Erklärvideo der 5G-Technologie
Die 5G-Technologie einfach erklärt YouTube

Was versteht man unter Industrial 5G?

5G ist ein Mobilfunkstandard, der je nach Anforderung enorme Bandbreite im Gigabit-Bereich, Echtzeitfähigkeit oder hohe Teilnehmerzahlen bei extrem hoher Zuverlässigkeit und Sicherheit verspricht.

Im Gegensatz zu den vorherigen Mobilfunkgenerationen, wie z. B. 3G und 4G, erfüllt 5G erstmals auch Industrieanforderungen, sodass eine intelligente Wireless-Kommunikation zwischen Maschinen und Anwendungen gewährleistet werden kann. Mit Industrial 5G lassen sich z. B. auch private Netze realisieren, sodass alle Voraussetzungen für eine flexible und zukunftsfähige Netzwerkanbindung in mobilen oder hochflexiblen Einsätzen erfüllt werden können.

Gerade im Bereich Industrie 4.0 findet Industrial 5G seine Zuordnung. Durch sein hohes Maß an Flexibilität, Vielseitigkeit, Nutzbarkeit und Effizienz, wird 5G Industrie 4.0, intelligente Fabriken und das Industrial Internet of Things (IIoT) möglich machen.

Dreieck mit Eigenschaften des Industrial 5G und der Zuordnung einzelner Anwendungsbereiche innerhalb des Dreiecks

Die verschiedenen Eigenschaften von Industrial 5G können je nach Anwendung genutzt werden

Merkmale und Eigenschaften der 5G-Technologie

Industrial 5G bietet dem Nutzer ein Vielfaches an Leistung, verglichen mit den vorherigen Mobilfunkstandards. Neben Merkmalen wie niedrigen Latenzzeiten (Ultra-Reliable Low-Latency Communication, URLLC) hoher Verbindungsdichte (Massive machine type communication, mMTC) und Bandbreite (enhanced Mobile Broadband, eMBB) bietet die Technik auch Eigenschaften wie eine umfassende IIoT-Konnektivität und eine höhere Flexibilität.

Industrial 5G bietet dabei jedoch nicht alle Superlative auf einmal, sondern ermöglicht vielmehr die Zuordnung genau dieser Eigenschaften zu den jeweiligen Anwendungsbereichen sowie eine Zuschreibung individueller Ressourcen in einem privaten 5G-Netz. Es bietet somit ein Dreieck an Funktionen, die je nach Einsatzmöglichkeit genutzt werden können.

Das bedeutet: wo heutzutage aufgrund unterschiedlicher Anforderungen viele verschiedene Funktechnologien (z. B. WLAN, WirelessHART, GSM, LTE usw.) oder auch drahtgebundene Medien zum Einsatz kommen, kann zukünftig ein durchgängiges, privates 5G-Netz eingesetzt werden, das auf die jeweilige Anwendung angepasst wird.

Private Netze – die Chance für die Industrie

Für die Industrie besteht die wesentliche Besonderheit der 5G-Technologie, private Netze aufzubauen und somit die Eigenschaften und Zuverlässigkeit des 5G-Netzwerks selbst steuern zu können. Ein privates Netzwerk ist dabei in Abgrenzung zu einem öffentlichen Netzwerk zu sehen. Deshalb werden sie auch nicht-öffentliche Netze (non-public networks NPN) oder lokale Netzwerke genannt.

Um z. B. eine Fabrikhalle oder ein privates Gelände auszuleuchten, werden bei einem privaten 5G-Netz mehrere Antennen an eine 5G-Basisstation angeschlossen. Damit liegt eine komplett eigenständige Kommunikationsinfrastruktur vor. Die betroffenen Wireless-Geräte verbinden sich dann mit dem selbst aufgebauten Funknetz, statt mit dem öffentlichen Mobilfunknetz.

Die drahtlose Vernetzung in der Fabrikautomation mithilfe eines privaten industriellen 5G-Netzes

Drahtlose Vernetzung innerhalb der Fabrikautomation

Die Vorteile eines privaten Netzes liegen darin, das Unternehmen den Datenverkehr nach Belieben verfolgen, speichern, analysieren, lenken und flexibel konfigurieren können. Es bietet somit einen entscheidenden Vorteil gegenüber bisherigen Funklösungen, die lizenzfreie Funkbänder nach dem Best-Effort-Prinzip nutzen und bei starker Belegung des Funkspektrums Leistungsverluste hinnehmen müssen.

Neben dieser Variante des vollständig isolierten, privaten 5G-Netzes gibt es auch Mischformen, bei denen sich das private Netz und das öffentliche Netz gemeinsame Ressourcen teilen, wie z. B. die Basisstation oder die Netzsteuerungsaufgaben. Auch eine vollkommene Integration der privaten Basisstation in das öffentliche Netz ist möglich. Um in diesem Fall ein Quality-of-Service zu ermöglichen, werden „virtuelle private Netzwerkressourcen“ z. B. durch network slicing oder durch APN realisiert.

