5G als Treiber für das Internet der Dinge

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 / 12. August. 2019

5G – der neue Mobilfunkstandard – verspricht eine gigantische Steigerung der Bandbreite für alle Arten mobiler Geräte. Davon profitieren nicht nur die Nutzer von Smartphones. Das neue Netz wird zur technischen Basis für neue digitale Geschäftsmodelle und Applikationen und wird viele Branchen revolutionieren.

Von 5G-fähigen faltbaren Smartphones, über Fernoperationen an Patienten, die meilenweit entfernt sind, superschnelle Netzwerk-Rollouts in den USA und das Internet der Dinge bis hin zu Robotern es scheint aktuell kaum ein Thema zu geben, das keinen 5G-Bezug hat. Für Telekommunikationsanbieter oder Kommunikationsdienstleister (CSPs) ist es an der Zeit neue Möglichkeiten auszuloten von der Kapazitätserweiterung bis hin zur Bereitstellung neuer Dienste, Inhalte und Interaktionen, die bisher nicht möglich waren. Mit 5G als Schlüsseltechnologie für das Internet der Dinge (IoT) und Edge Computing haben sie jetzt eine einmalige Chance, die noch vor ein paar Jahren unvorstellbar war.

Das Internet der Dinge stellt hohe Anforderungen an Hard- und Software, einerseits aufgrund der extrem großen Anzahl an „Dingen“ und zweitens aufgrund der gigantischen Datenmengen, die gesammelt werden. 5G ist die Antwort auf diesen massiv ansteigenden Datenverkehr, liefert viel schnellere Geschwindigkeit, eine weitaus geringere Latenzzeit und eine deutlich höhere Dichte als 4G. Wenn wir das Potential von IoT, Robotik, autonomen Fahrzeugen, Smart Cities und der öffentlichen Verwaltung sowie der Telemedizin nutzen wollen, dann muss jeder dieser Faktoren im Spiel sein.

 

Geschwindigkeit, Latenzzeit und Dichte

In Sachen Geschwindigkeit ist ein häufig verwendetes 5G-Beispiel ein hochauflösender Film, der in zehn Sekunden heruntergeladen werden kann, verglichen mit derzeit bestenfalls etwa zwanzig Minuten, abhängig von der lokalen Bandbreite. Die Latenzzeit weicht davon ab und spiegelt die Zeit wider, die die Daten für die Übertragung zwischen zwei Punkten benötigen. Wir sprechen in der Tat von weniger als einer Millisekunde Verzögerung, die zum Beispiel für die Durchführung von Fern-OPs von Bedeutung ist.

Die Dichte ist signifikant, weil die Anzahl der gleichzeitig an ein Netzwerk angeschlossenen Geräte immens ist. Aktuell gibt es weltweit mehr als 23 Milliarden vernetzte Geräte, und mit mehr Mobilität und IoT-Anwendungsfällen wächst die Zahl stetig. Jeder kennt Situationen, in denen die Geschwindigkeit dramatisch sinkt, wenn alle eingeloggt sind. Mit zunehmend vernetzten Fahrzeugen, Haushaltsgeräten, Medizingeräten, Wearables oder smarten Produkten brauchen wir Netzwerke, die deutlich mehr Geräte als je zuvor versorgen können.

 

Vernetzte Fahrzeuge und Fern-OPs

Das lässt sich am Beispiel von vernetzten Fahrzeugen gut erläutern: Angenommen, ein Automobilhersteller baut zehn Millionen Fahrzeuge pro Jahr und will jedes dieser Fahrzeuge mit dem Rechenzentrum verbinden, um Connected Services anzubieten. Dann heißt das, dass pro Tag ca. 27.000 neu zu verwaltende Objekte hinzukommen. Mit allem was dazu gehört: Firewalls müssen geschaltet werden und genügend Rechenleistung, Speicherkapazität und Bandbreite zur Verfügung gestellt werden. Wenn jedes Fahrzeug nur 100 kB an Daten pro Tag schicken würde, dann wären das schon 365 Terabyte pro Jahr. Auf diese Herausforderung ist die Industrie derzeit noch nicht vorbereitet, kann aber mit 5G eine wichtige Grundlage legen.

Im medizinischen Bereich könnte ein Chirurg ein leistungsstarkes, hochzuverlässiges 5G-Netzwerk verwenden, um kritische Operationen mittels Roboter an einem Patienten in einer anderen Klinik durchzuführen. Mit 5G kann über Network-Slicing ein Dienst mit geringer Latenzzeit bereitgestellt werden, um sicherzustellen, dass Handgriffe in Echtzeit und ohne Verzögerung durchgeführt werden. Zudem ermöglicht hoher Durchsatz dem Chirurgen qualitativ hochwertige Töne und Bilder in hoher Auflösung. Weiterhin wichtig ist maximale Zuverlässigkeit für die Dauer der OP, um sicherzustellen, dass die Leistung nicht durch andere Nutzer beeinträchtigt wird.

