5G: Der Schlüssel zur Erschließung der Zukunft digitaler Plattformen

Anstatt einfach schnelleres mobiles Breitband bereitzustellen, ist 5G eine Weiterentwicklung der Netzwerkarchitektur. Dies wird eine neue Art des Aufbaus von Mobilfunknetzen mit sich bringen, und die Komponenten dieser Architektur können unterschiedliche Geschäftsvorteile bieten. Durch 5G-Funktionen wie E2E-Netzwerkvirtualisierung, Netzwerk-Slicing, massive Kommunikation vom Maschinentyp, extrem niedrige Latenz und mobiles Edge-Computing kann ein 5G-Netzwerk eine Technologieplattform bereitstellen, die Unternehmensvorteile wie Kosteneinsparungen, verbesserte Kundenerfahrung und erhöhte Sicherheit ermöglicht und neue Einnahmequellen, schreibt Senior-Analyst von GlobalData Malcom Rogers. 

5Gs Potenzial

Weltweit beschleunigen sich die Rollouts von 5G-Netzwerken in jeder Region. Anbieter von Mobiltelefonen bringen weiterhin neue 5G-fähige Smartphones auf den Markt, und die Verbraucher haben damit begonnen, mobile Download-Geschwindigkeiten von weit über 100 Mbit / s zu erreichen. In der Tat kann 5G Verbindungen mit hoher Kapazität bereitstellen, das Video-Streaming verbessern und die Pufferung während der Hauptverkehrszeit entlasten. 5G bietet jedoch nicht nur ein verbessertes mobiles Breitband-Erlebnis für den täglichen Gebrauch, sondern wird auch die Netzwerkarchitektur des Unternehmens verändern. 5G bietet eine Bandbreite von bis zu 10 Gbit / s, was heute nur über eine dedizierte Glasfaserverbindung möglich ist. Über Verbindungen mit hoher Kapazität hinaus wird 5G die Transformation des Carrier-Netzwerks vorantreiben. Eine Schlüsselkomponente von 5G-Netzwerken ist die E2E-Virtualisierung (vom RAN bis zum Kern), mit der Netzwerkfunktionen Cloud-native und künstliche Intelligenz (KI) integriert werden können und die Automatisierung vorangetrieben wird.

Trotz des Hype um die Technologie und ihres Potenzials für Unternehmensanwendungen geben laut einer Studie von GlobalData bis zu 60 Prozent der IT-Verantwortlichen an, dass sie sich der Vorteile von 5G nicht voll bewusst sind.

Alles verbinden

Neben der Verbesserung der mobilen Breitbandgeschwindigkeit wird 5G eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung der nächsten Generation von IoT-Lösungen für Unternehmen und Behörden spielen. Derzeit können 4G / LTE-IoT-Netzwerke Sensorverbindungen zu Tausenden in einer einzelnen Zelle unterstützen. Diese Sensoren, Geräte, Gateways und andere verbundene Dinge erfassen Daten, kommunizieren miteinander und mit dem Netzwerk und erfassen und analysieren Geschäftsdaten. Diese Lösungsklasse nutzt die erweiterte Kapazität von 5G für die Verbindung mit einem Standort und wird als massive Maschinentypkommunikation (mMTC) bezeichnet. mMTC-Lösungen werden die zugrunde liegende Technologie sein, die Smart Utilities, Smart Manufacturing und Smart City-Konzepte wie die dynamische Verkehrssteuerung bereitstellt und in der vorausschauenden Wartung weit verbreitet sein wird.

Für Unternehmen arbeitet mMTC daran, Ausfallzeiten zu reduzieren, die Auslastung der Assets zu erhöhen und die Arbeitssicherheit zu verbessern, wodurch letztendlich die Produktionsstückkosten gesenkt werden. Diese Technologien werden von zentraler Bedeutung sein, um Ergebnisse für Industrie 4.0- und Smart City-Projekte zu erzielen, die weltweit durchgeführt werden.

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Nimm eine Scheibe

5G kann mehr als nur Maschinen und Sensoren in der gesamten Fabrik verbinden. 5G hat auch das Potenzial, die traditionelle Unternehmensnetzwerkarchitektur zu transformieren. In der Vergangenheit wurden Mobilfunknetze nie als primäres Zugriffsmittel für ein Enterprise Wide Area Network (WAN) angesehen. Mit zunehmender Verbreitung von 5G und der Hinzufügung weiterer Standards und Funktionen zu Betreibernetzwerken werden Unternehmen 5G jedoch als legitime und kritische Komponente für eine WAN-Lösung (Wide Area Network) der nächsten Generation betrachten.