Anwendungsbereiche von Industrial 5G

Prinzipiell gibt es unendlich viele denkbare Anwendungen für Industrial 5G. Dank der hohen Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit des Systems können verschiedene Applikationen mit den unterschiedlichsten Anforderungen eingebunden werden:

Übersicht der verschiedenen Anwendungsbereiche von 5G: Infrastruktur, Energie, Prozessautomation und Fabrikautomation
Fabrikautomation
Remote-Service, Elektrohängebahn-Förderer, Steuerung und Überwachung von autonomen Systemen, Konnektivität für mobile Endgeräte, standardisierte Konnektivität für Sensorik, Anbindung von Maschinen und Anlagen in überlagerte Netze
Prozessautomation
Vorbeugende Instandhaltung, Verfolgung von Objekten, Überwachung des Anlagenzustands, Überwachung von Produkten, Augmented Reality, Anlagenvermögensverwaltung, Remote-Service, Feuer- und Gasalarme
Infrastruktur
Überwachung in Wasser-/Abwassernetzwerken, Überwachung und Steuerung in verteilten Verkehrsnetzen, Verkehrssignalisierung, Videoüberwachung (öffentliche Sicherheit)
Energie
Überwachung und Schaltung in verteilten Energienetzen
Logo der 5G Alliance for Connected Industries and Automation

Die 5G-ACIA vertritt die Interessen der Industrie bei der Entwicklung von 5G

Unser Engagement im Bereich Industrial 5G

Phoenix Contact hat gemeinsam mit den Unternehmen Quectel und Ericsson den ersten industriellen 5G-Router für lokale industrielle Anwendungen in einem privaten 5G-Netzwerk entwickelt. Mithilfe dieses 5G-Routers können industrielle Anwendungen, wie Maschinen, Steuerungen und andere Geräte, mit einem privaten 5G-Netzwerk verbunden und so in ihrer Ressourcennutzung, Priorität und ihrem Verhalten koordiniert werden.

Darüber hinaus ist Phoenix Contact Mitbegründer, aktives Mitglied und Board-Member der 5G-ACIA (5G Alliance for Connected Industries and Automation). Dieser Zusammenschluss von Unternehmen ist darum bestrebt, die Interessen der Industrie bei der 5G-Normung und
-Regulierung zu vertreten. Weiterhin hat die 5G-ACIA zum Ziel, technische, regulatorische und geschäftliche Aspekte in Bezug auf Industrial 5G zu diskutieren und zu bewerten.

So geht es weiter mit 5G in der Industrie

Auch wenn schon seit Jahren über 5G gesprochen wird und die Frequenzen in den meisten Ländern inzwischen versteigert wurden, ist das Thema 5G in der Industrie noch lange nicht ausgeschöpft. Denn 5G ist keine Technik, die einmal ausdefiniert ist und anschließend auf den Markt kommt. Vielmehr wird sie in mehreren Schritten bzw. Phasen auf den Markt gebracht, die unterschiedliche Funktionen mit sich bringen.

Die erste Phase begann Ende des Jahrs 2018 mit dem Release 15, die eine hohe Bandbreite zur Verfügung stellte. Der zweite Schritt erfolgte dann durch den Release 16 im Juli 2020 mit der Funktion der hohen Verbindungsdichte. Zuletzt wird vermutlich im Dezember 2021 die dritte Phase erfolgen. Mithilfe des Release 17 werden dann in Zukunft Merkmale wie eine hohe Zuverlässigkeit und eine niedrige Latenzzeit sichergestellt.

Um durchgängige 5G-Lösungen anzubieten und die neuesten Standards so schnell wie möglich in unsere Geräte zu integrieren, kooperiert Phoenix Contact mit 5G-Infrastrukturanbietern. So sind Sie immer auf aktuellem Stand.

Weitere neue Kommunikationstechnologien Durchgängig bis ins Feld kommunizieren

In vielen Gremien und Standardisierungsprojekten entstehen im Moment neue Kommunikationsstandards wie OPC UA, TSN, SPE und 5G. Diese neuen Technologien sind jedoch nicht unabhängig voneinander zu sehen, sondern bilden gemeinsam die Kommunikation der Zukunft.
Als Technologieführer mit mehr als 30 Jahren Erfahrung im Bereich der industriellen Kommunikationstechnik engagiert sich Phoenix Contact in allen wichtigen Standardisierungsgremien. Dort gestalten wir für Sie den neuen, herstellerübergreifenden Kommunikationsstandard für die Automatisierung mit.

Erfahren Sie auf unseren Seiten mehr über die neuen Standards.