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Dieser Beitrag ist im Rahmen des Themenspecials "Industrie 4.0" erschienen.

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Projekt "5Guarantee" Wie Unternehmen ihre Effizienz mit 5G-Netzen steigern können

Redakteur: Jürgen Schreier

Hohe Bandbreite, geringe Latenz und maximale Verfügbarkeit sind die wesentlichen Versprechen des Mobilfunkstandards 5G. Bei der Integration der Technik in bestehende Infrastrukturen gibt es jedoch einige Hürden. Ein Forschungsprojekt will helfen, diese zu überwinden.

5G-Netze gelten als wichtiger Baustein der Industrie 4.0.
5G-Netze gelten als wichtiger Baustein der Industrie 4.0.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Der Mobilfunkstandard 5G verspricht neue Möglichkeiten für Industrieunternehmen, die sich ein exklusives Mobilfunknetz (Campusnetz) innerhalb ihres Firmengeländes einrichten lassen können. Dennoch gilt es bei der Integration der neuen 5G-Netzinfrastruktur in bestehende Infrastrukturen so manche Herausforderung zu bewältigen.

In dem Projekt "5Guarantee" wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zusammen mit Industriepartnern eine IT-Lösung entwickeln, mit der Unternehmen ermitteln können, ob sich für sie der Umstieg von einem bereits existierenden Netz - beispielsweise einem WLAN - auf ein neues 5G-Netz überhaupt lohnt. Das Tool wird zudem in der Lage sein, die Leistungsfähigkeit von bereits implementierten 5G-Netzen zu überwachen. Das NRW-Wirtschaftsministerium fördert "5Guarantee" mit rund 3 Millionen Euro im Rahmen des Wettbewerbs "5G NRW" für drei Jahre.

Das Beratungsunternehmen WIK-Consult koordiniert das Projekt. Der Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum und die Technische Universität Dortmund begleiten das Vorhaben wissenschaftlich. Projektstart ist voraussichtlich der 1. Januar 2021.

Unterstützung bei der 5G-Integration

Ein leistungsfähiges Firmennetz ist im Zeitalter von Industrie 4.0 unerlässlich, um Produktionsabläufe möglichst effizient gestalten zu können. 5G verspricht eine extrem hohe Bandbreite, kurze Reaktionszeiten (Latenz) sowie eine verbesserte Verfügbarkeit im Vergleich zu 4G.

"Produzierende Unternehmen in NRW haben grundsätzlich ein großes Interesse an 5G-Campusnetzen", sagt Prof. Dr. Bernd Kuhlenkötter vom Bochumer Lehrstuhl für Produktionssysteme. "Allerdings sind bei der Integration der neuen Netzstruktur in existierende Produktionsumgebungen große technologische und organisatorische Hürden zu überwinden." Hierbei will das Projektteam unterstützen.

Die im Projekt entwickelte IT-Lösung soll nicht nur helfen, das Potenzial eines Umstiegs auf ein 5G-Campusnetz zu ermitteln. Sie soll auch kontinuierlich das gesamte 5G-Netz eines Unternehmens überwachen können, zum Beispiel in Bezug auf Verlässlichkeit, Datensicherheit, Reaktionsgeschwindigkeit und Datenrate.

Stresstest für das 5G-Netz

Oft ergeben Einzelmessungen zu Beginn – also dann, wenn das 5G-Netz installiert wird - die erhofften Spitzenwerte bei der Leistungsfähigkeit. Im späteren Dauerbetrieb liegen diese Parameter dann aber oft niedriger. Mit 5Guarantee soll das 5G-Netz einem räumlich verteilten Stresstest unterzogen werden. So ergibt sich ein realistisches Bild der Leistungsfähigkeit.

Die IT-Lösung soll sowohl für solche Netze funktionieren, die Netzbetreiber im Auftrag eines Unternehmens zur Verfügung stellen, als auch für Netze, die die Unternehmen in eigener Verantwortung betreiben.

Darüber hinaus wird das in 5Guarantee konzipierte System auch die Option bieten, den zukünftigen Kommunikationsverkehr der Produktionsanlagen abzubilden und damit dem Betreiber mögliche Engstellen und Ausbaubedarfe frühzeitig aufzuzeigen.

"Der kompromisslose Fokus unseres Projekts liegt auf den operativen Anforderungen der beteiligten Produktionsunternehmen", so Michael Miro vom Bochumer Lehrstuhl für Produktionssysteme. Das zeigt sich zum Beispiel daran, dass die Projektpartnerinnen und -partner die Funktionen zur Überwachung der Netzqualität nicht nur für die Standardschnittstellen entwickeln, die die Netzbetreiber zur Verfügung stellen. Ihre IT-Lösung soll auch für die angepassten Industrie-4.0-Schnittstellen funktionieren.

Kooperationspartner bei "5Guarantee"

Das unabhängige Beratungsunternehmen WIK-Consult koordiniert das Projekt, an dem neben der Technischen Universität Dortmund und der Ruhr-Universität Bochum auch die produzierenden NRW-Unternehmen Weidmüller und Miele beteiligt sind. Assoziierte Partner sind die Firmen Wilo, Kostal, Busch-Jaeger, Gigaset und Schmersal. Außerdem am Projekt beteiligt sind die IT-Sicherheits-Start-ups Physec und Comnovo.

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