5G bereit oder wirklich 5G? CIOs der Branche sehen sich mit harten Wahrheiten über privates 5G konfrontiert

Einige Unternehmen bauen private 5G-Netzwerke für ihre Industrieumgebungen auf, müssen dann aber zunächst feststellen, dass sie sich mit 4G-Diensten zufrieden geben müssen. Wofür ist privates 5G also bereit und was kann es wirklich leisten?

ArcelorMittal France hat 5G Steel konzipiert, ein privates Mobilfunknetz, das sein Stahlwerk in Dunkerque versorgt, um seine Digitalisierungspläne mit schneller, standortweiter 5G-Konnektivität zu unterstützen.

Doch als das Netzwerk im Oktober 2022 eingeschaltet wurde, waren die damit verbundenen Geräte nur 4G-fähig.

Der französische öffentliche Netzbetreiber Orange baute das private Netz auf, das eine Fläche von 10 Quadratkilometern im ArcelorMittal-Werk in Dunkerque abdeckt. Es basiert auf 5G, die Terminals, die es nutzen, jedoch nicht, da die Verfügbarkeit von 5G-kompatiblen Terminals, die für den Einsatz in einer industriellen Umgebung geeignet sind, zu begrenzt ist, sagt David Glijer, Direktor für digitale Transformation des Unternehmens.

Solche Hardware-Einschränkungen behindern auch andernorts die Ambitionen von Unternehmen. Als der Netzwerkausrüster Nokia und der Infrastrukturdienstleister Kyndryl zusammenkamen, um private drahtlose Konnektivität für Industriekunden einzuführen, spielte 5G eine große Rolle.

Beim Chemiehersteller Dow, wo Kyndryl und Nokia beim Aufbau eines Hochgeschwindigkeitsnetzwerks für eines der größten Werke des Unternehmens halfen, ist die drahtlose Verbindung jedoch nur 4G.

„Alle sind begeistert von 5G-Netzwerken, aber man muss über Geräte und Anwendungen verfügen, die mit 5G funktionieren, also werden wir noch nicht so weit springen“, sagte Melanie Kalmar, CIO von Dow, letztes Jahr gegenüber CIO.com. „Aber wir werden bereit sein, dorthin zu gehen und diesen Wechsel vorzunehmen. Die Infrastruktur, die wir eingerichtet haben, wird in der Lage sein, auf 5G umzusteigen.“

Als privater 5G-Mobilfunk erstmals als Alternative zu WLAN in Betracht gezogen wurde, wurde darin eine Möglichkeit gesehen, zuverlässige drahtlose Konnektivität mit hoher Bandbreite und geringer Latenz für die Echtzeitsteuerung von Industriesystemen bereitzustellen. Allerdings sind einige seiner ersten Anwender in industriellen Umgebungen, wie ArcelorMittal France, noch nicht in der Lage, alle erwarteten Vorteile aus ihrer Investition zu ziehen, während andere, wie Dow, sich bei der Vorausplanung auf die gegenwärtigen Vorteile von 4G konzentrierten für ein einfaches Upgrade.

CIOs, die ihre Investitionen in private drahtlose Netzwerke zukunftssicher machen möchten, müssen verstehen, was 5G ist. Das sollte einfach sein, ungeachtet der Versuche von Mobilfunkbetreibern wie AT&T, es so lange vorzutäuschen, bis sie es geschafft haben, indem sie ihre bestehenden 4G-Türme als „5G-Evolution“ brandmarken.

5G ist ein neuer Funktechnologiestandard, der neue mobile Endgeräte, neue Basisstationen für deren Verbindung und (um alle Vorteile nutzen zu können) einen neuen Netzwerkkern erfordert, der Millisekunden-Latenz und Netzwerk-Slicing liefern kann, um garantierte Bandbreite und Leistung bereitzustellen.

