fruchtbarer Boden für 5G

Die hohen Datenübertragungsraten und die geringe Round-Trip-Latenz von 5G (jeweils mindestens fünfmal besser als bei 4G) sowie die beworbene Fähigkeit, bis zu 1 Million Geräte pro Quadratkilometer zu unterstützen, machen 5G ideal für autonome Fahrzeuge in Fabriken und Häfen oder für Produktionsprozesse, die unmittelbar auf Signale von Software reagieren.

Harbor Research, ein Marktforschungs- und Beratungsunternehmen in Denver, sieht aussichtsreiche Märkte für 5G-Netzwerke nicht nur in Schwerindustriebetrieben, Handelsräumen und Häfen, sondern auch auf Öl- und Gasplattformen, an Pipelines, in vernetzten Autos und in der robotergestützten Chirurgie. Die geringe Latenz von 5G macht die Technologie besonders attraktiv, wenn Fahrzeuge oder Roboter ferngesteuert oder gelenkt werden müssen.

Immer mehr Unternehmen werden damit beginnen, private 5G-Netzwerke für Szenarien aufzubauen, in denen stark steigende drahtlose Datenmengen das Hochladen auf Server über öffentliche Netzwerke zu teuer machen, sagt Allen Proithis, CEO von GXC, einem Startup aus Austin, Texas. GXC, finanziert von BMW und Intel, baut drahtlose Netzwerke auf für Lagerhäuser, landwirtschaftliche Betriebe und andere Standorte. Einige Landmaschinen sind „wie Server im Wert von mehreren Millionen Dollar, die Daten am Netzwerkrand generieren“, merkt Proithis an. In Lagerhäusern müssen Elektrostapler in Umgebungen betrieben werden, in denen WLAN häufig ausfällt und die Kosten für Glasfaserkabel zu hoch sind. „Dort beginnt 5G, seine Stärken auszuspielen“, sagt er.

Doch der Mangel an 5G-fähigen Endgeräten und deren hoher Preis im Vergleich zu Geräten früherer Generationen haben die Entwicklung gebremst. „Im Laufe des nächsten Jahres wird es immer mehr für diese Anwendungsfälle mit niedriger Latenz geben“, sagt Proithis. „Kunden möchten nicht, dass diese Daten im öffentlichen Netzwerk sind.“

Auch Telekommunikationsanbieter profitieren, wenn Automobilhersteller, Hafenbetreiber und andere Unternehmen Kapazitäten in ihren öffentlichen 5G-Netzen mieten, statt eigene Netze aufzubauen. Die überzeugendsten Funktionen von 5G – einschließlich der Möglichkeit für Carrier, Geschäftskunden dedizierte, sichere Bereiche ihrer Netzwerke, sogenannte Slices, anzubieten – hängen jedoch davon ab, dass Carrier 5G-Equipment nicht nur im Funkzugangsnetz einsetzen, das Geräte verbindet, sondern auch im Netzwerkkern, der Services und Teilnehmer verwaltet. Diese Entwicklung wird als 5G „Standalone“ bezeichnet und steckt noch in den Kinderschuhen.

Abwartemodus

Die meisten Unternehmen nehmen eine abwartende Haltung ein. „Wir sprechen schon seit fünf bis sieben Jahren über 5G, aber die Infrastruktur war nicht verfügbar und der ROI ist nicht gegeben“, sagt Harry Pascarella, Analyst bei Harbor. „Das hat zu einer deutlich langsameren Einführung geführt, als irgendjemand erwartet hatte.“

Laut Transforma Insights können 5G-Funkmodule jeweils mehr als 100 US-Dollar kosten, verglichen mit weniger als 20 US-Dollar für 4G-Long-Term-Evolution-(LTE-)Funkmodule und weniger als 1 US-Dollar für WLAN. Eine private 5G-Bereitstellung kann über ihre gesamte Lebensdauer bis zu 1 Million US-Dollar kosten – doppelt so viel wie bei 4G.

Viele der von Rohde & Schwarz und GXC hervorgehobenen IoT- und Connected-Vehicle-Funktionen kommen mit dem aktuellen Release 16 der 5G-Spezifikation gerade erst auf den Markt. Weitere branchenfreundliche Funktionen müssen auf nachfolgende Releases warten, darunter eine Reihe von Erweiterungen in Release 18 mit der Bezeichnung „5G Advanced“.

Von den Unternehmen, die ein privates Mobilfunknetz auf Basis von 5G statt früherer Mobilfunktechnologien eingeführt haben – oder dies in den nächsten zwei Jahren planen –, nannten 78% schnellere Konnektivität, 68% höhere Zuverlässigkeit und 56% die Möglichkeit, mehr Geräte zu verbinden. Dies geht aus einer im vergangenen Jahr vom Marktforschungsunternehmen IDC durchgeführten Umfrage unter 415 Unternehmen hervor.

