Ist die Rede von Industrie 4.0 und dem Internet of Things (IoT) fällt oft der Begriff „5G-Campusnetz“. Was verbirgt sich dahinter? Wie unterscheidet sich dieses Netz von anderen Netzwerken? Der Name weist schon darauf hin, dass es sich um ein digitales Netzwerk handelt, das an Universitäten entwickelt wurde. Bereits im November 2019 reservierte die Bundesnetzagentur für dieses Netz eine Funkfrequenz zwischen 3,7 und 3,8 GHz.
Ein 5G-Campusnetz ist ein geschlossenes Mobilfunknetz, das keinen Zugriff von außerhalb des fest definierten Bereichs zulässt. Es ist ein schnelleres WLAN-Netz und hat nichts mit Mobilfunktelefonie zu tun, wie man vom Namen her, vermuten könnte. Zur Abgrenzung und Unterscheidung der beiden Netztypen schauen wir uns deren Stärken und Schwächen hier etwas genauer an.
WLAN at home
Ein WLAN-Netz funkt über die 2 Hauptfrequenzen von 2,4 GHz und 5 GHz. Ca. 90% der Haushalte besitzen einen WLAN-Router zu Hause fürs Internet, Fernsehen und Smarthome-Anwendungen. Pro Person braucht es ca. 15–25 Mbit/s für eine flüssige Nutzung. Liegt das Empfängermedium zu weit vom Router entfernt, kommt es schnell zu Empfangsstörungen oder - im worst case - zu keinen Empfang. Letzteres erlebt man leider ab und an im Urlaub. Hier hilft dann die Errichtung eines Hotspots als Notlösung oder man holt sich einen WLAN-Repeater.
WLAN at Business
Im Businessbereich eignet sich ein WLAN-Netz für Betriebe mit kleinerem Budget und moderaten Performanceanforderungen. Das sind oftmals Unternehmen oder Unternehmensbereiche im Büro- und Verwaltungsbereich oder Logistikunternehmen mit Anlagen ohne autonome Mobilität.
WLAN bleibt auch dann eine gute Wahl, wenn bereits viele WLAN-Geräte verwendet werden, denn bei einem Systemwechsel müsste jedes Endgerät neu eingerichtet und mit dem neuen System verbunden werden.
Zur Überbrückung von längeren Entfernungen innerhalb eines WLAN-Netzes kann man mit Access-Points, also Verstärkern, für eine moderate Performance sorgen. Bei starker Nutzung wird die Übertragung jedoch langsamer. Für alle Anwendungsbereiche ohne Echtzeitanforderung reicht ein Business-WLAN-Netz aus.
Anwendungsbeispiele:
Im Bürobereich und Coworking-Spaces reicht ein WLAN-Netz für den mobilen Zugriff auf Cloud-Anwendungen, VoIP-Telefonie und Videokonferenzen für viele Nutzer gleichzeitig.
Im Hotel- und Gaststättenbereich, Eventbereich und Einzelhandel kann ein Gäste-WLAN, Kunden-Hotspots und die Anbindung an ein Kassensystem erfolgen.
Im Industrie- und Logistikbereich können per WLAN Maschinen, Scanner und Transportsysteme kommunizieren und einfache, zeitunkritische Automationsprozesse steuern.
In öffentlichen Einrichtungen und im Bildungsbereich reichen für bestimmte Bereiche WLAN-Netze aus, z.B. WLAN für Besucher oder die Nutzung von Internet und Intranet.
Im Gesundheitswesen kann die WLAN-Nutzung in Krankenhäusern für mobile Visiten, Patientendatenerfassung und Gerätevernetzung eingesetzt werden.
Bietet man ein Gästenetzwerk an, braucht es Lösungen für eine strikte und sichere Trennung zum internen Firmennetzwerk. Dies kann über einen 2. Router oder über 2 separate Netzwerke: ein LAN-Netzwerk für interne Verbindung und WLAN für externe Verbindungen. Als weitere Lösung bietet sich ein VLAN an, ein Virtuelles Netzwerk, das die beiden Netze separiert.