Sagten wir einen Technologiestandard? Nicht ganz. 5G-Mobilfunk ist in einer Reihe von Standards definiert, die auf technischen Spezifikationen des 3rd Generation Partnership Project basieren. 3GPP wurde 1998 gegründet, um die nationalen Normungsgremien zusammenzubringen, die die damals neue 3G-Mobilfunktechnologie definieren, um sich auf einen einzigen, globalen Mobilfunkstandard zu einigen. Alle ein oder zwei Jahre gibt es eine neue Version der Spezifikationen heraus, die neue Funktionen hinzufügt und die Leistung verbessert, und seine Normungspartner implementieren die Spezifikationen in ihre nationalen Standards. Die Arbeit an den Veröffentlichungen überschneidet sich häufig, sodass die Diskussion über eine Veröffentlichung schon weit fortgeschritten ist und die Diskussion darüber, welche Funktionen in die nächste aufgenommen werden sollen, bereits begonnen hat, noch bevor die Details der vorherigen eingefroren sind.

Manchmal sind die Änderungen von einer Version zur nächsten inkrementell und manchmal markieren sie einen Wechsel zu einer neuen Technologiegeneration. Dies war bei Release 10 der Fall, dem ersten, das weithin als echtes 4G gilt, oder bei Release 15, das das einleitete, was wir heute als 5G kennen.

Als die Spezifikation für Release 15 im März 2017 erstmals genehmigt wurde, definierte sie nur sogenannte nicht eigenständige (NSA) 5G-Netzwerke, die die Nutzung von 5G New Radio-Basisstationen und -Terminals über einen 4G-Netzwerkkern ermöglichen. Die endgültige Spezifikation für Standalone (SA) 5G, die den Aufbau von Netzwerken mit einem neuen Kern mit geringer Latenz definiert, wurde erst im Juni 2019 eingefroren – und selbst dann mussten Gerätehersteller und Netzwerkbetreiber warten, bis nationale Normungsgremien und Telekommunikationsregulierungsbehörden eintrafen hatte die Spezifikationen in lokale Gesetze umgesetzt, bevor sie mit der Arbeit beginnen konnten.

Dies führte dazu, dass Unternehmen weiterhin daran interessiert waren, 5G in industriellen Steuerungssystemen zu nutzen, die von öffentlichen Netzwerkbetreibern abhängig waren, wo die Netzwerklatenz durch lange Backhaul-Routen oder durch Überlastungsverzögerungen erhöht werden könnte, da sie mit anderen Kunden um Netzwerkkapazität konkurrierten.

Die Unterstützung für nicht öffentliche Netzwerke (NPNs), die Bezeichnung von 3GPP für privates 5G, erschien erstmals in Release 16, das im Juni 2020 eingefroren wurde. Es definierte auch einige der anderen für industrielle Anwendungen wesentlichen Funktionen, wie z. Latenzkommunikation (URLLC).

Die Funktionen in Release 17 – einschließlich Verbesserungen der Unterstützung für nicht öffentliche Netzwerke und Network Slicing – wurden erst im Juni 2022 eingefroren, obwohl die Diskussion (und damit die Erwartung) darüber bereits 2019 begann.

Unternehmen warten seit Jahren darauf, dass die für industrielle Anwendungsfälle entscheidenden Funktionen, einschließlich geringer Latenz und Network Slicing, fertiggestellt werden.

Auch heute noch stellt sich beim Angebot eines privaten 5G-Netzes die zentrale Frage, welcher Version der Spezifikationen es entspricht. Systeme, die nach älteren Spezifikationen entwickelt und gebaut wurden, verfügen nicht über alle Funktionen neuerer Systeme.

Seien Sie auch vorsichtig bei „5G-fähigen“ Systemen, die über einen 5G-Kern mit einem 4G-Funk verfügen, oder bei 5G-Funkgeräten, die mit einem echten 5G-Kern aktualisiert werden können. Ihre Fähigkeiten werden unterschiedlich sein und die Kosten für die Aufrüstung von 5G-ready auf echtes 5G variieren je nach Standortkonfiguration.

