Drahtlose Kommunikation ist in der Industrie kein Novum. Eine Vielzahl von Firmen aus unterschiedlichsten Branchen setzt bereits seit über 15 Jahren für die drahtlose Kommunikation in der Industrie erfolgreich das Industrial WLAN – kurz IWLAN – ein.

IWLAN von Siemens etwa erfüllt mit seinen iFeatures alle in der Industrie 
notwendigen Anforderungen – bis hin zu drahtlosen Safety-Anwendungen. Selbst bei Fahrgeschäften in großen Freizeitparks weltweit ist IWLAN im Einsatz, weil die Sicherheit von Personen dort eine zentrale Rolle spielt, aber die Kommunikation aus wirtschaftlichen Gründen gleichzeitig auch drahtlos erfolgen muss.
Neben WLAN kommt mit 5G nun eine neue Funktechnologie ins Spiel. Der neue Mobilfunkstandard 5G hat das Potenzial, die Digitalisierung mit dem Industrial Internet of Things (IIoT) und Edge-/Cloudcomputing zu revolutionieren. Die deutsche Bundesregierung hat mit der Vergabe einer Industriefrequenz für private 5G-Netzwerke schon die Weichen gestellt. Nun stellt sich die Frage, ob 5G zukünftig WLAN in der Industrie ersetzt oder ob es doch eher auf eine Ko-Existenz hinausläuft.

5G und Wi-Fi 6 im Vergleich bezüglich Komplexität und Infrastrukturkomponenten.

© Siemens

Heute sind bei 5G allerdings noch viele Punkte ungelöst, die WLAN bereits bietet. Es darf auch nicht vernachlässigt werden, dass bei 5G derzeit ein höherer technischer Aufwand notwendig ist und die Implementierung mit einer höheren Komplexität einhergeht. Das führt zwangsläufig zu höheren Kosten.

Am Ende wird immer der Kunde entscheiden, welche Lösung er einsetzt. Eine Industrieapplikation mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) lässt sich mit beiden Lösungen technisch realisieren. Ist allerdings etwa das Thema Safety mit dem Profinet-Standard Profisafe eine zwingende Anforderung, dann kann Stand heute nur ein IWLAN-Netz zum Einsatz kommen. Hier sind die Voraussetzungen für ein Echtzeit-Verhalten schon jetzt erfüllt.

Für Siemens als Anbieter industrieller Kommunikationsnetzwerke ist die industrielle wireless Strategie klar: Investment in Industrial 5G auf Basis stabiler Standards, aber auch weiterhin in die Technologie IWLAN – aktuell mit Wi-Fi 6. Grund ist: Weltweit stehen nicht überall private Industriefrequenzen für 5G zur Verfügung und oftmals lassen sich Anwendungen mit WLAN kostengünstiger lösen. 

Die Pluspunkte von 5G

Smartphone-Nutzer dürften es vor allem lieben, per 5G fast überall Filme in 4K-Auflösung genießen zu können. Die Industrie hingegen erwartet sich weit mehr: Einen Meilenstein zu setzen auf dem Weg zur Industrie 4.0 in den smarten Fabriken! Dank durchgehender Digitalisierung und dem IIoT sollen die Fertigungen flexibler und produktiver werden. Und 5G bietet sich für die Vision an: 5G ist 10- bis 20-mal schneller als das heutige LTE und benötigt im Vergleich pro übertragenem Bit nur ein Tausendstel an Energie. Zudem eröffnen sehr niedrige Latenzzeiten und eine besonders hohe Zuverlässigkeit der Kommunikation der Industrie ungeahnte neue Möglichkeiten.
Jedoch können nicht alle diese Features gleichzeitig in vollem Umfang genutzt werden. Für die Industrie stehen vor allem die Echtzeit-Fähigkeit und Zuverlässigkeit im Fokus, während für Privatnutzer eher die hohen Datenraten interessant sind. Das unterscheidet ein industrielles Anforderungsprofil (Industrial Profile) von einem öffentlichen Profil (Public Profile). 

Das Public Profile ist durch das 3GPP (3rd Generation Partnership Project) heute schon abgedeckt. Das 3GPP ist für die Entwicklung des Mobilfunk-standards zuständig. In der Vergangenheit wurden hier vor allem die Anforderungen, die sich aus dem klassischen Mobilfunk ergaben, berücksichtigt und die Technologie weiterentwickelt. Mit 5G will man nun auch in den industriellen Kommunikationsmarkt eintreten sowie die Anforderungen, die sich etwa aus dem autonomen Fahren ergeben, abdecken. Beim Industrial Profile fehlen noch die für die Industrie wertigen Funktionalitäten wie niedrige Latenzzeiten und ultrahohe Zuverlässigkeit. Diese werden erst mit dem Release 16 des 5G-Standards implementiert. 

Die 3GPP-Standardisierung Release 15 bis 17.

© Siemens

Neben dem Industrial Profile ist eine private 5G-Industriefrequenz für den Einsatz von 5G in der Industrie wichtig. Sie bietet Unternehmen die Möglichkeit, eigene, selbst verwaltete private 5G-Campusnetzwerke aufzubauen. Vorteil ist: Die Unternehmen können diese entsprechend ihrer Anforderungen flexibel anpassen. Zudem haben sie die Datensicherheit komplett in der eigenen Hand.

Deutschland und einige andere Länder haben dies erkannt und geben durch die Bereitstellung privater Frequenzen (in Deutschland 3,7 bis 3,8 GHz) ein deutliches Bekenntnis zur industriellen drahtlosen Kommunikation.
Für den Einsatz von 5G in der Industrie sind sowohl private Frequenzen als auch die Umsetzung des Industrial Profile im 5G-Standard nötig. Daher wird ein ‚echtes Industrial 5G‘ auch nicht vor 2023 zur Verfügung stehen, da die Releases 16/17 hierfür notwendig sind und diese Standardisierung auch noch in entsprechenden Chipsätzen umgesetzt werden muss.