IoT-Trends: Welche Möglichkeiten und Potenziale bietet 5G dem Internet der Dinge?

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 / 30. July. 2019

5G ist als drahtlose Netzwerktechnologie eine der am meisten erwarteten technologischen Trends für 2019. An der Entwicklung der fünften Generation des Mobilfunk-Internets arbeitet die Telekommunikationsbranche weltweit seit Jahren. Eine Markteinführung erfolgt bereits jetzt, nachdem die 5G-Frequenzen versteigert wurden.

Dabei verspricht 5G eine enorme Steigerung der Bandbreite für mobile Geräte von Privatpersonen als auch von Unternehmen. Viele digitale Geschäftsmodelle und Applikationen werden branchenübergreifend das neue Netz als Basis verwenden.

Als Basis für Digitalisierung der Gesellschaft und Wirtschaft gilt der 5G-Mobilfunkstandard teils schon jetzt. Vodafone und die Deutsche Telekom haben erstmals Tarife für Privatkunden auf den Markt gebracht und damit den Startschuss für 5G gegeben. Es sind aber auch Fragen offen. Welche Potenziale bietet die 5G-Technologie Unternehmen? Welche Vorteile wird 5G für das Internet der Dinge (IoT – Internet of Things) bieten? Welche Trends werden sich durchsetzen?

5G-Revolution: Höhere Geschwindigkeit und geringere Latenz

In 5G ist nicht nur eine Geschwindigkeitssteigerung zu sehen. Im Vergleich zu der Evolution der Vorgängerversionen (3G, LTE) kann das Netz der Zukunft noch mehr. Es kann im Bereich Mobilfunk als Revolution gesehen werden.

Warum? Erstmals stehen nicht Smartphones bzw. Endgeräte im Fokus. Stattdessen setzt 5G auf die Vernetzung von digitalen Endgeräten. Milliarden von Geräten werden mit uns kommunizieren können.

Die Steigerung der Geschwindigkeit ist nur einer der Vorteile und die ist im 5G-Netz tatsächlich beeindruckend. Das neue 5G-Internet ist im Vergleich zum Internet über 3G (UMTS) und 4G (LTE) um das 100- bzw. 1.000-fache höher. Unter optimalen Voraussetzungen beträgt die Datenübertragungsrate über das neue mobile Breitband bis zu 20 Gbit/s.

Ein weiterer wichtiger Aspekt, der 5G für IoT interessant macht ist die Datenübertragung in nahezu Echtzeit. Der Fachbegriff ist hier Latenz. Je geringer die Latenz ist, desto besser für die Anwendung. Denn eine Applikation mit geringer Latenz kann schneller reagieren. Als typisches Anwendungsbeispiel, wo eine geringe Latenz erforderlich ist, wäre das autonome Fahren zu nennen. Bei 5G spricht man von einer Latenz von 1 Millisekunde. Im LTE-Netz ist die Latenz mit etwa 50 bis 80 Millisekunden deutlich höher.

Höhere Verbindungssicherheit und mehrere hundert Milliarden Geräte

Das Autonome Fahren und auch die Telemedizin erfordern aber auch eine hohe Verbindungssicherheit. Hierbei kann 5G ebenfalls punkten. Mehrere Antennen, die gleichzeitig an einer Datenübertragung mitwirken, ermöglichen es extrem kritische Anwendungen miteinander zu vernetzen. Auf diese Weise sorgt 5G dafür, dass Sensoren und Geräte mit hoher Verbindungssicherheit untereinander kommunizieren können.

Gleichzeitig ermöglicht 5G die Kommunikation von vielen tausend Geräten in einer Funkzelle. Weltweit lassen sich 100 Milliarden Mobilfunkgeräte zur gleichen Zeit ansprechen.

Experten rechnen damit, dass in fünf Jahren mehr als 70 Milliarden IoT-Geräte aktiv sein werden. Noch weiter geht der chinesische Netzausrüster Huawei. Dieser geht davon aus, dass bereits vor dem Rollout der 5G-Technologie bis 2020 bereits 50 bis 100 Milliarden vernetzte Geräte geben wird.

