Vom 5G-Campusnetz zum 5GEHTcampus

Die Produktionsanlagen sind digital ausgerüstet, doch die Menschen sind nicht direkt mit Anlagen vernetzt. Dieser Medienbruch kostet wertvolle Zeit, Effizienz und Know-how. Hier greifen industrielle Connected-Worker-Systeme. Innerhalb eines 5G-Campusnetzes stellen mobile Geräte über ein mobiles Hochgeschwindigkeitsnetz den Mitarbeitenden Daten direkt zur Verfügung. Dadurch sind sie in der Lage, schnellere und bessere Entscheidungen zu treffen sowie Fehlkommunikation zu vermeiden. Dies steigert die Produktivität und erhöht die Sicherheit, etwa auf Baustellen. Und zwar bis in den letzten Meter. Egal, ob in komplexen Stahlgebäuden oder in unterirdischen Anlagen: Im gesamten Areal ist eine optimale Netzabdeckung garantiert. Die effektive Machine-to-Worker-Vernetzung erhöht nicht nur die Produktionsqualität – sie hilft auch, das wertvolle Potenzial der Mitarbeitenden auszuschöpfen. Denn der Connected Worker ist ein Schlüsselfaktor für die Fabrik von morgen.

>>> Ja, ich will den Connected Worker in Aktion sehen!

Die Wartungsstrategie einer Anlage ist entscheidend für den Geschäftserfolg. Denn die Analyse des Ist-Zustands und weitere Diagnosen lassen Rückschlüsse auf die Zukunft zu. KI-gestützte Predictive Maintenance liefert fundiertes Wissen über den Zustand der Anlage und mögliche Störungen. Predictive Maintenance in einem 5G-Campusnetz bewährt sich vor allem dort, wo mobile Anlagenteile oder Anwendungen im Einsatz sind. Sie unterstützt aber auch die optimale Wartung aller Anlagenteile. Reparaturen, das Bestellen von Ersatzteilen oder auch das Lieferantenmanagement werden hier optimal gesteuert. Die Maschinenverfügbarkeit steigt, was Kosten spart. Die Digitalisierung der Wartungsstrategie in einem 5G-Campusnetz steigert zudem die Leistung von Produktionsanlagen signifikant.

>>> Ja, ich will vorbeugende Wartung per 5G kennenlernen!

Analoge Geräte auslesen, Wärmemuster erfassen, Anomalien erspähen: Eine Software ermöglicht es mobilen Robotern und Drohnen, autonome Inspektionen durchzuführen. Aus der Ferne gesteuert lassen sich die Roboter einsetzen, um Daten zu erfassen und Informationen zu liefern. Und sie lassen sich in bestehende Betriebsmanagementsysteme integrieren.

Autonome Inspektionen basierend auf einem 5G-Campusnetz senken ganz nebenbei Kosten.

Der Einsatz autonomer Roboter hat viele Vorteile. Sie liefern zuverlässig Erkenntnisse über die Anlagen, auch aus gefährlichen und explosionsgefährdeten Umgebungen (ATEX & IECEx). Die Inspektionskosten sind geringer. Gleichzeitig lässt sich die autonome Inspektion häufiger und genauer durchführen – selbst wenn Fachkräfte rar sind. Anwender erhalten eine hardwareunabhängige, vollständig skalierbare End-to-End-Inspektionslösung, die sich leicht in bestehende Infrastrukturen einbetten lässt. Und mit Axians einen Partner, der sie auf dem Weg dorthin bestens berät.

>>> Ja, ich will autonome Roboter bei ihrer Arbeit beobachten!

Die Mercedes-Benz-Arena in Stuttgart ist einer der Austragungsorte des UEFA. Bis zu 60.000 Zuschauer:innen haben auf den Rängen der Arena Platz. Eine neue Infrastruktur liefert ihnen ein verbesserte Digitalerlebnis und schafft die Grundlage für künftige 5G-Anwendungen.

>>> Hier der ausführliche Bericht. 

Ein 5G-Campusnetz ist ein Mobilfunknetz in Betreiberqualität, das individuell für ein Unternehmen eingerichtet wird. Es liefert niedrige Latenzzeiten und sichere Datenübertragung in hoch frequentierten Umgebungen für präzise Konnektivität zwischen IT und OT.