Zusammenfassend kann man sagen, dass ein WLAN im Geschäftsbereich dann ausreicht, wenn das Budget begrenzt ist und es bei der Datenübertragung nicht auf Millisekunden ankommt wie beispielsweise bei hochautomatisierten Fertigungsstraßen.
5G-Campusnetz für höchste Ansprüche
Ein abgeschottetes 5G-Campusnetz eignet sich besonders für Bereiche mit großer Fläche, wenn mobile Maschinen in Echtzeit miteinander interagieren und wenn höchste Datensicherheit erforderlich ist.
Letzteres wird mit zunehmendem KI-Einsatz nicht nur für Forschungsinstitute, Logistikzentren oder Baustellen immer wichtiger, sondern auch im medizinischen Bereich.
Was sind die Stärken eines 5G-Campusnetzes?
Ein 5G Campusnetz punktet nicht nur mit einer noch höheren Sicherheit als ein Business WLAN, sondern überall dort, wo es auf Millisekunden ankommt und die Zuverlässigkeit bei quasi 100% liegen muss.
Ein 5G-Campusnetz lässt sich exakt auf ein Arial und fest definierte Gebäude begrenzen und ist von außen nicht zugänglich.
Das Netz ist fein konfigurierbar, die Kapazität des Netzes kann jederzeit an veränderte Anforderungen angepasst werden.
Auf der Fläche von einem Quadratkilometer können bis zu 1 Million Endgeräte gleichzeitig senden und empfangen. Überall dort, wo eine massive Machine Type Communication stattfindet, also sehr viele Maschinen, Sensoren (IoT) und Anwendungen vernetzt sein müssen, spielt ein 5G-Campusnetz seine ganze Stärke aus.
Die Frequenzen werden ausschließlich mit den fest definierten Usern bzw. Endgeräten geteilt, die Bandbreite steht nur den Komponenten des 5G-Campusnetzes zur Verfügung.
Die Übertragungsrate beträgt bis zu 30 Gbit/s. Ein WLAN mit WiFi 6 überträgt hingegen maximal 9,6 Gbit/s.
Der Einsatz und die Investition in ein 5G-Campusnetz macht nicht nur im High-Tech-Bereich Sinn, wie beispielsweise in der roboterassistierten Chirurgie, wo der Chirurg das Operationswerkzeug mittels einer Steuerkonsole kontrolliert. Das Skalpell führt eine ferngesteuerte Roboterarmeinheit. Höchstauflösende Kameras mit einer 10-fach Vergrößerung ermöglichen präziseste Schnitte und führen letztlich zu einem schnelleren Heilungsprozess beim Patienten.
Beim Einsatz von autonomen Fahrzeugen ist eine ununterbrochene, ultraschnelle und sichere Datenverbindung ebenso zwingend zum Schutz von Leben und Sachschäden.
Aber auch die Baustelle 4.0 profitiert von einem geschützten Highspeed-Netz: Sei es bei der Baustellenüberwachung oder der Vernetzung von lokalen Sensoren und Baumaschinen.
Entscheidet man sich für ein 5G-Campusnetz, hat man die alleinige Kontrolle über das Kernnetz. Durch die exzellente Performance steigt die Effizienz und die Betriebskosten sinken. Dank der Möglichkeit des Network-Slicings kann das Netz bedarfsgerecht aufgeteilt werden, wenn nötig.
Gemäß einer Bitkom-Umfrage von 2022 planten oder nutzten befragte Unternehmen 5G-Campusnetze für folgende Zwecke und Bereiche:
85% Vernetzung von Produktionsanlagen
79% Steuerung von Maschinen in Echtzeit
74% Fernwartung
71% Assistenzsysteme per AR oder VR
65% autonome Fahrzeuge und Transportsysteme
40% Mobile Roboter
Die Aufstellung zeigt, dass die Anwendungsbereiche groß sind und dass in Hinblick auf die unablässig fortschreitende Digitalisierung 5G-Campusnetze auch in mittelständischen Unternehmen immer mehr zum Einsatz kommen werden. Über den passenden Zeitpunkt einer Einführung muss jedes Unternehmen selbst entscheiden.