5G – Use Cases in der Praxis

Im abschließenden Teil unserer 5G-Blog-Reihe werden wir ausgewählte Use Cases erläutern, eine Differenzierung zwischen 5G-Enabled und 5G-Optimized skizzieren als auch einen Rückblick auf die Blog-Serie werfen.

Im ersten Blogbeitrag haben wir die technologischen Grundlagen von 5G aufgezeigt, im zweiten Teil anschließend einen tieferen Blick auf private und öffentliche Netze geworfen sowie die technologischen Features vorgestellt.

5G-Native und 5G-Optimized

Der Fokus des Mobilfunks der 5. Generation liegt auf der Vernetzung der Maschinen und der Kommunikation von Geräten untereinander. Dies war natürlich auch mit den vorhergehenden Mobilfunkstandards wie 3G und 4G möglich und wurde beispielsweise durch Narrowband-IoT realisiert. Daher können 5G Use Cases in 5G-Native und 5G-Optimized Use Cases unterteilt werden.

5G-Native Use Cases beziehen sich dabei auf Anwendungsmöglichkeiten, welche erst durch den Einsatz von 5G ermöglicht werden wie z.B. remote operierendes Minenequipment oder Tele-Operationen.

5G-Optimized Use Cases sind Anwendungsfälle, die durch die geringe end-to-end Übertragungslatenz, der hohen Verfügbarkeit oder Lokalisierungsfähigkeiten ein hohes Optimierungspotential besitzen.

Im Folgenden möchten wir einen detaillierten Blick auf einige ausgewählte zukunftsrelevante Use Cases in beiden Kategorien werfen.

5G-Native Use Cases

Die Automobilindustrie stellt sich derzeit auf eine deutliche Steigerung der Produktion von elektrischen Fahrzeugen ein. Mit steigendem Grad der nativen Elektroautos werden sich die Produktionsstraßen in den Werken von der sogenannten Perlenkette zu unabhängigen Produktionsinseln wandeln, deren Auslastung algorithmisch bestimmt wird. Diese mobilen Produktionsinseln können die benötigte Flexibilität in der Produktion realisieren und profitieren direkt durch die hohe Verfügbarkeit von 99,999%, die 5G bietet, sowie der niedrigen Latenz bei gleichzeitig hohem Datendurchsatz. Kabelverbindungen gehören damit der Vergangenheit an.

Ein weiterer spannender Use Case ist die Fernsteuerung von schweren Maschinen wie Minenequipment, aber auch Kränen oder Robotern in schwierig zu erreichendem oder gefährlichem Terrain wie zum Beispiel Hochspannungsmasten. Durch die niedrige Latenz und dem hohen Datendurchsatz kann ein Operator die Maschine per VR-Brille bedienen, ohne selbst in eine gefährliche Situation zu kommen. Dieser Anwendungsbereich kann sogar im medizinischen Bereich eingesetzt werden und ermöglicht es beispielsweise, dass eine spezialisierte Ärztin aus Deutschland Operationen mittels eines Roboters in Afrika, dem Amazonas oder Grönland durchführt.

Die Lokalisierungsfähigkeit, das Edge Computing, die niedrigen Latenzen und hohen Geschwindigkeiten können aber beispielsweise körperlich eingeschränkte Personen, wie zum Beispiel Blinden oder Menschen im Rollstuhl, unterstützen, indem die Umgebung per Kamera analysiert, auf dem Edge Computing-Node verarbeitet und der Person dann per Audiofeed wiedergegeben wird und somit eine ganz andere Form der Teilhabe ermöglicht. Andererseits kann sich auch die Umgebung auf die Parameter des Rollstuhls anpassen und zum Beispiel den Anstellwinkel von Rampen verändern oder den Einstieg im Bus automatisch absenken.