5G-Campusnetze arbeiten mit neuester Antennentechnik für eine ausgezeichnete Abdeckung über große Gebiete und punkten mit einer niedrigen Latenz. Anders als bei herkömmlichem WiFi ermöglichen 5G-Campusnetze eine bedarfsgerechte Aufteilung der Bandbreite. Zudem sind höchste Sicherheit sowie volle Kontrolle über die Qualität der Services garantiert. Dies alles macht Private 5G zum idealen Netzwerk für digitalisierte Produktionsstätten, in denen Daten zuverlässig und schnell permanent übertragen werden.

Für die Zuteilung einer Private 5G-Frequenz erhebt die Bundenetzagentur eine Gebühr, die auf den Faktoren Bandbreite (B), Laufzeit (t), Fläche des Unternehmens-Campus (a1) und sonstiger Fläche, jeweils in qkm (a2) basiert. Hinzu kommt ein laufender Nutzungsbeitrag.

Hier die Formel zum Nachrechnen:
Lizenzgebühr = 1000 + B * t * 0,63 * (6a1 + a2)

Zusätzlich ist mit einmaligen Kosten für Planung und Aufbau der Kommunikationsinfrastruktur sowie mit laufenden Kosten für Instandhaltung und Betrieb des 5G-Netzes zu rechnen.

Für ein 5G-Campusnetz ist eine ähnliche Ausstattung erforderlich wie für alle Mobilfunknetze: Basisstationen und mobile Endgeräte sowie Server und die passende Software. Ein wichtiges Element sind eigens im 5G-Campusnetz genutzte SIM-Karten – diese machen den Datenaustausch innerhalb des privaten Netzes besonders sicher.

Die Bundesnetzagentur stellt eigens für Campusnetze Mobilfunkfrequenzen im Bereich von 3.700 bis 3.800 MHz bereit. Diese Frequenzen können vor allem für Industrie 4.0-Anwendungen eingesetzt werden, stehen aber auch der Land- und Forstwirtschaft offen.

Innerhalb eines 5G-Campusnetwerkes sind die Endgeräte mit Basisstationen und einer User-Plane über ein abgeschlossenes Funknetz verbunden. Die Basisstationen senden, empfangen und verarbeiten die Signale, das Kernnetz besteht aus einer Reihe einzelner Elemente für die Separierung, Priorisierung und Zugriffssteuerung der Daten.

Die Produktion ist heute weitgehend vernetzt. Mobile Anwendungen, beispielsweise der Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen, können nur funktionieren, wenn hohe Bandbreiten, ein definierter Datendurchsatz und eine rasche Datenübertragung gewährleistet sind. Das geschlossene Funknetz innerhalb eines 5G-Campusnetzes bietet zudem die nötige Datensicherheit und hohe Bandbreiten mit einem definierten Datendurchsatz. Gleichzeitig benötigen die Unternehmen Datensicherheit innerhalb ihrer Firmenstruktur.

Leistungsfähige und sichere Mobilfunknetze sind die Grundlage, um Maschinen und Anwendungen zu vernetzen – vor allem, wenn es um mobile Anwendungen geht. WLAN ist für derartige Anwendungen weniger geeignet, weil seine Frequenzen nicht geschützt sind. WLAN kann Private 5G jedoch dort ergänzen, wo die Anforderungen geringer sind (z.B. in der Office-IT).

Die Bundesregierung fördert die Digitalisierung ganz gezielt. Daher ist das Vergabeverfahren der Bundesnetzagentur für private 5G-Frequenzen einfach. Auch deshalb, weil der Mobilfunkstandard 5G mit für die Industrie konzipiert wurde. Axians unterstützt Kunden bei der Beantragung ihrer privaten 5G-Frequenz und baut Ihnen Ihr schlüsselfertiges 5G-Campusnetz auf.

Nein, keineswegs. Denn lokale Frequenzen für die Industrie werden in Blöcken zugeteilt. Damit haben auch kleinere und mittelständische Unternehmen eine Chance auf ein eigenes privates 5G-Campusnetz.

Die extrem schnelle Reaktionszeit von unter einer Millisekunde ist eines der Alleinstellungsmerkmale von 5G-Campusnetzen. Auch die Reichweite ist mit bis zu 20 km deutlich größer als bei herkömmlichen Netzen. Zusätzlich bietet es aufgrund Zwei-Wege-Authentifizierung eine deutlich erhöhte Sicherheit bei der Datenübertragung.