Goldene Gänse jagen

Telekommunikationsanbieter müssen die Hunderte von Milliarden US-Dollar, die sie für 5G-Spektrum und Netzwerk-Upgrades ausgegeben haben, durch eine schnellere Einführung von industriellem 5G amortisieren und zugleich vermeiden, dass sich das, was mit 4G geschah, vor einem Jahrzehnt wiederholt: Damals gaben sie viel Geld für Frequenzlizenzen und Equipment-Upgrades aus, mussten dann jedoch zusehen, wie Unternehmen wie Netflix, Google und Meta’s Facebook die Früchte ernteten.

Lediglich 40 Mobilfunkbetreiber weltweit testeten oder implementierten Ende Februar 5G in ihrem öffentlichen Core-Netzwerk – von insgesamt 523 Betreibern, die in 5G-Lizenzen, -Implementierungen oder -Tests investieren, so ein Bericht der Branchenorganisation Global Mobile Suppliers Association.

Wenn Telekommunikationsanbieter die Einführung von vollwertigem 5G beschleunigen – mit einem Netzwerkkern zur Richtlinienverwaltung und einem Funkzugangsnetz zur Geräteanbindung nach dem neuesten Standard –, könnte dies mehr Softwareanbieter dazu bewegen, Anwendungen für die Industrie zu entwickeln. „Niemand möchte investieren und sich festlegen, bevor er Bewegung auf der anderen Seite sieht“, sagt Andrew De La Torre, Group Vice President bei Oracle Communications. „Die Branche ist nervös, weil der „goldene Gans“-Use Case fehlt.“ Mit 5G versuchen wir, ein völlig neues Ökosystem aufzubauen.“

Oracle entwickelt 5G-fähige Apps für die Polizei und andere Einsatzkräfte,

Bau- und Ingenieurunternehmen sowie Restaurants und für die vorausschauende Wartung von Energie- und Wasseranlagen. Außerdem evaluiert es Anwendungsfälle für 5G in medizinischen Geräten und bei der Videoüberwachung von Patienten. Im April gab Oracle bekannt, mit dem irischen Unternehmen Druid Software zusammenzuarbeiten, um dessen Plattform für den Aufbau privater 5G-Netzwerke auf Oracle Cloud Infrastructure auszuführen. „Es ist noch zu früh, die Totenglocke für 5G zu läuten“, sagt De La Torre. „Alle ringen die Hände und sagen, dass nichts passiert.“ Entspann dich.

Die Grundlage für die Killer-App schaffen

Laut dem Beratungsunternehmen Deloitte werden voraussichtlich rund 200 Mobilfunkanbieter bis Ende dieses Jahres in 5G-Standalone-Netzwerktests und -Bereitstellungen (PDF) investieren – doppelt so viele wie im Vorjahr.

Version 17 der 5G-Spezifikation, die ebenfalls bis Jahresende auf den Markt kommen wird, wird die Kommunikationslatenz weiter senken und Entwicklern damit einen zusätzlichen Anreiz bieten, 5G-fähige IoT-Anwendungen zu entwickeln. „Dann wird es bei Unternehmen wirklich durchstarten“, sagt Jason Leigh, Analyst bei IDC, und fügt hinzu, dass die Mobilfunkbranche „eine Killer-App braucht, die den Unterschied zwischen dem LTE- und dem 5G-Erlebnis verdeutlicht.“

Release 18, das 2025 erscheinen soll, wird 5G Advanced-Funktionen umfassen, die Energie sparen und die Datenerfassung bei der Durchführung von Machine-Learning-Analysen über 5G-Netzwerke verbessern.

Die 5G-Spezifikationen für die Releases 17 und 18 umfassen außerdem eine „Reduced Capability“-Technologie namens RedCap, mit der sich der Preis von 5G-IoT-Geräten um die Hälfte oder mehr senken lässt, während sie weniger Energie verbrauchen und höhere Datenraten bieten als Mobilfunknetze früherer Generationen.

Bis Ende des Jahrzehnts könnte die nächste Generation der drahtlosen Kommunikationstechnologie, 6G, auf den Markt kommen und eine Latenz nahe null ermöglichen. 6G könnte es Robotern ermöglichen, ohne menschliches Eingreifen miteinander zu kommunizieren, mehr Touchscreens durch Sprachdiktat zu ersetzen und fortschrittlichere tragbare Gesundheitsgeräte zu unterstützen, die Vitalparameter erfassen.

Meantime, 5G spending is picking up and network performance is improving, encouraging companies staking much of their business on its expansion. “We’re seeing the first networks that are really in operation,” says Rohde & Schwarz’s Müller. “It’s coming slowly, step by step.”

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