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5G: Realistische IoT-Anwendungsfälle mit Mehrwert

Es gibt viele mögliche 5G-IoT-Einsatzszenarien, etwa im Gesundheits- und Transportwesen. Doch Organisationen müssen Augenmaß bewahren, was die realistischen Anwendungen angeht.

IoT-Verantwortliche, die 5G-Netzwerke für IoT bereitstellen wollen, müssen Anwendungsfälle definieren, die sich nicht so leicht mit 4G umsetzen lassen würden und genug Potenzial für Serviceumsätze versprechen.

Die Einführung von 5G hängt nicht davon ab, was Organisationen damit machen können. Es geht vielmehr darum, was sie ohne diese Technologie nicht erreichen können. Je nach entsprechendem Mehrwert und der Frage, ob es Probleme gibt, einen kurzfristigen ROI zu begründen, eröffnet 5G zahlreiche Chancen und Vorteile.

5G als Mobilfunkdienst bietet das Gleiche wie 4G, aber mit höherer Bandbreite und geringerer Latenz. Das komplexeste Problem bei 5G dreht sich nicht um Funknetze oder die Core-Architektur, sondern um 5G-IoT-Anwendungsfälle.

Als Treiber für die Funktechnologie erweisen sich solche 5G-IoT-Anwendungsfälle, die neue Edge-Geräte und Anwendungen schnell kombinieren können. Die meisten populären Beispiele für 5G-IoT-Anwendungsfälle – etwa Augmented Reality (AR, Erweiterte Realität), holografisches Sehen und autonome Fahrzeuge – bieten Ansätze für einen echten Mehrwert.

Allerdings sind sie so stark verallgemeinert worden, dass sie unrealistisch oder unproduktiv sind. Wenn Technikexperten diese Anwendungsfälle konsolidieren, bleibt das übrig, was für die 5G-Bereitstellung entscheidend ist.

5G verbessert die Anwendungsfälle für die allgemeine Funkkonnektivität

Der wichtigste branchenübergreifende Anwendungsfall für 5G ist die Vervielfachung der Kapazität in zentralen Servicebereichen. 5G bietet eine größere Kapazität pro Zelle und eine einfachere Mikrozellenarchitektur für die Bereitstellung von Funkverbindungen. 5G kann daher das 10- bis 100-fache der Gesamtkapazität für ein bestimmtes geografisches Gebiet liefern.

Die Breitbandnachfrage variiert beträchtlich je nach Nutzerdichte und der Mobilfunknutzung. 5G kann den Unterschied ausmachen zwischen zufriedenen Kunden und einer hohen Fluktuationsrate aufgrund von Ausfällen. Die Vervielfachung der Kapazität ist der garantierte 5G-Anwendungsfall. Das ist zwar nicht gerade spannend, steckt aber hinter derzeitigen Initiativen. Verbesserungen der bereits bestehenden Möglichkeiten von Mobilfunknetzen werden für Organisationen Anreiz genug sein, um 5G bereitzustellen.

Abbildung 1: Industrielle IoT-Anwendungsfälle für Vertrieb und Automatisierung.
Abbildung 1: Industrielle IoT-Anwendungsfälle für Vertrieb und Automatisierung.

Ein zweiter branchenübergreifender Anwendungsfall mit hoher Glaubwürdigkeit ist die verteilte Fabrik- oder Lagersteuerung. Industrielle Automation auf begrenztem Raum lässt sich häufig am besten durch kabelgebundene Sensoren oder Controller beziehungsweise ein Wireless-Kurzstreckenprotokoll wie Wi-Fi unterstützen.

Bei stärker verteilten Anlagen erfordert dieser Ansatz die Einrichtung von Netzwerken für jedes Gebiet und die Koordination der Datenflüsse in und aus diesen Anlagen. Wenn es Elemente gibt, zum Beispiel automatisierte Waren oder Werkstückträger, die zwischen den Anlagen bewegt werden müssen, können die Steuerungsübergaben umständlich sein.

5G bietet Unterstützung für die Prozesssteuerung und den Warenverkehr an einem großen verteilten Standort. Die hohe Kapazität von 5G stellt sicher, dass viele automatisierte Prozesse das Netzwerk nicht überlasten.

Praktische Anwendungen im Transport- und Gesundheitswesen sowie bei Versorgungsunternehmen

In der Transportbranche ist der überzeugendste Anwendungsfall die vernetzte Fahrzeugtelemetrie. Dies wird oft mit Anwendungen für selbstfahrende Autos in einen Topf geworfen. Es gibt nur sehr wenige Fahrzeuge, die für autonomes Fahren vorbereitet sind.

