5G-Netzausbau: Der IoT-Turbo für die Industrie der Zukunft

07.12.2021 by Ümit Günes
Landwirt steuert Drohne per Tablet übers Feld

Von Smart Farming bis zur Telemedizin: Viele künftige IoT-Anwendungen sind auf ein flächendeckendes 5G-Netz angewiesen.

Normalerweise freut sich der Bauer über die Kartoffel. Es sei denn, sie wächst mitten zwischen seinen Zuckerrüben. Durchwuchs nennen Landwirte dieses Ärgernis, wenn Restpflanzen aus einem vorjährigen Anbau im Boden überwintern und sich ungewollt in die neu eingesäte Folgekultur drängen. Traditionelle Methoden, diese Eindringlinge wieder loszuwerden – händisch ausrupfen oder einzeln mit Chemikalien besprühen –, sind arbeits- und zeitintensiv und wenig nachhaltig. Im niederländischen Städtchen Valthermond haben Forscher der Universität Wageningen daher eine neue Methode entwickelt, invasive Kartoffelpflanzen in Zuckerrohrfeldern automatisiert zu erkennen und zu beseitigen – mit der Hilfe von 5G.

Mit Kamera und 5G gegen ungebetene Gäste

Und so funktioniert’s: Ein mit einer Kamera ausgerüstetes Roboterfahrzeug fährt das Rübenfeld ab und schickt den Livestream an einen cloudbasierten Rechner in Den Haag. Für die schnelle Übertragung der bandbreitenintensiven Videodaten sorgt das 5G-Netz. Auf dem Server übernimmt ein Machine-Learning-Algorithmus, der auf das Erkennen von Kartoffel- und Zuckerrübenpflanzen trainiert ist. Identifiziert die KI eine Kartoffelpflanze, schickt sie ein Signal zurück an den Roboter zum Besprühen mit einem Herbizid. Dank der extrem niedrigen Latenz von 5G liegen zwischen Erkennen und Besprühen nur Millisekunden. 90 Prozent dieses Zeitrahmens entfallen auf die Analyse, lediglich ein Zehntel auf die Datenübertragung.

Ergebnis des Feldtests: 95 Prozent der unerwünschten Kartoffelpflanzen hat der Roboter erfolgreich identifiziert und besprüht, in etwa die Quote einer menschlichen Arbeitskraft. Der Unterschied: Für diese unbeliebte Arbeit brauchen Feldarbeiter 20 Stunden pro Hektar – Kollege Roboter schafft die Fläche in gerade mal drei Stunden.

Digitale Landwirtschaft der Zukunft

Das Praxisbeispiel zeigt, welche Vorteile der Mobilfunkstandard 5G in Kombination mit dem Internet of Things (IoT) in der Landwirtschaft bringen kann. Vernetzte Drohnen, Sensoren oder Fahrzeuge sammeln Daten, die ein IoT-Modul mit integrierter SIM-Karte oder eSIM-Profil zur Weiterverarbeitung verschickt. Erst der Mobilfunk macht hierbei einen mobilen Einsatz einfach möglich. Auch andere Smart-Farming-Anwendungen profitieren von Digitalisierung, Cloud, Mobilfunknetz, IoT und 5G: Drohnen zum gezielten Ausbringen von Saatgut, Dünger und Pflanzenschutzmitteln lassen sich beispielsweise in Echtzeit via 5G steuern und Over-the-Air mit Softwareupdates versorgen. Auch für fahrerlose Mähdrescher, Traktoren und sonstige landwirtschaftliche Fahrzeuge und Maschinen bietet 5G die erforderliche Bandbreite und Latenz. Laut einer Bitkom-Studie nutzen bereits vier von fünf Landwirten in Deutschland digitale Hilfsmittel. Ein Drittel setzt auf eine intelligente und teilflächenspezifische Ausbringung von Pflanzenschutz- oder Düngemitteln, zehn Prozent der landwirtschaftlichen Betriebe setzen Drohnen ein.

