Teil 1 der 5G-Serie

Schlüssel zur ‚Fabrik von morgen‘?

4. Februar 2021, 9:31 Uhr | Meinrad Happacher

5G kann bei der Digitalisierung von Fertigungsprozessen zukünftig eine Schlüsselrolle spielen. Welche Voraussetzungen dazu geschaffen werden müssen, behandelt diese Artikelserie. Der erste Teil behandelt Eigenschaften von 5G und typische Anwendungsmöglichkeiten in der Fertigung.

Die fünfte Generation des Mobilfunk-Standards bietet neben der viel beachteten Mobilfunkanwendung mit erhöhter Datenrate Dienste für andere Einsatzbereiche an – darunter auch zum Betrieb von Campus-Netzen in Bereichen der Fertigungsindustrie. Die wichtigsten Dienste sind:

• eMBB (enhanced Mobile Broadband) ist die Weiterentwicklung von 4G hinsichtlich erhöhter Datenrate und damit etwa für Videostreaming oder Augmented Reality geeignet.

• mMTC (massive Machine Type Communications) ermöglicht Anwendungen mit besonders vielen Sensoren an einer Basisstation. Hierfür stehen die Begriffe Industrie 4.0 oder IoT.

• uRLLC (ultra Reliable Low Latency Communication) ermöglicht besonders kurze Latenzzeiten bei gleichzeitig sehr hoher Verfügbarkeit. Einsatzbereiche sind daher die Fertigungsautomatisierung oder fahrerlose Transportsysteme. Diese 5G-Klasse ist besonders interessant für den Aufbau von Netzen auf firmen-eigenen Geländen (Campus-Netze) mit eigenen Basisstationen und 100 MHz exklusivem Frequenzbereich im 3,7- bis 3,8-GHz-Band, der nicht an die Mobilfunkbetreiber vergeben wurde. Damit können Unternehmen eigene 5G-Netze zur Optimierung ihrer Prozesse betreiben, wie zum Beispiel die Vernetzung Führerloser Transport-Systeme (FTS).

Das hier beschriebene Projekt nutzte den 5G-Industry Campus Europe mit der 5G-Technologie von Ericsson am Campus Melaten der RWTH Aachen. Der 5G-Industry Campus Europe wird betrieben vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und gefördert vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).

Funktionale Sicherheit mit 5G

5G-Anwendungsfälle in einer Fertigung mit Forderung nach funktionaler Sicherheit lassen sich in Klassen einteilen. Die nachfolgend dafür vorgestellten vier Use-Case-Klassen wurden durch Literatur-Recherchen, Befragung von Anbietern entsprechender Gerätetechnik sowie in Gesprächen mit an moderner Kommunikation interessierten Unternehmen identifiziert und in die vier Klassen Zustandsüberwachung, Standortübergreifendes Tracking & Trace, Mobile Fahrzeuge (Roboter) sowie Infrastruktur-Nachrüstungen aufgeteilt.