5G-Campus-Netze: Das steckt dahinter und so funktionieren sie

Technologie

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Datum 09.04.2021
Lesezeit 7 Min.

5G-Campus-Netze: Das steckt dahinter und so funktionieren sie

Ein 5G-Campus-Netz versorgt Ihren Standort (oder Ihre Standorte) mit einem privaten Mobilfunknetz. Besonders interessant ist eine solche Anwendung beispielsweise auf einem Firmengelände, im Bereich von Flughäfen, oder auf einem Klinikgelände. Aber auch Universitäten und die öffentliche Verwaltung können von solchen „privaten” oder teilprivaten Netzen profitieren.

Eine hauseigene Netzwerkinfrastruktur auf Basis von Ethernet und WLAN besitzt heute so gut wie jedes Unternehmen. Doch was ist eigentlich mit dem Thema Mobilfunk? Oft genug ist die WLAN-Reichweite zu klein und die Technologie störanfällig. Ein eigenes, privates Campus-Netz auf Basis von 5G sorgt nicht nur für optimale Netzabdeckung auf dem gesamten Gelände, sondern auch für maximale Sicherheit.

 

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5G-Campus-Netz: Das steckt dahinter 

Bislang waren besondere Netzwerk-Eigenschaften wie extrem geringe Latenzzeit, hohe Netzkapazität und zugesicherte Bandbreiten vor allem kabelgebundenen Netzen vorbehalten. Aus diesem Grund sind bis heute viele Maschinenparks, Geräte und deren Sensoren auf diese Art vernetzt – oder wegen der vergleichsweise hohen Kosten sogar nur teilweise oder gar nicht.

Dadurch, dass die 5. Generation des Mobilfunknetzes hinsichtlich wesentlicher Parameter frei konfigurierbar ist und seitens des Netzbetreibers bestimmte Eigenschaften zugesichert werden können, entstehen völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Eine davon ist der Aufbau und Betrieb eines sogenannten 5G-Campus-Netzwerks. Hierbei wird von einer zentralen Stelle aus ein bestimmter, räumlich abgegrenzter Bereich mit einem eigenen 5G-Netz ausgestattet. Es arbeitet komplett oder teilweise unabhängig vom allgemeinen, frei zugänglichen Mobilfunknetz und wird als sogenannter Managed Service betrieben. 

Hierbei übernimmt der Netzbetreiber (beispielsweise Vodafone) die notwendigen Wartungs- und Servicearbeiten bezogen auf die Netzarchitektur. Die Detail-Konfiguration der einzelnen Geräte und eventuelle Änderungen hieran werden meist vom Nutzer, also dem  verwendenden Unternehmen, vorgenommen.

Im Allgemeinen unterscheiden Experten drei Arten von 5G-Campus-Netzen:

  • Isoliertes 5G-Campus-Netz („Campus Isolated”): Das Campus-Netz ist vom übrigen Mobilfunknetz vollständig getrennt. Es verwendet eigene Industriefrequenzen und eigene Hardware und arbeitet somit autark. Ein besonderer Vorteil sind besonders niedrige Latenzzeiten bei den einzelnen Verbindungen, beispielsweise für Echtzeitanwendungen.
  • Hybrid-Campus-Netz („Campus Private”): Das Netz verwendet sowohl private, als auch Teile des öffentlichen Funknetzwerks. Diese Lösung vereint die Vorteile beider Ansätze: Sie bietet damit sowohl exklusive Netzressourcen, als auch lokales Datenrouting für besonders niedrige Latenzen und ermöglicht gleichzeitig die Versorgung mit öffentlichem Mobilfunknetz.
  • Vodafone-Campus-Netz („Campus Flex”): Die Infrastruktur des Campus-Netzwerks basiert auf vorhandenen öffentlichen Mobilfunkkapazitäten, reserviert hier jedoch einen bestimmten Abschnitt für die „private” Unternehmensanwendung. Diese Lösung ist vor allem sinnvoll, wenn eine größere geographische Flexibilität gewünscht ist und besonders niedrige Latenzzeiten im geplanten Anwendungsfall keine wesentliche Rolle spielen.