Mit zunehmender Reife von 5G-Netzwerken werden neue Funktionen hinzugefügt. Eine Funktion, die in den kommenden Jahren standardisiert werden soll, ist das Network Slicing oder die logische Trennung verschiedener virtueller Netzwerke, die auf derselben zugrunde liegenden physischen Infrastruktur ausgeführt werden. Wenn Network Slicing in ein Unternehmens-WAN integriert ist, können IT-Manager separate Netzwerk-Slices erstellen, die Richtlinien für Bandbreite, Servicequalität und mehr auf Anwendungsbasis einhalten. Außerdem können Netzwerke partitioniert werden. In Anbetracht der mMTC-Komponente von 5G, bei der neben IT-Systemen auch die Betriebstechnologie unterstützt wird, ist das Slicing auch für die Sicherheit und Compliance von entscheidender Bedeutung.

Wenn es einfach nicht warten kann

Eine weitere wichtige Komponente der 5G-Evolution ist die Einführung mobiler Dienste mit extrem geringer Latenz. Derzeit können 4G / LTE-Netzwerke eine Netzwerklatenz von nur 50 ms liefern. Dies ist zwar für viele Geschäftsaufgaben ausreichend, kann jedoch Lösungen der nächsten Generation wie autonome Fahrzeuge, Echtzeit-Videoanalysen und Remote-Operationen bereitstellen. 5G hat eine Ziel-Mindestlatenz von 1 ms, wobei viele Netzbetreiber und ihre Herstellerpartner in realen Netzwerkumgebungen bereits eine Latenz von unter 30 ms erreichen, die zehnmal schneller ist als die Reaktionsgeschwindigkeit des Menschen. Dies eröffnet der Industrie, dem Gesundheitswesen und sogar den Verbrauchern eine Vielzahl neuer Möglichkeiten.

Ein entscheidender Faktor für Anwendungen mit extrem geringer Latenz, die in 5G-Netzwerken ausgeführt werden, ist 5G Mobile Edge Compute (MEC). MEC ist eine Technologieplattform, die die Rechen- und Speicherfunktionen herkömmlicher Rechenzentren und Clouds näher an den Rand eines Netzwerks bringt, auf dem Geräte Daten sammeln und übertragen. MEC-Plattformen unterscheiden sich von anderen Formen der Edge-Berechnung durch die native Integration in das 5G-Netzwerk. Dies ist ein Schlüsselfaktor für die Bereitstellung von Anwendungen mit extrem geringer Latenz. Mit MEC können Unternehmen Workloads schnell ausführen, ohne dass Server vor Ort bleiben müssen, aber auch ohne dass Daten zur Verarbeitung an eine Cloud oder ein Rechenzentrum gesendet werden müssen. Dies wird die Verwendung von KI für die Automatisierung und andere Anwendungsfälle vorantreiben und die Möglichkeit bieten, KI-Modelle schneller und effektiver auszuführen.

MEC kann auch die Sicherheit verbessern. Durch das Platzieren von Rechenressourcen an einer 5G-Basisstation vor Ort oder in der Nähe müssen vertrauliche Daten für die Verarbeitung nicht weit reisen. Dies wird in stark regulierten Branchen wie Banken, Gesundheitswesen, Luftfahrt und Regierung von entscheidender Bedeutung sein.

Weltweit setzen Unternehmen bereits Hybrid-Cloud-Dienste ein, bei denen eine Kombination aus Public Cloud-, Private Cloud- und On-Premise-Computerumgebungen von demselben Unternehmen verwendet wird. 5G wird dazu beitragen, die Einführung von Edge in dieses Paradigma voranzutreiben, da die Technologie eine noch detailliertere Optimierung der Ausführung von Anwendungen ermöglicht.

Dass sie alle zusammen

Das wahre Potenzial von 5G liegt nicht individuell in verbessertem mobilem Breitband, massiver Kommunikation vom Maschinentyp, Netzwerkvirtualisierung und -aufteilung, extrem geringer Latenz oder mobilem Edge-Computing. Vielmehr wird das wahre Potenzial durch eine Kombination von zwei oder mehr oder allen dieser Elemente zusammen erschlossen. Die effektivsten 5G-Lösungen und Anwendungsfälle basieren auf mehreren Komponenten. Einige davon umfassen autonome Fahrzeuge; Augmented / Virtual Reality und Mixed Reality für Außendienstmitarbeiter; dichte Sensorüberwachung zur Anlagenverfolgung und vorbeugenden Wartung; und die Verwendung von Wearables zur Verbesserung von Anwendungen wie Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, Echtzeit-Videoanalyse, mandantenfähigen Netzwerkumgebungen und taktilem Internet.