Eine weitere wichtige Frage ist, wer das Netzwerk plant und baut, da privates 5G mehr bedeutet, als alle 50 Meter einen Hotspot einzurichten und einen Ethernet-Drop zu betreiben.

„Sie werden einen guten Partner brauchen, und dieser Partner muss sich gut mit 5G auskennen“, sagt Alex Sinclair, ein Veteran der Telekommunikationsbranche und jetzt CTO der GSM Association, einem Branchenverband. Zu den Optionen gehören Mobilfunknetzbetreiber, die offensichtlich über die Erfahrung verfügen und private Netzwerke oft nebenbei anbieten; Anbieter von drahtlosen Geräten wie Nokia, Ericsson oder Huawei; und Systemintegratoren wie Tech Mahindra oder Infosys, die über spezialisierte private 5G-Praktiken verfügen.

Es ist wichtig, einen Partner zu finden, der Ihr Unternehmen kennt, da 5G keine homogene Sache mehr ist. „Wenn Sie es in eine Fabrikproduktionslinie oder einen Flughafen integrieren wollen, ist diese Integration in der Regel maßgeschneidert“, sagt er. „Man muss die richtigen Partner auswählen, mit denen man verhandeln kann.

Selbst wenn Sie ein echtes privates 5G-Netzwerk aufbauen, können Sie es nutzen? Das hängt alles davon ab, was Sie damit verbinden möchten. 5G-Smartphones sind mittlerweile weit verbreitet, aber robuste Tablets, wie man sie sich in einer industriellen Umgebung wünscht, sind immer noch rar gesät und erfordern einen höheren Preis. Dell verlangt beispielsweise 150 US-Dollar für den Einbau eines 4G-Modems in sein Latitude 7220 Rugged Extreme Tablet oder 348 US-Dollar für ein 5G-Modem – und das Unternehmen ist noch nicht einmal bereit, die erweiterten Netzwerkkernfunktionen eigenständiger 5G-Netzwerke zu nutzen.

Auch bei den Chips, die die drahtlosen Modems antreiben, gibt es immer noch einen großen Preisunterschied – bis zum Faktor 15 – zwischen denen für 4G- und 5G-Systeme. Das reicht aus, um Gerätehersteller vorerst davon abzuhalten, 5G-Optionen anzubieten, insbesondere für industrielle Nischenanwendungen. Und wenn sie das tun, berechnen sie einen hohen Aufschlag, was die Nachfrage weiter senkt.

Der Mangel an Endgeräten ist in der Mobilfunkbranche eine alte Geschichte. Es geht zurück auf die Einführung des frühen digitalen Mobilfunkstandards, der in den USA als PCS und überall sonst als GSM bekannt ist. Branchenjournalisten behaupteten, GSM stünde für „God Send Mobiles“, sagt Sinclair.

„Es ist Teil eines Kreislaufs, den wir mittlerweile recht gut verstehen“, sagt Sinclair. „Mit 5G sind wir jetzt etwa in der Mitte des Einführungszyklus, aber 4G wird es noch lange geben. Das bedeutet auch für private Netzwerke, dass es viele Anforderungen gibt, die man mit 4G-Funk derzeit recht gut abdecken kann.“ ."

Zwangsläufig wird 4G heute billiger sein, aber die Kosten für 5G-Geräte werden exponentiell sinken, wie es bei jeder vorherigen Generation mobiler Technologie der Fall war, sagt Sinclair, daher müssen CIOs überlegen, wann sie den Umstieg wagen.

„Es ist völlig in Ordnung zu sagen, dass ich einen besseren Preis bekomme, und es ist besser zu verstehen und es gibt mehr Unterstützung für 4G“, sagt er. „Aber wenn man es in eine Anwendung einbauen will, die zehn Jahre lang bestehen bleibt, sollte man wirklich über 5G nachdenken, nur um zukunftssicher zu sein.“