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Private 5G-Netzwerke bringen Vorteile für IoT und Edge
Ein privates 5G-Netz ist nicht nur schneller und sicherer als ein öffentliches, sondern benötigt auch weniger Energie. Erfahren Sie mehr über Anwendungsfälle und Herausforderungen.
Privates 5G mit 5G New Radio ermöglicht im Vergleich zu einem öffentlichen 5G-Netz einen QoS-basierten (Quality of Service) priorisierten Zugang. Dies birgt ein enormes Potenzial für die digitale Transformation von Unternehmen in den Bereichen Industrie, Gesundheitswesen, Einzelhandel, Smart Cities, Bahn, Transport, Häfen, Bergbau und Energie durch die Bereitstellung eines sicheren, zuverlässigen Hochgeschwindigkeitsnetzwerks mit geringer Latenz.
Privates 5G ist ein dediziertes, unabhängiges privates Netzwerk, das am Standort eines Unternehmens bereitgestellt und verwaltet wird. Es kann aber auch ein Teil von öffentlich bereitgestelltem 5G sein, das über QoS oder eine Kombination aus On-Premises- and Off-Site-Netzwerken verfügt.
Je nach Anwendungsfall kann das verwendete 5G-Spektrum lizenziert, eingeschränkt lizenziert oder unlizenziert sein. Es ist unwahrscheinlich, dass privates 5G Wi-Fi ersetzen wird. Aber privates 5G kann deterministische Anwendungsfälle in Echtzeit unterstützen, die bisher nicht möglich waren, weil es an Zuverlässigkeit, Determinismus, geringer Latenz und hoher Geschwindigkeit mangelte. Das gilt insbesondere für Anwendungsfälle bei IoT und Edge-Computing.
Funktionen von 5G und privatem 5G: Game Changer für die Industrie
Die erweiterten Funktionen von 5G für mobiles Breitband, Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) und Massive Machine Type Communications eröffnen ein breites Spektrum an Anwendungsfällen.
URLLC mit 5G Release 16 bietet Time-sensitive Networking (TSN), das zuverlässiges IoT mit niedriger Latenz in der industriellen Automatisierung und in vertikalen Bereichen wie dem Gesundheitswesen und der Logistik ermöglicht. Weitere Funktionen wie Service-, Richtlinienorchestrierungs-, Management- und Unternehmensintegration bieten ebenfalls Vorteile.
Damit sich eine disruptive Technologie auf breiter Front durchsetzen kann, sind einfache Bereitstellung und Management sowie die damit verbundenen Kosten entscheidende Faktoren. Und genau hier kann privat bereitgestelltes und verwaltetes 5G die Spielregeln grundlegend ändern.
Die Komplexität der Bereitstellung privater 5G-Netzwerke für Unternehmen hat sich deutlich verringert. Verantwortlich sind insbesondere die Lösungen von Anbietern, die bei Planung, Bereitstellung und Verwaltung privater 5G-Netze On-Premises helfen. Diese Anbieter sorgen für Access Points, 5G Core, SIM-Management sowie die gesamte Systemorchestrierung und -verwaltung. Einige Anbieter stellen privates 5G auch als Managed Service zur Verfügung.
Im Vergleich zu Wi-Fi-Installationen in Unternehmen lässt sich die erforderliche Menge an Hardware, Software, Lizenzen und Verkabelung bei privat bereitgestelltem 5G erheblich reduzieren. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil einer deterministischen Performance mit niedriger Latenz, geringerem Energiebedarf und hoher Geschwindigkeit.
Beispiele für IoT und Edge Computing über privates 5G
Die Kombination von IoT und Edge Computing über privates 5G kann zahlreiche Anwendungsfälle ermöglichen.
Industrie
Stellen Sie sich eine Industrieanlage vor, in der Kameras an der Fertigungsstraße angebracht sind, um mechanische Defekte an den hergestellten Komponenten zu erkennen.
Die Kameras und das zugehörige KI/Computer-Vision-Modell, das die Defekte erkennt, können direkt auf der Edge-Computing-Infrastruktur laufen. Der Vorteil eines Edge-Clusters besteht darin, dass Unternehmen komplexere, rechenintensive Modelle für eine genaue Fehlererkennung einsetzen oder die Echtzeitintelligenz der Kamera mit zusätzlichen Einblicken optimieren können.
Auf der Kamera kann ein einfacheres KI-Modell laufen, das zum Beispiel Aufgaben der Früherkennung übernimmt. Dann kann das KI-Modell auf dem Echtzeitvideo-Stream, der mit einem Edge-Cluster verbunden ist, ein komplexeres Modell nutzen, um mehr Einblicke und eine höhere Genauigkeit zu bieten. In Kombination mit TSN können Echtzeitentscheidungen an andere Bereiche der Fertigungsstraße gesendet werden, um das defekte Objekt zu entfernen, typischerweise über einen synchronisierten Roboter.