Derzeit konzentrieren sich viele Betreiber auf das Pragmatischere - die Bereitstellung verbesserter Download-Geschwindigkeiten und die Entlastung von Netzwerken zu Spitzenzeiten. Beispielsweise ist der feste drahtlose Zugang (FWA) für Unternehmen und Privathaushalte ein früher Anwendungsfall, der von Betreibern wie Verizon in den USA und Optus in Australien vorgeschlagen wird. Es finden jedoch weltweit Technologieversuche statt, die der Industrie dabei helfen, sich in Richtung zu bewegen volles Potenzial von 5G. Weltweit beeilen sich Mobilfunkbetreiber, ihren Netzwerkkern, ihren Transport und ihr RAN zu visualisieren, um sich auf die 5G-Zukunft vorzubereiten. Die zukunftsorientierteren Betreiber arbeiten mit Partnern zusammen, um fortschrittlichere 5G-Dienste zu testen. Beispielsweise bietet SK Telecom in Südkorea eine Fabrikautomatisierungslösung auf Basis von 5G MEC an. Die Idee für diese Betreiber ist, 5G zu verwenden, um Mobilfunknetze von der Bereitstellung von Konnektivität zu einer digitalen Plattform zu verwandeln, die Unternehmenslösungen unterstützt.

5G-Anwendungsfall: 5G-Smart-Port von ZPMC, China Mobile und Huawei

ZPMC, einer der weltweit größten Hersteller von Kran- und Stahlkonstruktionen, hat in Zusammenarbeit mit Huawei und China Mobile eine Lösung für Hafenbetreiber entwickelt, die eine verstärkte Automatisierung des Hafenbetriebs, eine verbesserte Arbeitssicherheit und eine schnellere Warenabwicklung durch Häfen ermöglicht.

Die Lösung stützt sich auf mehrere wichtige Komponenten von 5G, darunter einen verbesserten mobilen Breitbanddurchsatz, eine Netzwerkkompartimentierung, eine extrem niedrige Latenz und mobile Edge-Computing.

Die 5G Smart Port-Lösung besteht aus den folgenden zwei Teilen:

1. 5G + MEC Campus-Netzwerk: Die von China Mobile, ZPMC und Huawei implementierten 5G-Smart-Ports werden über das 5G-MEC-Campus-Netzwerk aufgebaut. Eine 5G-Basisstation vor Ort auf dem Campus des Hafens unterstützt sowohl öffentliche als auch private Dienste auf dem Campus. China Mobile definiert unabhängige Sub-PLMNs (Public-Land-Mobile-Networks) und stellt separate SIM-Karten für Ports bereit. Benutzer von öffentlichen und privaten Netzwerken greifen auf verschiedene Sub-PLMN-Zellen zu und richten Routen mit dem öffentlichen 5G-Kernnetz und dem lokalen 5G-MEC (UPF) des Ports ein.

2. 5G-Port-Anwendungen:

ein. Fernbedienungskrane: Kameras an den Kranen des Hafens übertragen mehrere 1080p-Videobilder über das 5G-Netzwerk an ein Kontrollzentrum. Der Krantreiber führt Operationen aus der Ferne basierend auf Videobildern von der Site aus. Abhängig von der Größe des Krans reicht die Anzahl der Kameras von 6 bis 27. Das 5G-Netzwerk bietet eine Uplink-Bandbreite von 30 Mbit / s - 120 Mbit / s und eine geringe Latenz von 30 ms.

b. IGV (Intelligent-Guide-Vehicle): Häfen sind auf manuelles Fahren von Container-LKWs angewiesen. Einige automatisierte Häfen verwenden 4G-basierte FTF (Automated Guided Vehicles). FTF können jedoch die umgebenden Straßenzustände nicht beurteilen. IGVs installieren Kameras und Sensoren rund um das Fahrzeug und übertragen detaillierte Straßenzustände über 5G an die MEC-Plattform. Ein einzelnes IGV benötigt 8 Kanäle mit 1080p-Videobildern, die eine Uplink-Bandbreite von etwa 40 Mbit / s belegen, und eine Latenz von 20 ms. Die Geschwindigkeit eines IGV kann 40 km / h erreichen, doppelt so schnell wie die eines FTF. Die durchgehende horizontale Transporteffizienz kann auf das 2.5-fache eines FTF erhöht werden. Selbstfahrende Container-LKWs, die die Arbeitskosten senken können, werden ebenfalls mit denselben Technologien realisiert.

c. In intelligenten Ports nutzen immer mehr Anwendungen wie IVS (Intelligent Video Surveillance) und AR Remote Remote Maintenance die von 5G und MEC bereitgestellten Konnektivitäts- und Rechenfunktionen.

5G-Anwendungsfall: 5G-Smart-Flughafen von China Eastern Airlines, China Unicom und Huawei

China Eastern ist eine der weltweit größten Fluggesellschaften und hat mit China Unicom und Huawei eine intelligente 5G-Reiselösung für den Flughafen Daxing in Peking entwickelt. Die Lösung wurde entwickelt, um das Kundenerlebnis zu verbessern, die Automatisierung von Bodenaufgaben voranzutreiben, die Pünktlichkeit der Fluggesellschaft zu verbessern, die WLAN-Überlastung am Flughafen zu verringern, AI-basierte Anwendungen mit geringer Latenz zu ermöglichen und die Netzwerkumgebung zukunftssicher zu machen.