Das 5G-Netz bietet hier beste Voraussetzungen, denn es ist für bis zu 500 Milliarden Geräte ausgelegt.

IPv6 für Internet of Things

Mehrere Milliarden Geräte – da wird der Stromverbrauch doch explodieren oder nicht? Das stimmt so nicht. Kommerzielle Anwendungen werden von 5G weiter profitieren, denn der Energieverbrauch der 5G-fähigen Geräte ist 90 Prozent geringer als der von Geräten in vorherigen Netzen. Mit dem 5G-Netz kompatible Geräte und Sensoren können kleiner ausfallen, kostengünstiger produziert werden und erreichen deutlich höhere Batterielaufzeiten.

Dank IPv6 werden hunderte Milliarden von Maschinen, Handys und andere Dinge unverwechselbare Adressen bekommen können. Bei IPv4 herrscht dagegen bereits heute Adressenknappheit. NAT (Network Address Translation) ist eine Technologie mit der die Problematik der Knappheit umgangen wird. IPv4 ist nämlich auf ca. 4 Milliarden Adressen limitiert. Die sind aber bereits fast alle vergeben.

SMART als Hauptbegriff für IoT

Oft ist die Rede von einzelnen Geräten beim Internet der Dinge. Tatsächlich geht es oft um die Kommunikation der Dinge untereinander. Dabei liegt der Fokus auf Daten. Mensch und Maschine, als auch Maschine mit Maschine tauschen dabei zukünftig immer mehr Daten aus.

Wichtig ist dabei der Begriff „SMART“. Solche smarten Systeme sind mit Schnittstellen ausgestattet, die Daten aufnehmen. Das können Sensoren, Datenspeicher, RFID-Chips usw. sein. Damit wird ein Gerät bzw. System erst kommunikationsfähig. Dabei findet die Übertragung „Wireless“ statt. Das ist zwar oftmals nicht zwingend notwendig, aber dafür bequemer und einfacher – es wirkt moderner.

Daraus ergeben sich beim Internet der Dinge viele Anwendungsbereiche. Diese sind unheimlich vielfältig. Wer an IoT denkt, denkt gleich an selbst fahrende Autos, einen Kühlschrank, der von selbst Milch nachbestellt oder das Haus, welches sich per Smartphone steuern lässt.

Welche Potenziale bietet 5G?

Die Potenziale, die 5G bietet, sind enorm. In verschiedenen Bereichen können Unternehmen von den technischen Leistungsmerkmalen und betriebswirtschaftlich günstigen Kennzahlen profitieren. Anwendungen, die in LTE- oder 3G-Netzen nicht wirtschaftlich hätten betrieben werden können, werden in Zukunft wegen dem neuen Mobilfunkstandard ihren Durchbruch erleben.

Dabei bietet 5G enormes Wachstumspotenzial. Aktuell schätzen Experten das Marktvolumen auf 555 Milliarden Euro weltweit. Auf Deutschland entfallen davon prozentual etwa 4 Prozent. EY-Prognosen gehen davon aus, dass bis 2025 ein Multi-Milliardenmarkt entstehen wird. 63 Milliarden Euro schwer soll der Markt alleine in Deutschland werden. Telekommunikationsunternehmen möchten diesen daher ungerne Wettbewerbern überlassen.

Im Mobility Report schätzt Ericsson [3] (Stand Juni 2019) den Durchbruch von 5G ab 2022. In den nächsten Jahren soll sich die Anzahl an 5G-Mobilfunkanschlüssen weltweit vervielfachen.

Schätzung der Entwicklung von 5G-Mobilfunkanschlüssen (Quelle: Ericsson)
  • 2019: 11 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse
  • 2020: 72 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse
  • 2021: 220 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse
  • 2022: 627 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse
  • 2023: 1.220 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse
  • 2024: 1.793 Mio. 5G-Mobilfunkanschlüsse

Nachfolgend haben wir uns einige Branchen und Unternehmen angeschaut, die von 5G profitieren werden.