Im Falle von „Campus Private” ist die Netzsteuerung in einem zentralen Serverschrank, also der „Vodafone RedBox”, auf dem Firmengelände untergebracht. Hier erfolgt sowohl die Netzsteuerung, als auch die notwendige Datenverarbeitung. Außerdem werden, je nach gewähltem Ansatz, eine oder mehrere 5G-Antennen in unterschiedlicher Bauform und Größe beim Unternehmen vor Ort platziert.




Video: YouTube / Vodafone Deutschland

 

Mögliche Anwendungsszenarien für ein drahtloses Campus-Netzwerk

Wer an 5G in der Industrie denkt, hat vermutlich zuallererst riesige Industrieanlagen mit vernetzten Sensoren oder autonom arbeitende Fabriken im Sinn. Doch das ist nur ein kleiner Teil der denkbaren Szenarien für den Einsatz von 5G in der Industrie. Falls Sie also darüber nachdenken, ob der Einsatz eines 5G-Campus-Netzes bei Ihnen sinnvoll wäre, sollten Sie deren vielfältige Anwendungsszenarien kennen:

  • Gebäudesteuerung: Sorgen Sie dafür, dass sämtliche Gebäudekomponenten sinnvoll miteinander agieren und bilden Sie mögliche Notfallszenarien an zentraler Stelle ab.
  • Autonome Transportsysteme: Verbessern Sie Ihre interne Logistik, indem Sie sämtliche Transportwerkzeuge über eine dauerhafte, störungsfreie mobile Anbindung überwachen.
  • Robotics: Überwachen Sie den Zustand von Robotern und greifen Sie noch schneller ein, wenn eine Störung auftritt.
  • Push to Talk: Statten Sie Ihre Mitarbeiter mit Push-to-Talk-Geräten auf Basis von Smartphones aus, die nur in Ihrem Betrieb funken.
  • Predictive Analysis: Vorausschauende Wartung und Datenanalyse mit Hilfe von digitalen Zwillingen zählen zu den wesentlichen Stärken moderner IoT-Vernetzung.
  • Qualitätsüberwachung: Lassen Sie ganze Produkte oder Halbzeuge im Laufe des Produktionsprozesses mit Hilfe künstlicher Intelligenz überwachen und sortieren Sie mögliche Mängelexemplare zeitnah aus der Fertigung aus.
  • Intelligente Werkzeuge: Ein Werkzeug, das fortlaufend seine eigenen Betriebsparameter übermittelt, bleibt im Zweifel stets einsatzbereit. Außerdem kann es sich auf verschiedene Werkstücke intelligent einstellen und zentral gesteuert werden. So minimieren Sie beispielsweise Rüstzeiten.
  • Positionsbestimmung: Ist alles da, wo es hingehört? Nicht nur die Optimierung von Wegstrecken innerhalb eines Betriebs ist ein wichtiger Anwendungsfall für Positionsbestimmung einschließlich Indoor-Navigation. Auch die Diebstahlüberwachung spielt eine wichtige Rolle.
  • AR/VR-Anwendungen: Bieten Sie Ihren Mitarbeitern Schulungsmaterial mit AR/VR-Unterstützung an und bereiten Sie diese so auf komplexe Arbeitsabläufe vor. Auch im laufenden Betrieb kann es hilfreich sein, ad hoc das Innenleben einer Maschine zu visualisieren, um mögliche Fehler schneller zu finden.
  • Mobile Office und Teleworking: In einem voll vernetzten Betrieb können dank VPN-Anbindung zur Außenwelt mehr Mitarbeiter die Vorteile flexibler Arbeitsmodelle nutzen. Sie steuern wichtige Elemente des Betriebs einfach von jedem Ort der Welt aus. Sogar medizinische Operationen aus der Ferne sind hier denkbar.

Ein praktisches Einsatzbeispiel für ein 5G-Campus-Netz lieferte Vodafone bereits vor einiger Zeit zusammen mit Lufthansa Technik. Hier wurden sowohl Wartungsarbeiten mit AR/VR-Unterstützung, als auch Videokonferenzen mit anderen Standorten über das Vodafone-Campus-Netz am Standort Hamburg realisiert.