In der gleichen Umgebung lassen sich autonome mobile Roboter mit Kameras zur logistischen Erfassung von Objekten einsetzen. Navigationsrelevante Intelligence-Aufgaben können auf den mobilen Robotern stattfinden, wobei ein Echtzeitvideo-Stream an die Edge-Computing-Infrastruktur gesendet wird, damit erweiterte KI-Modelle die verschiedenen Objekt- und Inventartypen erkennen können.
Gesundheitswesen
Privates 5G kann auch für Krankenhäuser von Vorteil sein, die eine vernetzte Versorgung mit dem Internet of Medical Things anbieten.
Ein Beispiel ist die kontinuierliche Überwachung, bei der ein privates 5G-Netz das Remote Monitoring von Patienten mit verschiedenen Gesundheitssensoren ermöglichen kann, die über eine IoT-Plattform Sensorströme mit geringer Latenz und hoher Frequenz an das Ärzte- und Pflegeteam übertragen.
Privates 5G ist zudem in der Lage, den schnellen Transfer großer Dateien zwischen Geräten wie einem MRT- und einem CT-Scanner in einem Krankenhaus zu unterstützen. Dies ist vor allem in Notfallsituationen wichtig, in denen das CT oder MRT eines Patienten vor den nächsten Schritten überprüft werden muss und die Zeit von entscheidender Bedeutung ist.
Probleme, die die Branche lösen muss
Das Potenzial von privatem 5G für Unternehmensanwendungsfälle, die IoT und Edge Computing beinhalten, ist nicht ohne Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Schließlich erfordert ein System auf Produktionsebene viele Schnittstellen.
Private 5G-Netzwerke müssen von Service-Providern, Systemintegratoren und IT-Teams geplant, bereitgestellt, getestet und verwaltet werden.
Edge Computing ist eine Kombination aus Hardware und Software. Jedes dieser Elemente kann ausfallen, so dass sie praktisch ohne Downtime gewartet und aktualisiert werden müssen. Das gilt insbesondere für geschäftskritische Echtzeitanwendungen. Admins müssen Edge-Bereitstellungen mit Containern oder VM-Orchestrierung verwalten.
Sowohl Public-Cloud- als auch Managed-Open-Source-Anbieter reagieren darauf, indem sie ein virtuelles Edge Computing Framework für Anwendungsentwickler zur Verfügung stellen. Public-Cloud-Anbieter haben zudem damit begonnen, eine sofort einsatzbereite Edge-Infrastruktur bereitzustellen, auf der die gleichen Software-Tools laufen wie in ihrer Public Cloud, was es für Entwickler einfacher machen dürfte.
Wie es für privates 5G und IoT künftig weitergeht
Damit private 5G-, IoT- und Edge-Lösungen erfolgreich sein können, muss die Branche eine umfassende Roadmap entwickeln. Viele dieser Lösungen erfordern langfristige Wartung und Upgrades.
Unternehmen, die an IoT- und Edge-Computing-Bereitstellungen interessiert sind, müssen sich mit einer Vielzahl von Anbietern, Integratoren und Service-Providern auseinandersetzen, um privates 5G und IoT effektiv zu nutzen.
Dies liegt daran, dass mehrere Anbieter und spezifisches Fachwissen erforderlich sind, um Sensoren, Roboter, Gateways, Edge-Infrastruktur-, Edge-Virtualisierungs- und Orchestrierungs-Frameworks sowie private 5G-Infrastruktur und SIM-Management zu testen und zu installieren. Unternehmen müssen darüber hinaus Edge-Computing-Software für das IoT- und Remote-Gerätemanagement berücksichtigen. Je nach Anwendungsfall kann die KI-Infrastruktur eine Kombination aus handelsüblichen Tools und GPUs zur KI-Beschleunigung umfassen.
Ein Systemintegrator als zentraler Ansprechpartner vereinfacht die Herausforderungen bei der Zusammenarbeit mit mehreren Anbietern. Der Systemintegrator muss vor Ort arbeiten und eng mit dem 5G-Provider, dem Anbieter von IoT- und Edge-Computing-Software, etwaigen Infrastruktur-OEMs und dem IT-Team des Unternehmens kommunizieren, um die IoT-Lösungen für privates 5G zu integrieren, bereitzustellen und zu verwalten.
Es ist zwar nicht schwer, Proofs of Concept zu liefern, die sicherlich einen notwendigen ersten Schritt darstellen. Aber der Weg zu einem vollständig integrierten, produktionsfähigen System, das die Anwendungsfälle im Rahmen des Service Level Agreements erfüllt, kann Zeit und Geld erfordern. Außerdem muss das System nach seiner Inbetriebnahme regelmäßig gewartet und aktualisiert werden.
Für Service-Provider, Lösungsanbieter und Systemintegratoren ist es wichtig, sich nicht vom Hype oder dem gewaltigen Potenzial von 5G mitreißen zu lassen, sondern sich stattdessen darauf zu konzentrieren, ein oder zwei Anwendungsfälle bis zur Produktionsreife zu bringen. Mit den richtigen Service-Providern, Tools und Business-Anwendungsfällen können Unternehmen die Vorteile, die privates 5G und IoT bieten, voll ausschöpfen.
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