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Was bei der Einführung von 5G in Ihrer Fabrik zu beachten ist

Mobile Edge Computing, 5G Smart Factory

Was bei der Einführung von 5G in Ihrer Fabrik zu beachten ist

21 Jan, 2021

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Was Sie über die Vorteile von 5G und deterministischen Netzen für den Industriesektor wissen müssen
  • Was bei der Einführung von 5G-Netzwerken in der Fabrikhalle zu beachten ist
  • Die Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit 5G-Netzwerken und deren Einsatz in der Fabrikhalle

Eine vernetzte Industrieumgebung, in der Daten nahezu in Echtzeit übertragen werden, erfordert ein zuverlässiges Kommunikationsnetzwerk, das den störenden Umgebungsbedingungen in der Fabrikhalle standhält. Zum ersten Mal wurde ein drahtloses Netzwerk entwickelt, das in der Lage ist, zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Fabrikhalle bereitzustellen. 5G und deterministisches WLAN wurden speziell für den Industriesektor entwickelt.

 

5G, Industrie 4.0 und die industrielle Fabrik

Die Vernetzung, Datenübertragung und Automatisierung, die die Industrie 4.0 definiert, ist auf die Übertragung großer Datensätze von Maschine zu Gerät, Maschine zu Maschine und Maschine zu Cloud angewiesen. Obwohl kabelgebundene Verbindungen - und bis zu einem gewissen Grad auch 4G-Netzwerke - die Lücke gefüllt haben, sind sie mit bestimmten Einschränkungen verbunden.

Die Einrichtung von kabelgebundenen Netzwerken ist kein teures Unterfangen mehr. In kleinen Fabriken ist der finanzielle Aufwand für das Design und die Integration der Verkabelung für einzelne Geräte und eine zentrale Plattform eher erschwinglich, bringt aber mehrere Herausforderungen mit sich. Eine dieser Herausforderungen ist die fehlende Mobilität, die mit kabelgebundenen Netzwerken einhergeht. Die Installation neuer Geräte oder Anlagen bedeutet, dass neue Kabel verlegt werden müssen, um das neue Element an die bestehenden Strukturen anzuschließen. In größeren Fabriken erhöht dies die Betriebskosten.

Kabelgebundene Netzwerke sind aufgrund der Architektur, die hinter ihrer Bereitstellung steht, ebenfalls ortsabhängig. Fabriken in abgelegenen Regionen werden Schwierigkeiten haben, kabelgebundene Netzwerke zu nutzen oder müssen einen enormen Zeit- und Kostenaufwand betreiben, um das Netzwerk von einem zentralen Mast zu einem abgelegenen Ort umzuleiten. Die Herausforderungen, mit denen standortgebundene Netzwerke konfrontiert sind, zeigen einige der Probleme, die mit 4G-Netzwerken verbunden sind. 4G ist ebenfalls auf zentralisierte Masten angewiesen, um zu funktionieren. Je weiter ein Standort von einem 4G-Mast entfernt ist, desto unzuverlässiger ist das Netz an diesem Standort. Es gibt auch private 4G-Netzwerke, aber die relativ hohen Kosten für den Aufbau der für ein privates Netzwerk erforderlichen Infrastruktur machen sie für kleine und mittlere Unternehmen weniger attraktiv.

Eine weitere Herausforderung ist der Umgang mit den inhärenten Störungen, die in einer durchschnittlichen Fabrikhalle auftreten. Diese Störungen beziehen sich auf die elektromagnetischen Wellen, die durch betriebliche Abläufe und Anlagen erzeugt werden. Der ständige Bedarf an Echtzeit-Kommunikation in einer Industrie 4.0-fähigen Fabrik bedeutet, dass jede Verzögerung bei der Konnektivität zu Ausfallzeiten und anderen Ineffizienzen führen wird. Es ist auch erwähnenswert, dass das 4G-Netz in erster Linie für die zellulare Nutzung entwickelt wurde, weshalb viele Fabriken bis heute noch auf kabelgebundene Verbindungen setzen.

Es wird erwartet, dass 5G und deterministisches WLAN alle oben genannten Einschränkungen ändern werden. 5G-Netze werden mit einer industriefreundlichen Perspektive entworfen, was sich in ihrer Architektur zeigt. Im Gegensatz zu kabelgebundenen und 4G-Netzwerken ist die 5G-Architektur dezentralisiert. Der große Mast, der ein Netzwerk über seinen Standort beamt, wurde durch eine tragbare Box und eine erweiterbare Methode ersetzt, die es dem Benutzer ermöglicht, ein 5G-Netzwerk an jeden Ort zu tragen, an dem sich eine Fabrik befindet, unabhängig davon, wie abgelegen der Standort ist.

