Um die Industrie 4.0 vollständig nutzen zu können, ist 5G notwendig. Ein Team von Wissenschaftlern und Hightech-Unternehmen arbeiten zusammen daran, dies möglich zu machen.

Die Kapazität von 4G-Mobilfunknetzen erreicht langsam ihre Grenze, aber der Übergang zum 5G-Netz der nächsten Generation wird sicherlich keine leichte Aufgabe sein. In dem Bestreben, diese neue Technologie einzuführen, schließen sich der private und der öffentliche Sektor in den Niederlanden zusammen, indem die Technische Universität Eindhoven gemeinsam mit den Branchenriesen NXP und KPN den Weg ebnet.

Da die Zahl der angeschlossenen Geräte und die Anforderungen an die Netzkapazität weiter explodieren, nähert sich die vierte Generation der zellularen Netzwerktechnologie, bekannt als 4G, schnell dem Ende. Im Vorgriff auf die Freigabe des neuen 5G-Netzes schließt sich die Technische Universität Eindhoven (TUE) mit NXP und KPN aus dem niederländischen Privatsektor zusammen, um neue Innovationen für die erfolgreiche Einführung des Mobilfunknetzes der nächsten Generation einzuführen.

Ähnlich wie sein 3G-Vorgänger nutzt 4G Niederfrequenzbänder zur Datenübertragung – also die Bänder des Funksignalspektrums von 700 MHz bis 2 GHz. Zwar ist es fast 100 Mal schneller als 3G, mit Höchstgeschwindigkeiten um die 40 Megabit pro Sekunde (Mb/s), aber der aktuelle Standard wird für die zukünftige Entwicklung einfach nicht ausreichen. Verbraucher- und Industriemärkte haben bereits begonnen, sich auf ein System miteinander verbundener Computergeräte, Objekte und Maschinen zu verlagern – als Internet der Dinge (IoT) bekannt – wobei sich Fragen von Latenz oder Datenverzögerung für Innovatoren als Albtraum herausgestellt haben. Insgesamt wird die Nachfrage nach mobilen Breitbanddaten erst in den kommenden Jahren steigen.

Millimeterwelle

Historisch gesehen hat es etwa zehn Jahre gedauert, jede neue Generation des Funknetzwerks zu etablieren. Mit jedem Schritt werden die Datenraten um den Faktor 100 verbessert. Die Erwartungen an 5G sind nicht anders. In der ersten Version, die für 2020 geplant ist, wird 5G zunächst die 4G-Infrastruktur und die gleichen Niederfrequenzbänder nutzen. Bis 2022 soll jedoch in den Niederlanden ein neues Frequenzband von 3,5 GHz geöffnet werden, das zur Lizenzierung zur Verfügung stehen soll, gefolgt von anderen Bändern in wesentlich höheren Bereichen, wie 30 GHz und höher – sogenannte Millimeterwellen.

Das ist der Punkt, an dem das Netzwerk der Zukunft eine neue Technologie erfordert – die 5G-mm-Welle. „Zunächst wird es eine Art Evolution von 4G zu 5G sein“, erklärt Projektleiter und TUE-Professor Bart Smolders. „Wenn die 5G-Millimeterwelle eingesetzt wird, ist das der Punkt, an dem Sie den großen Sprung in der Datengeschwindigkeit sehen werden. Wir sprechen davon, von 100 Mb/s auf vielleicht bis zu 10 Gb/s zu gehen. Das ist die Technologie, an der wir zusammen mit NXP arbeiten.“

Industrie 4.0

Da es potentiell höhere Geschwindigkeiten als das Breitband-Internet für Haushalte bietet, sind die Erwartungen an das 5G-Netz unglaublich hoch. Aus diesem Grund ist es schwer, den wahrgenommenen Wert eines solchen Technologiewechsels zu unterschätzen. Latenzprobleme werden der Vergangenheit angehören, was bedeutet, dass die Türen für Innovatoren aus praktisch allen Branchen weit offenstehen werden, um neue Methoden für eine vernetzte Zukunft zu entwickeln. Möglicherweise revolutioniert es die Art und Weise, wie Konnektivität verstanden wird.

Von Entwicklungen im Bereich medizintechnischer Überwachung und Wearables bis hin zu Produktionssteigerungen in Hightech-Fabriken oder autonomen Zügen, Bussen und Autos scheinen die Möglichkeiten grenzenlos, zumindest im Moment. Smolders: „Einige Beispiele für Branchen, die wirklich von diesen Fortschritten profitieren könnten, sind Unternehmen wie ASML oder VDL. In Fabriken könnten alle Arten von mechanischen Bewegungen über eine Funkverbindung anstelle einer verkabelten Infrastruktur gesteuert werden. Es wird oft als Industry 4.0 bezeichnet. Für solche Anwendungen ist eine niedrige Latenzzeit ist der Schlüssel.“

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Foto: Bart van Overbeeke

An diesem Beitrag haben mitgewirkt:

• Produktion: Emma van Harten und Leandra Marzluff
• Partnerships: Derk Marseille
• Redaktion: Bertus Bouwman und Peter Oehmen (sprachliche Adaption)

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