5G-Optimized Use Cases

Neben den nativen 5G-Anwendungsfeldern gibt es natürlich weitere Use Cases, die von den Features, Eigenschaften und eingebauten Funktionen von 5G profitieren. Nachfolgend möchten wir einige Anwendungsfelder skizzieren.

Fahrerlose Transportsysteme gab es in der Produktion schon deutlich vor 5G, allerdings waren die Einsatzmöglichkeiten durch die Funktechnologien beschränkt. Innerhalb einer Werkshalle musste das Handling der verschiedenen WLAN-Hotspots bedacht werden und, wenn die Halle verlassen werden sollte, musste ein Connection-Handling implementiert werden, da WIFI 5 keine Roaming-Funktionen enthält. 5G enthält bereits im Standard ein automatisches Handover, welches bis zu Geschwindigkeiten von etwa 500km/h funktioniert. Wenn das Roaming mit der Lokalisierungsfunktionalität von 5G kombiniert wird, können Güter, Waren und Transporte auf einem Werksgelände analysiert und verbessert werden, wodurch die Intra-Werkslogistik enorm profitieren dürfte.

Schulungen und Trainings über Mixed-Reality konnten bereits mit WLAN bzw. kabelgebunden realisiert werden, hatten aber häufig mit Verbindungsabbrüchen, einem geringen Grad der Interaktivität und Motion Sickness durch die Entkopplung der Bewegungen von den visuellen Eindrücken zu kämpfen. 5G ermöglicht durch das Edge Computing schnelle Analysen und geringe Latenzen, die hierdurch eine längere Nutzungszeit der Mixed-Reality-Brille sicherstellen können.

Natürlich profitiert auch Predictive Maintenance und die Maschine-zu-Maschine-Interaktion von den geringen Latenzen, der Analytics-Komponente über das Edge Computing aber auch durch die Device-2-Device-Kommunikation, welche eine nochmal schnellere, unterbrechungsfreie Kommunikation ermöglicht – übrigens auch in Gegenden und Regionen, in denen keine Funkabdeckung durch Funkmasten besteht.

Summary

Zum Abschluss unserer 5G-Blogserie möchten wir noch einmal einen Rückblick auf die ersten beiden Blogeinträge werfen. Der funktionale Mehrwert der fünften Mobilfunk-Generation stand im ersten Teil im Fokus. Durch die hohen Geschwindigkeiten, die niedrigen Latenzen, die hohe Verfügbarkeit und die gleichzeitig hohe Devicedichte profitiert besonders die Industrie von den Potentialen und Reserven von 5G, um die anspruchsvollsten Industrie 4.0 aber auch Smart City Use Cases in Zukunft maßgeschneidert umsetzen zu können. Technische Features wie Edge Computing, Device-2-Device-Kommunikation, Slicing und Software-Defined-Networks unterstreichen den Entwicklungssprung des neuen Mobilfunkstandards.

Diese und weitere technische Aspekte haben wir im zweiten Teil der Serie nochmals im Detail beleuchtet. Dabei ist neben der hohen Flexibilität von 5G ebenso das Kostensparpotential ein entscheidender Faktor. Hierbei kann gerade der Einsatz und Aufbau von privaten Funknetzen eine tragende Rolle spielen. In kritischen Bereichen kann 5G deutlich kostengünstiger operieren als ein Netzwerk-Mix bestehend aus WLAN-Netzwerken, UWB und Bluetooth, zum Beispiel bei fahrerlosen Transportsystemen oder auch Mixed-Reality Use Cases.

Mit dem Überblick industrierelevanter Use Cases, inklusive ihrer Optimierungspotenziale, möchten wir unsere Blogserie nun abschließen.

Durch umfassendes Know-how von der strategischen Planung Ihrer 5G Use Cases bis zur technischen Umsetzung ist Capgemini Invent der ideale Ansprechpartner. Kontaktieren Sie gerne hierzu unseren Experten Stefan Muderack.

Vielen Dank an die Co-Autoren Andreas Kaselowsky und Lorraine Wirtz.