Auch wenn Sie das wahrscheinlich wissen, ist es erwähnenswert, dass Kommunikationsgiganten wie Ericsson glauben, dass 5G-Netzwerke 100 Mal schneller und zuverlässiger sein werden als kabelgebundene und 4G-Netzwerke. Das bedeutet, dass Datenübertragungen in einer noch nie dagewesenen Geschwindigkeit stattfinden werden, und es ist diese wichtige Eigenschaft, die der Schlüssel zum Verständnis der Vorteile der Industrie 4.0 ist.

 

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Wichtige Überlegungen bei der Einführung von 5G und deterministischem WLAN in Ihrer Fabrikhalle

Wie zu erwarten, sind die Kosten einer der wichtigsten Faktoren, die Fabrikbesitzer bei der Implementierung neuer Technologielösungen in der Fabrik berücksichtigen. Der teuerste Aspekt der Einführung von 5G liegt in der Anschaffung und Einrichtung der erforderlichen Infrastruktur. Fabrikbesitzer müssen die Makro- oder kleinen Mobilfunkboxen, die IP-fähig sind, einrichten, um die Vorteile von 5G zu nutzen. Obwohl einige Arten von privater 4G-Infrastruktur zur Unterstützung von 5G-Netzen verwendet werden können, muss die Basisinfrastruktur aktualisiert werden, was mit Kosten verbunden ist. Die Notwendigkeit eines Updates ergibt sich aus den Einschränkungen bei der Übertragung von Datenpaketen, die mit der 4G-Infrastruktur verbunden sind. 5G wird voraussichtlich 100-mal schneller sein. Um dies zu erreichen, werden Hochgeschwindigkeits-Router und -Switches sowie ein gewisser interner Glasfaserausbau erforderlich sein.

Die zweite Herausforderung betrifft die Konfiguration oder Platzierung der Netzwerkintelligenz innerhalb der Fabrikhalle, um die Geschwindigkeit zu optimieren, die 5G-Netze ermöglichen. Fabrikbesitzer müssen eine umsetzbare Strategie entwickeln, die die verfügbaren Edge-Frameworks, Cloud-Frameworks und On-Premise-Computing-Plattformen sowie die Interaktion dieser Einheiten miteinander berücksichtigt. Eine optimale Bereitstellungsstrategie wird auch die Auswirkungen von Störungen auf 5G-Netzwerke durch Quellen, die elektromagnetische Wellen erzeugen, reduzieren.

Die Sicherheit von 5G-Netzwerken ist eine Überlegung, die Fabrikbesitzer aufgrund der erhöhten und komplexen Cyber-Bedrohungslandschaft, mit der der Industriesektor derzeit konfrontiert ist, einplanen müssen. Die Bedrohungslandschaft umfasst die Sicherheitsherausforderungen, die ältere Geräte aufgrund technischer Beschränkungen darstellen, wie z. B. Systeme mit speicherprogrammierbaren Steuerungen, Remote-Terminal-Einheiten, die Anomalien, die durch Nachlässigkeit des Bedieners oder menschliches Versagen verursacht werden, und die Aktivitäten von Cyberkriminellen, die versuchen, Netzwerkschwachstellen auszunutzen.

Erfolgreiche Einbrüche in Fabriknetzwerke können zu ausgedehnten Ausfallzeiten, dem Verlust sensibler Daten und im Extremfall zur Abschaltung der gesamten Anlage führen. Um Sicherheitsherausforderungen zu bekämpfen, spielen 5G-Anbieter eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Sicherheitslizenzen und -standards, die 5G-Netzwerke schützen.

Privates 5G und deterministisches WLAN bieten die beste Option in Bezug auf die Sicherheit, da sie die Fähigkeit des Benutzers unterstützen, mehrschichtige Sicherheitsprotokolle auf verschiedenen Ebenen des Herstellungsprozesses zu integrieren. Daher ist es empfehlenswert, sich nach den Sicherheitsfunktionen eines 5G-Anbieters zu erkundigen.

 

INDUSTRIELLE CLOUD

 

Schlussfolgerung

Die intelligente Fabrik der Zukunft wird von 5G und deterministischem WLAN angetrieben. 5G bietet die Zuverlässigkeit, Mobilität und Erschwinglichkeit, die Fabrikbesitzer benötigen werden, um Industrie 4.0-Geschäftsmodelle erfolgreich umzusetzen. Da sich der Übergang zu 5G weiter beschleunigt, werden auch diverse Sicherheitsfunktionen und -strategien entwickelt, um mit den realen Sicherheitsbedrohungen umzugehen, die mit Kommunikationsnetzwerken einhergehen.