Eine Zukunftsvision sind Drohnenlieferungen – Bilder von Schwärmen unbemannter Flugobjekte am Himmel sind fester Bestandteil jedes Science Fiction Films. Mit dem dichten 5G-Netz kann eine große Anzahl an Drohnen unterstützt werden und aus der Ferne koordiniert, Kollisionen vermieden werden. Vorteile von Drohnenlieferungen sind weniger Staus, insbesondere in städtischen Gebieten, sowie die Erreichbarkeit weit entfernter Standorte, denen bisher die Infrastruktur für Lieferungen fehlte.

 

Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur nötig

Um all dies zu gewährleisten, sind erhebliche Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur erforderlich. Für CSPs ist es ein großes Vorhaben, weshalb ein reines 5G-Netz in näherer Zukunft unwahrscheinlich ist. Realistischer ist eine Mischform – mit 4G für die Bereitstellung von Basisdiensten und 5G für spezifische Aufgaben. Aus diesem Grund ist es wichtig, auf eine so genannte Telco-Cloud zu setzen, eine Software-definierte Technologie, die sowohl die aktuelle 4G-Technologie unterstützt als auch die Grundlagen für 5G legt, was von Betreibern wie Vodafone sehr geschätzt wird. „Die Fähigkeit, flexibel und agil zu sein, während wir Netzwerkbetrieb und -management weiter automatisieren, konnte nur durch eine Software-definierte Infrastruktur erreicht werden“, sagte Johan Wibergh, Chief Technology Officer der Vodafone-Gruppe.

 

Herausforderung Security

Aus meiner Erfahrung ist die Sicherheit die größte Herausforderung und damit die Achillesferse bei IoT und 5G. Gerade bei der Übertragung von Daten im sensiblen medizinischen Bereich, bei autonomen oder vernetzten Fahrzeugen oder Wearables müssen Datenschutzregelungen und Sicherheitsvorschriften berücksichtigt werden.

Wird beispielsweise ein seit 20 Jahren bestehendes System in einer Produktionsstätte an eine digitale Industrie 4.0-Umgebung angebunden, besteht zunächst eine Sicherheitslücke. Denn das alte System wurde nicht dafür konzipiert, jemals mit der digitalen Welt verbunden zu werden. Die große Aufgabe besteht darin, ein inhärent unsicheres System sicher zu gestalten, wofür es verschiedene Lösungsansätze gibt. Eine Möglichkeit ist es, ein Gateway (elektronisches Gerät, das unterschiedliche Netzwerktechniken miteinander verbinden kann) vor das ältere System zu schalten. So werden ein möglicher Angriff oder ein unbefugter Zugriff vom Rechenzentrum aus auf das System verhindert. Zudem kann die Analyse des Datenstroms Hinweise darauf liefern, dass ein Hacker unbefugt auf das System zugreift. Basis für mehr Sicherheit, sowohl im 5G- als auch im IoT-Umfeld sind intelligente, sichere Netzwerke, Automatisierung sowie Standards. Investitionen in die Sicherheit müssen heute bereits getätigt werden, als eine Versicherung für die Zukunft von 5G. Dies ist notwendig, um versteckte Kosten zu vermeiden, die später durch die Abwehr und Bekämpfung von Angriffen auf unzureichend geschützte, sensible Daten entstehen.

5G ist nicht nur eine Entwicklung, die die Telekommunikationsbranche betrifft, sondern auch Produktionsunternehmen, die Gesundheitsbranche, Automobilhersteller oder Dienstleister, wie Logistikunternehmen und Flughäfen – viele Branchen werden von 5G profitieren. Die Möglichkeiten von 5G sollten Unternehmen für ihre eigene Wettbewerbsfähigkeit nutzen. 5G ist das Netzwerk und die Grundlage dafür, die Versprechen vieler weiterer Technologien wie IoT, Künstliche Intelligenz und Machine Learning Wirklichkeit werden zu lassen – denn bei all diesen Technologien werden erhebliche Datenmengen generiert, die übertragen werden müssen. Jedes Unternehmen, das diese Möglichkeit versäumt, wird in der digitalen Welt ums Überleben kämpfen müssen.

Jean-Pierre Brulard ist Senior Vice President und General Manager für Europa, den Nahen Osten und Afrika (EMEA). Er ist seit 2009 bei VMware und verantwortlich für strategische Planung, Geschäftsentwicklung, Markteinführungsstrategie und VMware-Unternehmens-führung in der Region EMEA.