Wie weit ist das Industrial 5G bereits in der Industrie vorgedrungen?

5G in der Industrie ist gerade auf dem Weg von der Theorie in die Praxis. Während in den letzten Jahren der Hauptfokus auf der Grundlagenarbeit, Standardisierung und Erprobung gelegen hat, geht es jetzt primär um den Aufbau eines zugehörigen Ökosystems, die Entwicklung entsprechender Produkte und Lösungen und damit verbunden auch sukzessive die Umsetzung 5G-basierter Anwendungsfälle in der Praxis. Die 5G-ACIA als weltweit führende Industrieallianz für das Thema Industrial 5G hat diese Entwicklungen von Anfang an aktiv vorangetrieben und gestaltet und spielt nun auch bei der breiten Marktentwicklung eine zentrale Rolle.

Ist die Technik schon in der Breite vorhanden, um 5G-Netze in der Industrie aufzubauen?

Viele wichtige Grundlagen sind bereits vorhanden. So sind beispielsweise private 5G-Netze, die von Unternehmen selbst oder mit Partnern aufgebaut und betrieben werden können, mittlerweile Stand der Technik und in mehr und mehr Ländern wird diese Entwicklung auch durch regulatorische Änderungen entsprechend unterstützt. Zudem gibt es eine stetig wachsende Anzahl an optimierten Netzwerkinfrastrukturlösungen, die speziell auf die Bedürfnisse der Industrie angepasst worden sind, beispielsweise was die Integrierbarkeit in bestehende IT-Infrastrukturen, aber auch die einfache Handhabbarkeit anbelangt. Darüber hinaus wächst die Anzahl verfügbarer Endgeräte kontinuierlich an, was insbesondere auch industrietaugliche Router mit einschließt, die eine recht einfache Nachrüstung bestehender Anlagen und Systeme ermöglichen.

Für welche Unternehmen ist der Einsatz von 5G in ihrer Produktionsumgebung sinnvoll?

Im 5G-Standard konnten dank der intensiven Arbeit der 5G-ACIA und ihrer Mitglieder viele wichtige Funktionalitäten standardisiert werden, die speziell die Bedürfnisse industrieller Anwendungen adressieren. Dies reicht von der Unterstützung latenz- und echtzeitkritischer Anwendungen über die Integration von 5G mit TSN bis hin zu hochgenauen Positionierungsverfahren basierend auf der 5G-Netzwerkinfrastruktur. Die spezifizierten Funktionen werden nun nach und nach in den Chipsätzen und Infrastrukturkomponenten implementiert, sind aber noch nicht alle vollumfänglich verfügbar. Stand heute eignet sich 5G daher besonders gut zur effizienten Realisierung einer guten Netzwerkabdeckung (mit in der Regel deutlich weniger Funkzugangspunkten als dies bei Technologien wie WiFi erforderlich wäre) sowie einer hochzuverlässigen Kommunikation mit ausgeklügeltem QoS-Management zur Unterstützung ganz unterschiedlicher Anwendungen über dieselbe Infrastruktur. Auch erste TSN-Features sind bereits verfügbar. Wir sehen daher aktuell insbesondere Großunternehmen als Early Adopter sowie Unternehmen, die vor der Aufgabe stehen, große oder schwierige Bereiche funktechnisch zuverlässig auszuleuchten, wie z.B. in Häfen, dem Bergbau, der Prozessindustrie, etc. Perspektivisch gehen wir aber unverändert davon aus, dass 5G in nahezu allen Branchen und Industriezweigen eine zentrale Rolle spielen wird.

5G gilt gemeinsam mit TSN und OPC UA als Schlüsseltechnologie hin zu einer vollumfänglich vernetzten Wertschöpfungskette. Wie ist der aktuelle Stand bei der Verknüpfung der Standards?

5G, TSN und OPC UA sind in der Tat drei wesentliche Schlüsseltechnologien auf dem Weg zu Industrie 4.0 und ich würde noch Edge Computing, Digital Twins sowie AI/ML der Vollständigkeit halber hinzufügen. Innerhalb der 5G-ACIA haben wir uns mit allen Bausteinen intensiv beschäftigt und dabei insbesondere auch entsprechende Integrationsaspekte ausführlich beleuchtet. Ein Teil dieser Arbeiten wurde auch in öffentlich verfügbaren White Paper zusammengefasst und ist in entsprechende Standardisierungsbeiträge gemündet. 5G unterstützt beispielsweise nativ wichtige TSN-Funktionen bzw. Standards, wie z.B. IEEE 802.1AS für die Zeitsynchronisation sowie IEEE 802.1Q für eine Verkehrspriorisierung. Von einer Anwendung aus betrachtet kann ein komplettes 5G System somit wie ein logischer TSN-Switch erscheinen, was natürlich eine sehr einfache Integration eines solchen „TSN-over-5G“-Systems ermöglicht. Bei OPC UA hat die 5G-ACIA sehr eng und konstruktiv mit der OPC Foundation zusammengearbeitet, um ebenfalls spezifische Integrationsaspekte zu adressieren. Auch hier können die verschiedenen Technologien sehr gut miteinander verknüpft werden.

