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2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Mit 5G zu neuen Potentialen in Produktion und Logistik

verfasst von : Jürgen Grotepass, Joseph Eichinger, Florian Voigtländer

Erschienen in: Handbuch Industrie 4.0

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

5G als nächste Mobilfunkgeneration nach 4G/LTE Advanced wird nicht mehr nur für Telefonie und die klassischen Datendienste ausgelegt sein, wie es bei den bisherigen Mobilfunkstandards der Fall ist. Vielmehr ermöglicht der 5G-Standard den Aufbau von Netzen für die Kommunikation von Geräten, die über die heutigen Anwendungen mit Smartphones weit hinausgeht. Letztendlich soll mit 5G das Internet der Dinge ermöglicht werden, in dem Geräte wie Sensoren, Motoren, Steuerungen mit allem und jedem in unserer Umgebung – und darüber hinaus – kommunizieren können. Die servicebasierte Architektur von 5G-Netzen ermöglicht zudem, schnell und effizient differenzierte Kommunikationsdienste für unterschiedliche Anforderungen der Industrie zu generieren und in Form sogenannter „Network Slices“ für den Nutzer maßgeschneidert bereitzustellen. Verschiedene Network Slices können dabei auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur betrieben – und damit dem Nutzerbedarf nach der Realisierung unterschiedlicher Anforderungsprofile für seine Netzkommunikation konfliktfrei und zugleich integrativ gerecht werden. Es werden Fallbeispiele aus Produktion und Logistik aufgezeigt, wie durch 5G-Konnektivität zu Clouddiensten bestehende Anlagen im Sinne eines Retrofits mehr Wertschöpfung leisten – bei gleichzeitig reduzierter Komplexität der lokalen Hardware. Die ansonsten lokal im Anlagendesign einzuplanende Rechnerleistung wird in diesen Beispielen aus der Factory-Cloud als Leistung bezogen. Das 5G Interface zur Cloud bzw. zur Edge garantiert die für die Applikation notwendige Latenzzeit und Verfügbarkeit auch zeitkritischer Anforderungen.