Konsumgüterbranche

5G kann hier eine Verbesserung der Qualität von Endprodukten ermöglichen. Intelligente Container können das Mindesthaltbarkeitsdatum von Lebensmitteln und Getränken besser überwachen und die Qualität von Vor- und Endprodukten steigern. Im Bereich des Einzelhandels werden Unternehmen neue und innovative Arten der Kundenbindung erreichen. Zum Einsatz kommen werden hier „Augmented Reality“ und „Virtual Reality“. Einzelhändler werden durch Geschäftspraktiken im Omnichannel-Bereich das Einkaufserlebnis weiter verbessern.

Multimedia- und Telekommunikationsbranche

Digitale Inhalte werden besser verteilt werden können. Neue Anwendungen wie Augmented Reality (AR – erweiterte Realität) und Virtual Reality (VR – virtuelle Realität) werden zunehmend in mobilen Netzen eingesetzt.

Industrieunternehmen

Im Bereich Smart-Factory lassen sich dank 5G Maschinenlaufzeiten optimieren. Durch die Analyse großer Datenmengen ermöglicht es 5G Ausfallzeiten zu reduzieren und dadurch entstehende Umsatzausfälle weitgehend zu verhindern.

Logistik

Hochentwickelte IoT-Tracking-Sensoren werden den Ende-zu-Ende-Logistikbetrieb verändern. Durch die hohe Energieeffizienz des 5G-Netzes werden Daten unterschiedlichster Art an allen Punkten einer Lieferkette über lange Zeiträume gesammelt. Geht man hier weiter könnte der Verbraucher genaue Informationen sehen wann und wo ein gekaufter Fisch gefangen wurde, bei welchen Temperaturen er in der Lieferkette gelagert und wann er dem Einzelhändler geliefert wurde.

Health-Science

Neuartige Apps können dank 5G für klinische Studien Daten sammeln. Solche Daten können Blutzuckerwerte, Bewegungen, Lungengeräusche und EKG-Daten sein. Ärzte werden diese Vitalwerte monitoren und auswerten können, um den Gesundheitszustand der Patienten jederzeit überwachen und im Notfall reagieren zu können. Ländliche Gebiete werden von der hohen IoT-Konnektivität profitieren. Dank geringer Latenz werden Gesundheitsdienste, wie Operationen, aus der Ferne durchgeführt werden können.

Smart Cities

Im Bereich Smart-City wird 5G breitere Anwendungen ermöglichen. Von Wasser- über Abfallwirtschaft bis hin zu Verkehrsüberwachung und verbesserten Gesundheitseinrichtungen werden Städte von 5G profitieren. Immer mehr Sensoren können in die städtische Infrastruktur eingebunden werden. Nur 5G kann diese enorme Datenlast bewältigen und intelligente Systeme integrieren, die miteinander kommunizieren. Die Vision einer vernetzten Stadt wird zur Realität werden.

Welche IoT-Trends werden 2019 dominieren?

Einen Einblick in die IoT-Trends hat die CES 2019 gegeben. Zu erwarten sind im Smart-Home-Markt höhere Investitionen in Sprachassistenten und Edge-Computing. Für Unternehmen wird es wichtig sein zu entscheiden, welche IoT-Anwendungen großes Potenzial zur Lösung von konkreten Herausforderungen im eigenen Business haben. Dabei müssen sich Unternehmen fragen, wie die Kundenzufriedenheit durch das Internet der Dinge weiter gesteigert oder die Qualität verbessert werden kann. Auch können datengesteuerte Geschäftsmodelle dabei unterstützen Kosten weiter zu senken.

Laut einer Studie von IDG Research Services schätzen 2019 rund 51% aller Firmen die Bedeutung von IoT als sehr hoch bis hoch ein. Damit ist die Relevanz im Vergleich zum Vorjahr (47 %) moderat gestiegen.