5G-Campusnetze bieten einen hohen Mehrwert – für industrielle Produktionsstätten ebenso wie für die Logistik.

Für die Industrie ist vor allem die digitale Vernetzung der Produktion im Rahmen einer Smart Factory wichtig. 5G-Campusnetze erleichtern die drahtlose Vernetzung von Sensoren und Aktoren in Hallen und Außenbereichen. Die hohen Übertragungsraten und die stabile Verbindung erlauben den Einsatz von KI-Anwendungen. So wird etwa die Platzierung von Bauteilen oder die Bauteilprüfung schneller und sicherer. Auch Echtzeitanwendungen, beispielsweise im Rahmen einer Predictive Maintenance, lassen sich leichter umsetzen.

In der Intralogistik unterstützen 5G-Campusnetze die drahtlose Vernetzung von Assets und Fahrzeugen in Innen- und Außenbereichen. Autonome und ferngesteuerte Fahrzeugszenarien lassen sich leichter umsetzen, Logistikstandorte und Assets dank minimaler Latenz und äußerst hohen Übertragungsraten drahtlos vernetzen. Die dedizierte Ausleuchtung des Netzes stellt maximale Verfügbarkeit und Abdeckung sicher.

Nicht zuletzt lassen sich 5G-Campusnetze sehr flexibel planen und ausrüsten – ein weiterer wichtiger Aspekt für die Digitalisierung von Industrieunternehmen.

Das Computing innerhalb eines 5G-Campusnetzes findet im besten Fall direkt vor Ort in einer Edge Cloud statt. Als Grundlage für die Wireless-Übertragung verbindet ein Switch die Hardware-Bestandteile (HF- und 5G-Komponenten, Antennen). Das Netz ist sehr leistungsfähig: Es können bis zu 1 Million Sensoren pro Funkzelle eingesetzt werden, jeder Access Point ermöglicht bis zu 800 Verbindungen. Zusätzlich macht die Codierung 5G deutlich sicherer als jede WLAN-Verbindung.

Wer ein 5G-Campusnetz aufbauen will, sollte zunächst klären, welche Anwendungen im Fokus stehen und welche Netzabdeckung und -kapazität notwendig ist. Ist die Lizenz erteilt, kann die Infrastruktur eingerichtet und das Netzwerk eingebunden werden. Ein permanentes Monitoring stellt sicher, dass bei Bedarf weitere Funktionen eingebunden werden können. Für Einrichtung und Betrieb eines 5G-Campusnetzes empfiehlt sich die Einbindung eines externen Partners wie Axians, der komplette 5GaaS-Lösungen oder auch Betriebskonzepte anbietet.

Kein Problem. Wie bereits erwähnt, ist Campus 5G ähnlich konzipiert wie eine WLAN-Controller-Lösung. Natürlich kommt es auch auf den Umfang der Lösung an. Axians stellt hierzu Lösungen bereit, die von 5GaaS bis hin zum Campusnetz im Servicebetrieb reichen.

Nein, Campusnetze sind nicht neu. Wir kennen ähnliche Telekommunikationsnetze, die sich über geringere Ausdehnungen erstrecken, als City Area Networks (CAN). Ein Campusnetz ist jedoch nicht öffentlich. Hierbei deckt ein privates Netz einen festgelegten Raum ab. Für Industrieunternehmen ist dies von Vorteil: sie nutzen alle Vorteile der mobilen Kommunikation und kommunizieren in Bewegung bei stabiler Verbindung. Dabei ist die Kommunikation sehr sicher, denn die Authentifizierung erfolgt durch spezielle SIM-Karten. Weiterer Pluspunkt: Die Hardware für Campusnetze wird bereits seit Jahren für die mobile Telekommunikation genutzt. Das macht Campusnetze stabil und sehr ausfallsicher.

Auch wenn die Mobilfunkanbieter die Vorteile ihrer 5G-Netze gut vermarkten – sie sind keineswegs die Einzigen, die 5G betreiben. Denn seit 2019 stellt die Bundesnetzagentur Frequenzen für private 5G-Campusnetze bereit. Damit ist es jedem Unternehmen möglich, ein 5G-Netz für den eigenen Campus aufzubauen und zu betreiben.