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Glossar
3GPP
3rd Generation Parntership Project (Mobilfunkstandardisierungsgremium)
4G
4. Mobilfunkgeneration (LTE)
4G/LTE
4. Mobilfunkgeneration/Long Term Evolution
5G
5. Mobilfunkgeneration
5GNR
5G New Radio (5G Radio Technologie)
5G RAN
5G Radio Access Network (5G Zugangsnetz)
5G-ACIA
5G Alliance for Connected Industry and Automation
5GC
5G Core Network (5G Kernnetz)
5GS
5G System (besteht aus 5GRAN und 5G Core Network)
AGV/FTS
Fahrerloses Transportsystem
AIN
Asset-Intelligence-Network-Plattform
AR
Augmented Reality (überlagerte Zusatzinformationen)
CAT-M1
Modemkategorie für LTE/Gerätekategorie für IoT
CAT-NB1
Narrowband Internet of Things NB-IoT
Cloud
private, öffentliche, hybride virtuelle Datenspeicher- und Verarbeitungseinheit
E2E
End-to-End (Ende-zu-Ende)
Edge
bezeichnet zentralisiertes IT-System in unmittelbarer Nähe der Anwendung
e-health
Electronic health (Elektronische Gesundheitsdienste)
eMBB
enhanced Mobile Broad Band
Energy Harvesting
Energiegewinnung aus der Umgebung (Thermisch, Vibration, ...)
ERP
Enterprise Resource Planning
eURLLC
enhanced URLLC (enhanced Ultra Reliable Low Latency Communication)
FA
Factory Automation
GST
Generic Slice Template
HMD
Head-Mounted Display
holonom
Beschreibung eines mechanischen Systems, bei dem sich die Lage durch generalisierte Koordinaten beschreiben lässt
HW
Hardware
I4.0
Industrie 4.0
IoT/IIoT
Internet of Things (Internet of Everything) / Industrial Internet of Things
IT
Information Technology
ITU
International Telecommunication Union
Komponenten
CyberPhysical System, siehe I4.0-Komponente
LTE-U
LTE-Unlicensed (LTE im WLAN-Frequenzband)
MEC
Multi Access Edge Computing
mMIMO
massive Multiple-Input-Multiple-Output
mMTC
massive Machine Type Communication
MNO
Mobile Network Operator (Mobilfunk-Netz-Betreiber)
MR
Mixed Reality (Kombination von VR und AR)
MTBF
Mean time between failure (Zeitabstand zwischen Fehler)
MVNO
MVNO Mobile Virutal Network Operator
NB-IoT
Narrow Band – Internet of Things (Mobilfunkstandardvariante von LTE)
NEST
Network Slice Type
neutral host
Betreiber eines mobilen Netzwerkes als Dienst
NPN
non-public-networks (privates Netzwerk)
NSA
Non-Stand-Alone (5G als Erweiterung von LTE-Netzen)
OPC-UA
Open Platform Communications – Unified Architecture
OT
OT = Operation Technology (Fabrik, Produktion)
PA
Process Automation
QoS
Quality of Service (Diensteklasse)
RAAS
Robot-as-a-Service
RAMI4.0
Referenz Architektur Model Industrie 4.0
Retrofit
Aktualisierung bestehender Systeme durch Integration neuer Technologien, auch „Brownfield“-Optimierung genannt
RFID
Radio Frequency Identifier (drahtlos auslesbarer Marker)
SA
5G Standalone (5G als eigenständiges Netz)
SBA
Service-based Architecure
SLA
Service Level Agreement
smartgrid
Intelligentes Stromverteilnetz
SPS
Speicherprogrammierbare Steuerung (englisch PLC)
SW
Software
TK
Telekommunikation
TSN
Time Sensitive Network (IEEE 802.1)
UE
User Equipment (Endgerät Modem)
UPF
User-Plane-Funktion (Endpunkt der Daten in der 5G-Architektur)
URLLC
Ultra Reliable Low Latency Communication (5G mode für hochzuverlässige Datenübertragung)
V2x
Vehicle-to-Everything (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation)
VR
Virtual Reality
WRC
World Radio Conference (weltweite Frequenzregulierung)
Literatur
Zurück zum Zitat 2GPP. TS 22.104 V1.0.0 (2018-12) [Report] 2GPP. TS 22.104 V1.0.0 (2018-12) [Report]
Zurück zum Zitat 3GPP (o. J.) TS 22.104, Service requirements for cyber-physical control applications in vertical domains; Stage 1, Release 16 [Report] 3GPP (o. J.) TS 22.104, Service requirements for cyber-physical control applications in vertical domains; Stage 1, Release 16 [Report]
Zurück zum Zitat 4G Service-Guaranteed Network Slicing Whitepaper, Feb 28, 2017, CMCC, Huawei, [Report] 4G Service-Guaranteed Network Slicing Whitepaper, Feb 28, 2017, CMCC, Huawei, [Report]
Zurück zum Zitat Gangakhedkar J, Cao H, Ali AR, Ganesan K, Gharba M, Eichinger J (2018) Use cases, requirements and challenges of 5G communication for industrial automation [Article]. In: IEEE international conference on communications workshops (ICC workshops), Kansas Gangakhedkar J, Cao H, Ali AR, Ganesan K, Gharba M, Eichinger J (2018) Use cases, requirements and challenges of 5G communication for industrial automation [Article]. In: IEEE international conference on communications workshops (ICC workshops), Kansas
Zurück zum Zitat GSMA (2018) Report, „From Vertical Industry Requirements to Network Slice Characteristics“, August 2018, GSMA [Report] GSMA (2018) Report, „From Vertical Industry Requirements to Network Slice Characteristics“, August 2018, GSMA [Report]
Zurück zum Zitat ITU Report (2017) ITU-R M.2410-0, Minimum Requirements related to technical performance for IMT2020 radiointerfaces [Report 11/2017] ITU Report (2017) ITU-R M.2410-0, Minimum Requirements related to technical performance for IMT2020 radiointerfaces [Report 11/2017]
Zurück zum Zitat Ref 3GPP TS 22,104, annex A2 [Report] Ref 3GPP TS 22,104, annex A2 [Report]
Zurück zum Zitat SMART SERVICE WELT Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, acatech 2014 [Report] SMART SERVICE WELT Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, acatech 2014 [Report]
Zurück zum Zitat Voigtländer F et al (2017) 5G for robotics: ultra-low latency control of distributed robotic systems [Conference]. In: International Symposium on Computer Science and Intelligent Controls (ISCSIC). – [s.l.] : IEEE. S 69–72 Voigtländer F et al (2017) 5G for robotics: ultra-low latency control of distributed robotic systems [Conference]. In: International Symposium on Computer Science and Intelligent Controls (ISCSIC). – [s.l.] : IEEE. S 69–72
Zurück zum Zitat Voigtländer F et al (2018) 5G for the factory of the future: wireless communication in an industrial environment [Conference]. In: Fifth International Conference on Cloud and Robotics (ICCR2018) Voigtländer F et al (2018) 5G for the factory of the future: wireless communication in an industrial environment [Conference]. In: Fifth International Conference on Cloud and Robotics (ICCR2018)
Metadaten
Titel
Mit 5G zu neuen Potentialen in Produktion und Logistik
verfasst von
Jürgen Grotepass
Joseph Eichinger
Florian Voigtländer
Copyright-Jahr
2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58530-6_106

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.