5G kann aber erst dann ins Spiel kommen, wenn ein Standardverfahren zur Verfügung steht, um beliebige Drive-Assist-Technologien per Mobilfunkverbindung zu unterstützen. Dies bedeutet, dass sich frühe Anwendungen auf Fahrzeugtelemetrie konzentrieren sollten, etwa eine Kamera aus Fahrersicht, Ansicht des Fahrers sowie Ansicht von Fahrgästen und Waren. Diese Telemetrieanwendungen lassen sich für vorhandene Autos nachrüsten, so dass eine praktische und kurzfristige Installation des Equipments realistisch ist.

Abbildung 2: Einsatzberiche für IIoT-Anwendungen.
Abbildung 2: Einsatzberiche für IIoT-Anwendungen.

Das Monitoring von kritischen Einrichtungen stellt den überzeugendsten 5G-IoT-Anwendungsfall für öffentliche Versorgungsunternehmen dar. Viele Versorger nutzen bereits IoT-Sensortechnologie, um die Bedingungen in kritischen Einrichtungen zu überwachen.

Dazu gehören Sensoren für Temperatur, Feuchtigkeit, berechtigtem und unberechtigtem Zugang, Druck, Spannung sowie den Zustand von Reglern und Steuerventilen. 5G verfügt aufgrund seiner größeren Zellbandbreite über die Möglichkeit, Anwendungen mit höherer Dichte zu unterstützen.

Darüber lässt sich aber auch Video-Monitoring in Echtzeit oder ausgelöst von einem Sensorzustand realisieren. Die Kombination kann Steuerungsspezialisten in der Zentrale alarmieren, die dann mit lokalen Kräften gemeinsam an der Behebung eines Problems arbeiten. Denn alle Beteiligten sind nicht nur über das Problem im Bilde, sondern sehen auch, was die Mitarbeiter vor Ort machen.

Der medizinische Sektor wartet mit vielen möglichen 5G-IoT-Anwendungsfällen auf, von denen jedoch High-Touch-Telemedizin das größte realistische Potenzial besitzt. Darunter fallen beispielsweise Remote- oder Roboterchirurgie, obwohl diese Beispiele über ein geringeres Anwendungspotenzial verfügen.

Es gibt etliche Bereiche, selbst in industrialisierten Ländern, in denen klinische Ressourcen weitgehend fehlen. Im Falle einer Naturkatastrophe könnten lokale Einrichtungen beschädigt oder überlastet sein.

Die High-Touch-Telemedizin geht davon aus, dass in diesen Situationen ein klinischer Agent bereitgestellt und mit einer zentralen medizinischen Einrichtung verbunden werden kann. Dort wiederum steht hochqualifiziertes Personal zur Verfügung. Personen mit Erste-Hilfe-Kenntnissen oder Grundlagenwissen aus dem Gesundheitsbereich, falls nötig sogar Laien, würden dann unter Remote-Aufsicht die medizinische Behandlung übernehmen.

Abbildung 3: Anwendungsfälle für 5G und IoT im Gesundheitswesen.
Abbildung 3: Anwendungsfälle für 5G und IoT im Gesundheitswesen.

Dies ist aus verschiedenen Gründen wahrscheinlich der vielversprechendste längerfristige Anwendungsfall. Die Welt hat bereits Situationen erlebt, in denen eine solche Möglichkeit wertvoll, ja sogar unverzichtbar wäre.

Das jüngste Beispiel ist die COVID-19-Pandemie. Die höhere verfügbare 5G-Kapazität würde es einem Gerät mit einem klinischen Agenten erlauben, mehrere Diagnose- und Behandlungsverfahren am gleichen Ort zur gleichen Zeit zu unterstützen.

Das würde den Mehrwert steigern und die Begründung für die Bereitstellung erleichtern. Personen mit chronischen Erkrankungen, die ein Monitoring und in Notfällen ein Eingreifen zu Hause erfordern, könnten eine abgespeckte Version des Agenten erhalten. Auf diese Weise würde man die Versorgung für eine Gruppe verbessern, die sich wegen der Kosten in traditionellen medizinischen Einrichtungen schwierig betreuen lässt.

Organisationen aus der Gesundheitstechnik können High-Touch-Telemedizin auch als Modell für immersive Projektionstechnologie nutzen. Ein Agent-Gerät mit hochkapazitiver 5G-Leistung könnte per immersiver Technologie, etwa AR und holografischen oder 3D-Videos, einen Spezialisten in eine Remote-Situation projizieren, in der er Robotikelemente oder lokale Agents steuert, um komplexe Aufgaben durchzuführen. Dies ist die Basis für viele klassische 5G-IoT-Anwendungsfälle, die entweder keinen unmittelbaren Nutzen haben, um die Bereitstellung zu rechtfertigen, oder deren kurzfristige Einführungskosten zu hoch sind.

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