Die Lösung stützt sich auf mehrere wichtige Komponenten von 5G, darunter einen verbesserten mobilen Breitbanddurchsatz, eine extrem niedrige Latenz und mobile Edge-Computing.

In Zusammenarbeit mit China Eastern haben China Unicom und Huawei ein 5G-Netzwerk auf dem neu errichteten Beijing Daxing Airport eingerichtet, dem größten 5G-Flughafen der Welt und dem ersten, auf dem Fluggesellschaften 5G in den Geschäftsfluss der Zivilluftfahrt integriert haben.

Das Netzwerk von China Unicom deckt den gesamten Flughafen Beijing Daxing mit mehr als 3,000 5G LampSites und mehr als 80 5G Active Antenna Units (AAU) im Freien ab.

Das Netzwerk bietet eine enorme Menge an Datenübertragung, die China Eastern Airlines benötigt, um wirklich personalisierte Dienste für ihre Kunden freizuschalten. Die Netzwerkkapazität am Flughafen Daxing ist auf 10 TB / Tag ausgelegt und kann eine flexible Kapazitätserweiterung unterstützen. Die Netzwerkgeschwindigkeit kann 1.2 Gbit / s überschreiten und den Passagieren ein überlegenes 5G-Erlebnis bieten.

Es verfügt über ausreichende Kapazität und Abdeckung, um sowohl das Luftverkehrsnetz als auch den Passagierzugang im öffentlichen Netz zu bedienen. Die meisten Szenarien basieren auf 5G-Indoor-Netzwerken, während das Netzwerk auch die 3G- und 4G-Infrastruktur nutzt. Die gemeinsame Nutzung der Infrastruktur verbessert die Effizienz des Netzwerkbetriebs und senkt die Kosten, da nicht zwei am selben Standort befindliche Netzwerke erforderlich sind.

China Eastern Airlines nutzt das 5G-Netzwerk, um drei Aspekte seines Geschäfts zu verwalten:

• Passagierservices wie automatisiertes Einchecken und Gesichtserkennungs-ID-Überprüfungen mithilfe einer AI-Anwendung, die am Rande ausgeführt wird.
• Gepäckverfolgung und -verwaltung durch Passagiere und CEA-Mitarbeiter.
• Personalisierte Kommunikation mit Passagieren.

Der 5G Smart Travel Service wurde im September 2019 kommerzialisiert und soll Folgendes erreichen:

• Maximal 20 Minuten vom Check-in bis zum Boarding. Passagiere müssen keinen Ausweis mehr vorlegen oder QR-Codes scannen. Sie können alle Reisetransaktionen vom Ticketkauf über den Check-in, die Sicherheitsüberprüfung bis hin zum Boarding abschließen, indem sie ihre Gesichter scannen lassen. Flugbegleiter können sie mithilfe des Gesichtserkennungssystems zu ihren Plätzen führen. Die Mitarbeiter von China Eastern Airlines tragen eine 5G Augmented Reality (AR) -Brille mit Gesichtserkennung, um Passagiere schnell zu identifizieren und zu unterstützen.
• Bequemer papierloser Gepäckservice und durchgängiger sichtbarer Gepäcktransport. Mithilfe des weltweit ersten permanenten RFID-Gepäckausweises entwickelten die Partner eine 5G-Gepäckverfolgungslösung, mit der Passagiere den Status ihres eingecheckten Gepäcks in einer App verfolgen können. Dank der höheren 5G-Uplink-Kapazität verwendet der Flughafen Daxing HD-Video, um das Gepäck zu überwachen und das Personal zu alarmieren, wenn das Gepäck falsch gehandhabt wird. Dies ermöglicht eine bessere Verwaltung des Gepäcks, stellt die korrekte Weiterleitung des Gepäcks sicher und verhindert Flugverspätungen.
• Personalisierte Services zur Verbesserung des Passagiererlebnisses während der gesamten Reise, einschließlich Erinnerungen vor dem Flug, Check-in, Boarding, Änderungen an den Flugsteigen, Gepäckausgabe und Transfers. Diese Dienste können auf die Standorte, Mitgliedschaftsstufen und Zeitanforderungen der Passagiere zugeschnitten werden. Zum Beispiel können Passagiere Informationen über ihre bevorstehenden Flüge auf dem Smart Display sehen, wenn sie durch den Flughafen laufen. Ihre Gesichts-ID wird erkannt und Informationen werden anonym angezeigt, um die Privatsphäre zu schützen. VIP-Passagiere in der Lounge können HD-Konferenz- und Cloud-Dienste nutzen.