Welche konkreten Use Cases bzw. Testbeds bestehen bereits und welche zeigen Sie den Besucher*innen der SPS?

Innerhalb der 5G-ACIA gibt es bislang mehr als 10 verschiedene Testbeds, die verschiedene Anwendungsbereiche von der Robotik über die Halbleiterfertigung bis hin zur Anwendungen in der Intralogistik adressieren. Darüber hinaus haben die Testbeds verschiedene technologische Schwerpunkte, wie z.B. 5G-basierte Indoor-Lokalisierung, TSN-Unterstützung, Open RAN, etc. Abgesehen davon gibt es aber natürlich noch sehr viele eigenständige Testbeds, die von einzelnen Mitgliedern oder auch anderen Unternehmen aufgebaut und betrieben werden. Auf der SPS können sich interessierte Besucher bei der 5G-ACIA über den aktuellen Stand der Dinge bezüglich unserer Testbeds, aber auch der sonstigen Aktivitäten, informieren.

5G-ACIA feiert in diesem Jahr fünfjähriges Bestehen. Welche Meilensteine konnten bisher erreicht werden?

Wir haben in der Tat im April unser fünfjähriges Bestehen gefeiert und schauen auch mit etwas Stolz auf das bislang Erreichte zurück. Nachdem wir 2018 mit 26 Gründungsmitgliedern gestartet sind, hat sich die 5G-ACIA in kürzester Zeit zur weltweit führenden Organisation für Industrial 5G entwickelt und hat mittlerweile mehr als 100 Mitglieder aus aller Welt, die nahezu die komplette Wertschöpfungskette abbilden. Alleine die Tatsache, dass wir zwischen der OT-Industrie und ICT-Industrie zahlreiche Brücken bauen und eine gemeinsame Sprache etablieren konnten, ist ein voller Erfolg. Dasselbe gilt für die Entwicklung der privaten 5G-Netze und die starke Berücksichtigung industrieller Anwendungsfälle und Anforderungen in der Standardisierung bei 3GPP. Gleichzeitig sind wir noch nicht ganz am Ziel und wir arbeiten nach wie vor mit Hochdruck an unserer Mission – nämlich 5G in der Industrie umfassend zu etablieren und damit Industrie 4.0 auf die nächste Stufe zu heben.

Mit welchen Herausforderungen beschäftigen Sie sich im Moment? Wo hakt es?

Wie bereits kurz erwähnt dreht sich derzeit sehr viel um den Aufbau eines nachhaltigen Ökosystems und den erfolgreichen Übergang von der Theorie in die Praxis. Wir planen unter anderem gerade, so genannte '5G-ACIA Ambassadors' in verschiedenen Regionen um den Globus zu etablieren, um noch stärker in den Austausch mit den Anwendern vor Ort zu treten und generell das Thema 5G und die damit verbundenen Chancen den Anwendern kompakt und zielgruppengerecht näher zu bringen. Um dies zu unterstützen, arbeiten wir intern gerade auch an einer Methodik zur Ermittlung des „Business Values“ von Industrial 5G in der Praxis. In technischer Hinsicht beschäftigen und zurzeit unter anderem Themen wie „NR RedCap“, der so genannte „Reduced Capability“-Modus von 5G, der bspw. spezielle für industrielle Sensoren und Aktuatoren interessant ist, die Verwendung von 5G für Anwendungen im Bereich der maschinellen Bildverabeitung, sowie die Integration von 5G mit DetNet. DetNet steht für „Deterministic Networking“ und ist zu einem gewissen Grad mit TSN vergleichbar, allerdings auf Layer-3 und nicht Layer-2 des Protokollstacks angesiedelt.

Welche konkreten Ergebnisse können in den nächsten 12 Monaten erwartet werden?

Neben weiteren interessanten und aufschlussreichen White Paper zu verschiedenen Themen wollen wir zunehmend die Marktentwicklung und das stetig wachsende Ökosystem analysieren und entsprechende Einblicke darin ermöglichen. Zudem planen wir wie angedeutet eine Stärkung der weltweiten Präsenz, z.B. sind größere Veranstaltungen in Taipei, Austin, Peking, aber auch Frankfurt geplant. Das Wichtigste ist aber sicherlich, die erfolgreiche Markteinführung von Industrial 5G in der Breite zu unterstützen und zu begleiten, damit sich vom Großunternehmen bis zu den kleinen und mittelständischen Unternehmen alle die Vorteile von Industrial 5G zunutze machen können und die 5G-ACIA wird hierfür klar die wichtigste Adresse bleiben, um sich aus erster Hand zu informieren.

5G-ACIA auf der SPS 2023: Halle 3, Stand 331