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Donnerstag, 21. Februar 2019

Wenn das Netzwerk „scheibchenweise“ funkt

Von Jens D. Billerbeck, Regine Bönsch | 28. Juni 2018 | Ausgabe 26

Sollen Maschinen einer Fabrik drahtlos vernetzt werden, so ist WLAN eine weit verbreitete, aber vielfach tückenreiche Technik. Denn es ist nicht garantiert, dass jede Maschine zu jeder Zeit eine Verbindung zu ihrem gewünschten Partner – ob Mensch oder Maschine– bekommt.

S22 Bubble 2 (2)
Foto: panthermedia.net/Mike Espenhain

Ein eigenes virtuelles Netz mit genau zu definierenden Eigenschaften ist vor allem für Anwendungen gedacht, die eine garantierte, sichere Verbindung brauchen.

Das hängt mit den spezifischen Eigenschaften des WLAN-Standards zusammen. Er gehorcht dem Grundsatz „Listen before Talk“. Das bedeutet, dass jedes Gerät zunächst lauscht, ob andere miteinander reden, und erst dann selbst zu reden anfängt, wenn Ruhe herrscht. Das ist im menschlichen Umgang höflich, in der Maschinenwelt, wo unmittelbar reagiert werden muss, aber hinderlich.

Hier setzt 5G auf eine revolutionäre Technik: das sogenannte Network Slicing. Wie der Name schon sagt, werden dabei einzelne Stückchen aus dem Gesamtnetzwerk herausgeschnitten und für spezielle Nutzungen verfügbar gemacht. Eine Vielzahl solcher Stückchen (engl. slices) laufen auf derselben physikalischen Funkinfrastruktur. Per Software wird so ein virtuelles eigenes Netz mit genau zu definierenden Eigenschaften geschaffen. Im Transportnetz können diese Signale dann auch ganz eigene Wege gehen.

Mit diesem Ansatz erhält jede Anwendung die Qualität der Service- und Verbindungseigenschaften, die sie benötigt. Beispielsweise garantierten Durchsatz, maximale Datenrate, maximale Abdeckung und Zuverlässigkeit. Über Network Slicing sind dann für die unterschiedlichen Industrien exklusive Anwendungen möglich. So können Roboter, Autos und Gabelstapler sicher gesteuert werden. Das könnte auch für autonom fahrende Autos gelten, die im Millisekundenbereich reagieren müssen.

Verschiedene Anwenderindustrien haben eben sehr unterschiedliche Bedürfnisse, speziell wenn es um die Verfügbarkeit, Übertragungskapazität, Verbindungsstabilität und Geschwindigkeit der Signale geht.

Hier konnten die Netzbetreiber mit 4G bisher nur „Anzüge von der Stange“ verkaufen. Mit 5G dagegen avancieren die Angebote zu „Maßanzügen“.

Von der Idee waren Netzausrüster und -betreiber so begeistert, dass sie nicht bis zur vollständigen Einführung von 5G-Netzen warten wollten. Sie haben die grundlegende Idee – ein Netzstückchen rauszuschneiden – bereits auf Maschinennetze übertragen, die noch mit 4G funken. Das Ganze nennt sich Narrowband-IoT. Diese schmalbandige Anwendung ist für das Internet der Dinge (IoT) gedacht. Das Netz überträgt nur kleine Datenmengen (einige Kilobytes) vom Sensor zum Rechner und zurück und das meist eher selten, einmal in der Stunde, am Tag, im Monat, im Jahr.

Aktuell wird Narrowband-IoT von der Deutschen Telekom, Vodafone und Telefónica eingeführt. Bis Ende des Jahres soll es flächendeckend vorhanden sein.

Einige kommerzielle Anwendungen gibt es schon. Da werden Strom-, Wasser und Gaszähler am Münchner Flughafen abgelesen, in Hamburg Parkplätze für intelligentes Management mit Sensormodulen bestückt. Narrowband-IoT soll Sprayer von Wänden abhalten und Umzugskabinen in Kaufhäusern überwachen. Die Einsatzmöglichkeiten scheinen riesig.

Die 5G-Nachfolgetechnik nennt sich Massive IoT. Sie soll massenhaft Dinge im Internet verknüpfen können, und das kostengünstig und ohne Interferenzen.jdb/rb