Warum 5G WLAN deutlich überlegen ist

Manche Unternehmen und Einrichtungen setzen bis heute auf Campus-WLAN. Das Problem hierbei ist jedoch: WLAN unterstützt im Gegensatz zu 5G nicht uneingeschränkt das Handover zwischen Funkzellen. Das macht mobile Use Cases, wie autonome beziehungsweise fahrerlose Transportfahrzeuge, eventuell in Verbindung mit Live-Video-Streaming, schwierig. Außerdem könnten private Teilnehmer mit WLAN-Hotspots das Campus-Netz stören. 

5G hingegen nutzt ein lizensiertes Frequenzband im 3,5-Gigahertz-Bereich. Das geschieht entweder durch den Netzbetreiber, oder als selbst lizensiertes Industrie-Spektrum im 3,7- oder 3,8-Gigahertz-Bereich. Dank Beamforming und anderer Mechanismen, die WLAN nicht bietet, können die Antennen so „ausgerichtet” werden, dass mehr Teilnehmer gleichzeitig und weitgehend störungsfrei mit der jeweils benötigten Leistung funken können. Zudem lassen sich in 5G schon standardbedingt deutlich mehr Geräte ansteuern und verwalten als in einem WLAN.

Ein 5G-Campus-Netz bietet alle Vorteile eines herkömmlichen Intranets – und leistet noch mehr

Die Vorteile eines drahtlosen 5G-Campus-Netzwerks liegen also auf der Hand. Hinzu kommt, dass das Verlegen von (weiteren) Kabeln häufig entfällt, das störanfälligere WLAN abgelöst werden kann und komplett mobile Anwendungen auf zuverlässige Art möglich werden:

  • Das Campus-Netz ist bei Bedarf komplett von der Außenwelt abgeschottet. Es wird vom Inhaber administriert und ist weitgehend frei konfigurierbar.
  • Der Ort der Datenverarbeitung befindet sich auf firmeneigenem Gelände, sodass die Datenübertragung extrem schnell erfolgt und – zumindest im Falle von Campus Isolated und Campus Private – keine Daten das Unternehmen zu Übertragungszwecken verlassen müssen.
  • Jegliche Sicherheits- und QoS-Aspekte lassen sich vor Ort verwalten und Sie sind nicht auf Best-Effort-Lösungen im freien Internet angewiesen.
  • Dank 5G Network Slicing lassen sich bestimmte Netzabschnitte „abteilen” und stehen so trotz hohen Datenaufkommens exklusiv bestimmten Anwendungen zur Verfügung.
  • Mobile Gerätschaften, beispielsweise in der Logistik oder in Krankenhäusern, lassen sich dauerhaft mit dem Intranet verbinden und sind nicht auf vorhandenes WLAN oder eine Kabelverbindung angewiesen.
  • Dank zugesicherter, maximaler Latenzen im Millisekundenbereich werden Echtzeitanwendungen möglich
  • Sollte es notwendig sein, das Campus-Netz zu skalieren, ist dies jederzeit problemlos möglich. 
  • Mit 5G-Unterstützung lassen sich deutlich mehr Geräte einbinden, als dies bei WLAN der Fall ist.
  • Durch technische Besonderheiten wie „Beamforming” lassen sich einzelne Geräte, auch während sie sich bewegen, dauerhaft mit dem Campus-Netz verbinden. Selbst ganze Züge lassen sich auf diese Art fernsteuern.

Natürlich können 5G-Campus-Netze auch mittels entsprechender Routing-Verfahren an die Außenwelt (beispielsweise ein Cloud-Angebot oder entfernte Standorte) angebunden werden. Hierbei kommen sowohl SD-WAN-, MPLS– oder auch herkömmliche Festnetz-Anschlüsse in Frage. Das Netz selbst lässt sich über ein komfortables Web-Interface administrieren und wird von den Vodafone-Spezialisten für Mobilfunk-Konnektivität betreut.

Ausklappbare Informationsgrafik

Sämtliche Bereiche moderner Fabriken profitieren vom konsequenten Einsatz der 5G-Technologie.

Mehr zum Thema 5G-Campus-Netz insgesamt, zu passenden Produktvarianten und möglichen Tarifoptionen finden Sie auch auf unserer Übersichtsseite zum Thema Campus-Netze.

 




Video: YouTube / Vodafone Deutschland

 

Nutzen Sie bereits ein Vodafone 5G Campus-Netz oder planen Sie dessen Einrichtung? Auf was kommt es Ihnen dabei besonders an? Wir sind gespannt auf Ihren Kommentar.

 


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