Die Zukunft braucht schnelle Daten – nur so lassen sich die Versprechen der Digitalisierung in die Tat umsetzen. Die große Hoffnung liegt auf dem kommenden Kommunikationsstandard 5G.
Von der Zukunft der Produktion hat VDE-Präsident Gunther Kegel ein klares Bild: Künftig wird eine viel größere Zahl an Sensoren als heute mit dem Netz verbunden sein. „Diese smarten Sensoren müssen im Sinne einer Schwarmintelligenz einfache Signale so miteinander abgleichen, dass die Informationen in Echtzeit – innerhalb von Millisekunden – zu einem Gesamtmesswert verdichtet werden. So werden aus Daten Informationen, die der Anlage zur Verfügung gestellt werden.“ Kegel nennt dies die zweite Stufe von Industrie 4.0. Um diese zu erreichen, reichen aber die aktuellen Netzwerktechnologien nicht aus. Gefordert sind deutlich höhere Geschwindigkeiten bei der Datenübertragung beziehungsweise signifikant reduzierte Latenzzeiten.
Experten wie Kegel setzen daher ihre Hoffnungen auf 5G. Beim künftigen Kommunikationsstandard werden verschiedene Netztechnologien zusammenspielen – sowohl die kommende zellulare Mobilfunkgeneration als auch WLAN. Das Netzwerk entscheidet dann stets selbst, welche Technik für welchen Teilnehmer und für welche Anwendung jeweils geeignet ist. Ziel ist ein extrem hoher Datendurchsatz (10 Gb/s) bei minimaler Latenz (1 ms), hoher Netzverfügbarkeit und Sicherheit. 5G soll zudem ein taktiles Internet möglich machen. Dann könnten zum Beispiel mobile Roboter im Fertigungstakt drahtlos miteinander kommunizieren. Oder eine Schwarmintelligenz umgesetzt werden, wie sie Kegel vorschwebt.
Neben industriellen Umgebungen ist auch das vernetzte Fahren eines der großen Anwendungsfelder für 5G. Autos werden künftig nicht nur Daten von ihren eigenen Sensoren verarbeiten, sondern auch mit ihrer Umgebung permanent kommunizieren – etwa mit anderen Fahrzeugen, Ampelanlagen oder Verkehrsleitsystemen. Auf Basis von Echtzeit-Informationen werden vernetzte Autos dann frühzeitig vor Hindernissen gewarnt. Ebenso lassen sich Verkehrsflüsse steuern, Staus gehören der Vergangenheit an, die Zahl der Unfälle sinkt.
5G für Industrie, Straße und zu Hause
Für all diese Möglichkeiten benötigen die Fahrzeuge hochaktuelle Daten. Auch hier ist also das taktile Internet gefragt. Sowohl durch vernetzte als auch durch autonom fahrende Autos und ihre Sensoren wird sich das Datenaufkommen drastisch erhöhen, davon gehen die Analysten des Marktforschungshauses Gartner aus: „Den Automobilherstellern wird das ermöglichen, wertvolle Daten zu gewinnen und gleichzeitig die damit verbundenen Bereitstellungskosten zu begrenzen“, glaubt Jonathan Davenport, Senior Research Analyst bei Gartner. Die Funktionalität von 5G könnte den Erstausrüstern (OEMs) helfen, die wachsenden Datenmengen autonomer Fahrzeuge zu bewältigen, so Davenport.
Aber nicht nur auf den Straßen, sondern auch in den eigenen vier Wänden finden sich Anwendungsfelder für 5G. Auch hier rechnet Gartner mit einem Einsatz der Technologie, etwa für Videotechnik und Überwachungskameras. Doch bis es so weit ist, gibt es noch einiges zu tun. Wie 5G konkret aussehen wird, ist noch nicht geklärt. Aber der VDE arbeitet bereits daran mit, 5G fit für die Produktionsumgebungen zu machen. Über den ZVEI ist der Verband daran beteiligt, eine Arbeitsgruppe zusammenzustellen, um über die industriellen Anforderungen an 5G zu sprechen. An dieser sollen unter anderem auch Stakeholder aus den Bereichen Netzwerkoperator, Netzwerk-Anbieter und Endanwender teilnehmen.
Doch auch im Anwendungsfeld Automobil gibt es noch Handlungsbedarf für die praktische Umsetzung von 5G. Funktionale Sicherheit etwa spielt in der Automotive-Branche eine äußerst wichtige Rolle. Systeme müssen so ausgelegt sein, dass in jedem denkbaren Fall das Auto noch in einem sicheren Zustand gehalten wird. Wenn mit 5G eine Netzwerktechnik zu einer wichtigen Komponente im Betrieb eines Fahrzeugs wird, gelten auch für sie diese Anforderungen. Alle Elemente in der Kommunikationsarchitektur müssen die Anforderungen gemäß der in der Automobilbranche herrschenden Sicherheitsstandards erfüllen.
Hohe Anforderungen an die Sicherheit
Die Telekommunikationsnetze befinden sich außerhalb der Kontrolle der OEMs und der Zulieferer und stellen somit ein zusätzliches Risiko dar. Grundsätzlich ist noch viel Forschungsarbeit nötig, um die funktionale Sicherheit in den Mobilnetzwerken zu implementieren. Daneben gibt es noch eine grundsätzliche Herausforderung. In beiden Fällen treffen unterschiedliche Welten aufeinander, die verschiedene Sprachen sprechen, aber miteinander kooperieren müssen. In der Industrie 4.0 ist es der Maschinenbau, beim vernetzten Fahren ist es die Autoindustrie, die jeweils mit den Netzwerk- und IT-Spezialisten einen gemeinsamen Nenner finden müssen. Die Zukunft braucht also die Zusammenarbeit von Technologie und Mensch.
Der Beitrag ist im VDE dialog – Das Technologie-Magazin, Ausgabe 4/2018, erschienen. Der Autor Markus Strehlitz schreibt als freier Journalist hauptsächlich über Informationstechnologie.