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Private 5G-Netze

07. Juli 2020, 09:25 Uhr   |  Meinrad Happacher

Private 5G-Netze
© iStock

Einige Unternehmen planen bereits den Aufbau von eigenen privaten 5G-Netzen. Diese müssen im vorhandenen Kommunikationsumfeld integriert, abgenommen und gewartet ­werden. Die Rahmenbedingungen sind bereits festgelegt. Erste Test- und Monitoring-Lösungen sind bereits verfügbar.

Derzeit bauen Mobilfunknetzbetreiber weltweit ihre Netze für 5G aus. Der neue Mobilfunkstandard bringt nicht nur höhere Datenraten für Smartphone-Besitzer, sondern bietet auch Spezifikationen für spezielle Anwendungen im Internet der Dinge, für das autonome Fahren sowie für den Smart-Factory-Bereich.  Diese Techniken eignen sich auch für lokale private Funknetze, etwa für das Fertigungsnetz von Unternehmen. 

Der Nutzen von privaten 5G-Netzen

In modernen produzierenden Betrieben fallen schon heute hohe Daten-mengen an, deren Auswertung im Zuge der Digi­talisierung immer wichtiger wird. Vor allem die Notwendigkeit, die Produktionslinie flexibel zu gestalten und jederzeit neu konfigurieren zu können, erfordert eine zuverlässige drahtlose Kommunika­tion. Besonders vorteilhaft ist das zum Beispiel, wenn dort Automatic Guided Vehicles (AGV) im Einsatz sind. Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere Appli­kationen wie abgesetzte Human Machine Interfaces (HMI) oder automatisierte ­Software Updates von beweglichen, beispielsweise rotierenden Maschinen. Für all diese Anwendungen ist eine zuver­lässige und sichere Kommunikation Grundvoraussetzung. Ein Inhouse-Kommunikationsnetz, gegebenenfalls basierend auf einem störungsfreien privaten Spektrum, bietet hier die notwendige Zuverlässigkeit.  

Spektrum für private Netze

Einige Länder wie UK und Japan haben bereits ein lokales Spektrum für Industrieanwendungen vergeben, viele andere ziehen dies in Erwägung. In Deutschland können seit dem 21. November 2019 Unternehmen sowie land- und forstwirtschaftliche Betriebe bei der Bundesnetzagentur ein lokales Spektrum im Bereich von 3,7 bis 3,8 GHz beantragen. Gegen eine Gebühr wird ihnen dann für die beantragte Dauer ein privates Spektrum zugeteilt. Die Nutzung dieses Frequenzbandes ist aber nicht zwingend notwendig. Die öffentlichen Betreiber bieten mit Hilfe der sogenannten Network-Slicing-Technologie auch ihr Spektrum zur Nutzung für lokale industrielle Anwendungen oder Campusnetzwerke an. Damit stehen in Deutschland sowohl die Frequenzbänder der öffentlichen Betreiber als auch das private Spektrum von 3,7 bis 3,8 GHz zur Verfügung.

Die Netzvarianten

Für die Planung eines privaten 5G-Netzwerkes ist es entscheidend, ob es sich um ein reines Indoor-Netz oder um ein Outdoor-Netz handelt. Unter einem Indoor-Netz versteht man die Versorgung durch eine Kommunikations-technologie innerhalb eines Gebäudes oder Gebäudekomplexes. Besteht der Anspruch einer guten Abdeckung mit Funksignalen, zum Beispiel zur Steuerung von Maschinen einer Produktionslinie, so bietet sich eine dedizierte Indoor-Implementierung eines Kommunikationsnetzes an. Dies lässt sich heute schon teilweise über WLAN-Verbindungen erreichen. Kommunikationsnetze wie LTE oder 5G können in gleicher Weise eingesetzt werden und eignen sich vor allem für Anwendungen, bei denen Mobilität und kurze Latenzzeiten im Mittelpunkt stehen. Beides sind wichtige Kriterien für den Einsatz von AGVs oder Maschinensteuerungen.
Outdoor-Netze umfassen dagegen die Versorgung eines spezifischen Gebietes. Im Fall von Industrie 4.0 kann dies ein größeres Firmengelände, ein Industriegebiet oder sogar ein ganzer Stadtbezirk sein. Die Planung eines Outdoor-Netzes ist aufwendiger und kann die Indoor-Versorgung von Gebäuden mit einschließen. Zudem muss die Koexistenz mit weiteren Kommunikationsnetzen in der Region betrachtet werden. 

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1. Private 5G-Netze
2. Die wichtigsten Parameter
3. Größte Herausforderungen

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