Anwendungsmöglichkeiten von 5G in verschiedenen Branchen

  • Videoübertragung in HD- und 4K-Qualität, auch mit Hilfe von Drohnen
  • Digital Farming: Steuerung von Drohnen und fahrerlosen Mähdreschern, Traktoren in der Agrarwirtschaft
  • Baugewerbe: Steuerung von fahrerlosen Baumaschinen an Baustellen
  • Produktion, Transport und Logistik: AR- / VR-Brillen für Techniker, Mechaniker und Logistiker mit Echtzeit-Infoübertragung
  • Gebäudemanagement: Videoüberwachung in Bürogebäuden, Stadien, Konzerthallen und an ÖPVN-Stationen
  • Telemedizin / Ferndiagnostik: Echtzeitübertragung bei medizinischen Untersuchungen und Operationen
  • Smart-Grid-Konstrukte für Elektrizitätsfirmen: geringe Latenzzeiten für das Management von Smart-Metering-Modulen und Stromtrassen
  • Campus-Netze für Industrie und Forschung, Flughäfen und Kliniken

5G bietet für viele aktuelle und künftige Anwendungsfälle (siehe Infobox) in unterschiedlichen Branchen nicht nur die nötige Geschwindigkeit und Netzwerkkapazität. Auch die von der Industrie geforderte garantierte Qualität (Quality of Service / QoS) und die Sicherheit sind nur mit Mobilfunk realisierbar. Die Voraussetzung: Das Netz muss überall verfügbar sein.

Demokratischer Roll-out in der Fläche

Deshalb rüstet die Deutsche Telekom ihr Netz flächendeckend auf – nicht nur in Ballungsgebieten, sondern auch im ländlichen Raum. Wir setzen dabei vor allem auf die Non-Standalone-Technik (NSA) und nutzen bestehende 4G-Mobilfunkmasten. Was bedeutet das für die Industrie? Da es schneller geht, vorhandene Infrastruktur auszubauen als neue Masten aufzustellen, werden wir bis Ende 2021 mit unserem 5G-Netz 90 Prozent der Bevölkerung versorgen können, das entspricht etwa 75 Millionen Menschen. Dann werden auch viele Tarife ohne Aufpreis 5G-tauglich sein.

„Mit Non-Standalone wollen wir zunächst möglichst viele Menschen und Unternehmen in der Fläche erreichen, bevor wir den Standalone-Ausbau forcieren“, sagt Thomas Lips, CTO bei Deutsche Telekom IoT. „Wir bauen unser 5G-Netz also demokratisch aus, wenn man so will.“

Eine weitere Voraussetzung ist 5G-kompatible Hardware. Alle aktuell verfügbaren 5G-Geräte sind NSA-tauglich. Die meisten davon werden nach einem späteren Software-Update auch für die Standalone-Technik (SA) einsetzbar sein und profitieren dann sofort vom weiteren Netzausbau. Bis Ende des Jahres wird die Telekom 14 geprüfte und zertifizierte IoT-Module anbieten können, die es unterschiedlichsten Industriezweigen möglich machen wird, 5G-NSA zu nutzen. In mittlerweile 36 Ländern (Stand: November 2021, siehe Netzabdeckungskarte) ist zudem 5G-IoT-Roaming möglich. Hierfür haben wir entsprechende Abkommen mit internationalen Netzanbietern getroffen. Der Vorteil: Überquert etwa ein Lkw in der Logistik Ländergrenzen, bleibt das IoT-Trackingmodul einsatzfähig. Hersteller von IoT-Geräten können zudem ihre Produkte auch in anderen Märkten anbieten, ohne landesspezifische Funkmodule einbauen zu müssen.


 

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Ümit Günes
Ümit Günes

Marketing Manager IoT

Seit 2015 arbeitet Ümit für die T-Systems und kennt sich in vielen Facetten des Internet der Dinge bestens aus. Er begeistert sich vor allem für Themen rund um die Digitalisierung der Geschäftswelt. Für den Blog berichtet er über neue Entwicklungen und Trends in der IoT-Welt, die für den Kunden einen echten Mehrwert bieten.