Diskussionsbeiträge

Nr. 451: Entwicklung der funkbasierten Digitalisierung in der Industrie, Energiewirtschaft und Landwirtschaft und spezifische Frequenzbedarfe (Dezember 2019)

Autoren: Matthias Franken, Matthias Wissner, Bernd Sörries

Zusammenfassung

Der neue Mobilfunkstandard 5G bietet durch hohe Bandbreiten, kurze Latenzzeiten und eine hohe Verlässlichkeit neue Möglichkeiten beim Angebot von spezifischen Telekommunikationsdiensten, die von Massenmarktanwendungen abweichen. Im Juni 2019 wurden 300 MHz im 3,6 GHz-Band für die bundesweite Nutzung erfolgreich versteigert. Angesichts einer Nachfrage nach lokalen Frequenznutzungen können entsprechende Frequenzen im Bereich von 3,7 GHz bis 3,8 GHz bei der Bundesnetzagentur beantragt werden. Damit sind auf der frequenzregulatorischen Seite wesentlichen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Einführung von 5G gemacht. Der Diskussionsbeitrag zeigt für die Sektoren Industrie, Energiewirtschaft und Landwirtschaft, welche funkbasierten Anwendungen vor dem Hintergrund der technischen Möglichkeiten von 5G diskutiert werden:

In der Industrie und gerade im Zusammenhang mit dem Aufbau von privaten, lokalen 5G-Campus-Netzen bestehen zahlreiche Anwendungsfelder mit Bedarf an 5G-Konnektivität. Hier sind etwa Fertigungs- und Prozessautomatisierung, Mensch-Maschine-Schnittstelle, Logistik und Lagerhaltung und Überwachung und Instandhaltung zu nennen. Die Entwicklung und Erprobung ist angesichts des noch nicht vollständig vorliegenden Standards noch in einem frühen Stadium. Zurzeit beschränken sich die Pilotprojekte in erster Linie auf große Industrieunternehmen oder wissenschaftliche Einrichtungen, die Testlabore implementiert haben. Für den Erfolg von 5G in der Indus-trie wird es darauf ankommen, dass sich ein 5G-Ecosystem entwickelt. Ebenso wird es essentiell sein, dass die Kosten von Endgeräten und 5G-Konnektivität niedrig ausfallen.

Die Energiewirtschaft ist aufgrund ihres geografisch weiträumigen Anwendungsgebietes weniger Treiber als vielmehr Nutzer der 5G-Technologie, zumal eine flächendeckende Versorgung mit 5G im Bereich 3,6 GHz wirtschaftlich kaum darstellbar ist und 5G sich im 700-MHz-Band nur hinsichtlich latenzkritischer Dienste von LTE abheben kann. Im Kontext von 5G wird deshalb die lokale Nutzung z. B. in Umspannwerken diskutiert.

Perspektivisch kann die 5G-Systemarchitektur eine Dezentralität des Energiesystems dahingehend unterstützen, dass zeitkritische Prozesse durch Edge-Cloud-Computing im Zugangsnetz verbleiben und damit nicht das vollständige Telekommunikationsnetz durchlaufen müssen. Der Nutzung von 5G ist aktuell die Frage vorgelagert, welche Frequenzen in besonderer Weise geeignet sind, die spezifischen Anforderungen in Verteilnetzen oder beim Messstellenbetrieb zu erfüllen. Von der Beantwortung dieser Frage hängt maßgeblich auch die Nutzung von 5G ab.

Im Bereich der Landwirtschaft stehen konkrete Projekte für Anwendungen mit 5G ebenfalls noch vor der Umsetzung. Eine tatsächliche Notwendigkeit zum Einsatz besteht zum Beispiel im Bereich selbstfahrender und sich koordinierender Fahrzeuge. Andere Anwendungen, auch in Verbindung mit KI, können durch 5G verbessert werden, benötigen den neuen Standard allerdings nicht als Grundvoraussetzung. Eine flächendeckende Abdeckung mit 4G wäre hier bereits ein wichtiger erster Schritt. Es zeichnet sich zusammenfassend ab, dass in einzelnen Sektoren relevante Stakeholder massiv an einem 5G-Ecosystem arbeiten. Dieses Ecosystem hängt von vielen Faktoren ab, so z. B. einer aus Sicht der Anwender erfolgreichen Standardisierung, der Verfügbarkeit von kostengünstigen Endgeräten sowie einer kostengünstigen 5G-Konnektivität. Wie diese Parameter zusammenspielen, werden die nächsten drei bis vier Jahre zeigen. Wie sich die Anwendungen dann auf (weitere) Frequenzbedarfe auswirken, kann heute noch nicht abgeschätzt werden. Aktuell geht es erst einmal um die Nutzung der heute verfügbaren Frequenzen.

In regulatorischer Hinsicht ist zu prüfen, inwiefern die festgelegten Lizenzgebühren für Campus-Netze vom Markt akzeptiert werden und keine Markteintrittshürden darstellen. Auch inwiefern der Betrieb eines lokalen 5G-Netzes innerhalb eines Jahres realistischerweise stattfinden kann, sollte geprüft werden. Der innovative Schritt in der Fre-quenzregulierung sollte nicht durch eine zu kurzfristige Betrachtung von Realisierungs-zeiträumen in seiner Wirkung begrenzt werden.

Der Diskussionsbeitrag steht zum Download zur Verfügung.