Im B2B-Umfeld sind folgende IoT-Trends vielversprechend:

  1. Predictive Maintenance: IoT hilft dabei vorherzusagen, wann Maschinen ausfallen oder gewartet werden müssen. Das senkt Wartungskosten.
  2. Bestands-Management: Unternehmen erhalten noch besseren Überblick über Lagerbestand. Produkte können durch das Internet der Dinge über die gesamte Lieferkette überwacht werden. Ziel ist es hier die just-in-time-Prozesse für die Produktion zu verbessern und Lagerausfälle zu reduzieren.
  3. Produktion, die sich selbst optimiert: IoT kann dazu genutzt werden ganze Fabriken und Fertigungshallen zu vernetzen. Produktionsprozesse werden dann in Echtzeit überwacht und optimiert. Die positive Folge: Eine Qualitätssteigerung.
  4. Smart Metering: Darunter versteht man den Verbrauch von Strom, Gas und Wasser in Echtzeit zu messen. Möglich machen dies IoT-Sensoren. Verbraucher können dadurch Echtzeitabrechnungsdaten einsehen und Versorgungsunternehmen Preise dynamisch gestalten.
  5. Energieerzeugung und -speicherung verteilen: Wenn Angebot und Nachfrage über verschiedene Energiequellen hinweg optimiert und automatisiert ablaufen, kann IoT hierzu positiv beitragen. Für Unternehmen ermöglichen sich dadurch Chancen die Energiekosten und den Verbrauch zu senken.
  6. Flotten-Management: Nicht nur Lagerbestände und Sendungen können durch IoT und 5G in Echtzeit verfügt werden. Haben Unternehmen einen besseren Informationsstand über die gesamte Fahrzeugflotte, können sie die Reperaturkosten weiter senken und Fahrzeuge dynamisch umleiten (bei z. B. Staus).

Fazit: 5G wird zur Schlüsseltechnologie für das Internet der Dinge

Eine Versorgung von 5G wird in den nächsten Jahren erwartet. Die Telekom will bis zum Jahr 2025 stolze 99 Prozent der Bevölkerung mit 5G versorgen und 90 Prozent der Fläche Deutschlands abdecken, so Walter Goldenits gegenüber der Augsburger Allgemeine [4].

IoT hat als Ziel Anwendungen weitgehend zu automatisieren. Gegenstände werden mit elektronischer Intelligenz ausgestattet und erhalten die Fähigkeit untereinander zu kommunizieren. Eine menschliche Interaktion wird hierfür nicht mehr nötig sein.

Damit so eine Technologie eingeführt werden kann, gibt es hohe Anforderungen an das Mobilfunknetz. 5G wird hier hohe Datenverkehrsaufkommen und den Hotspot-Traffic auffangen können. Auch die geforderten Eigenschaften (Echtzeitübertragung) vom Internet der Dinge wird 5G unterstützen.

5G wird daher als perfekter Wegbereiter für das Internet der Dinge gesehen. In Zukunft werden nicht nur PCs, Handys und Tablets mit dem Internet verbunden sein, sondern auch Alltagsgegenstände, städtische Güter und Lebensmittel. Unternehmen wird dadurch eine Reihe neuer Geschäftsmöglichkeiten eröffnet. Sie werden Dienste und Apps bereitstellen, um komplexe IoT-Systeme effizient zu verwalten und Daten intelligent umwandeln, um daraus Erkenntnisse zu ziehen. 5G wird nicht nur die Art der Kommunikation verändern, sondern auch Unternehmen und die Gesellschaft insgesamt.

Quellen und Referenzen

[1] https://www.dslregional.de/5g/

[2] https://www.q-loud.de/hubfs/Kundendownloads/IDG-Studie_IoT_2018_2019.pdf

[3] https://www.ericsson.com/en/mobility-report/reports/june-2019

[4] https://www.augsburger-allgemeine.de/wirtschaft/Wir-wollen-99-Prozent-der-Bevoelkerung-mit-5G-versorgen-id54985781.html

Konstantin Matern ist seit 15 Jahren in der IT-Branche tätig. Mit dem Projekt DSLregional.de startete er 2013 ein Verbraucher-Portal, welches über den Breitbandausbau auf dem Land informiert und Versorgungslücken im Bereich Internet-Technologien aufdeckt.