Jeder kennt die Datenrate als etabliertes Maß für ein gutes Funksystem: je höher, desto besser ist die Leistungsfähigkeit. Je nach Anwendungsfall – zum Beispiel für drahtlose Kopfhörer oder in der Satellitenkommunikation – stehen jedoch andere Gütekriterien wie Energieeffizienz/Batterielaufzeit oder Reichweite im Vordergrund. Eine weitere Metrik, die im Volksmund weniger bekannt ist, aber bei Echtzeitanwendungen eine entscheidende Rolle spielt, ist die Latenz. Sie beschreibt die Zeit, die ein Datenpaket vom Sender zum Empfänger benötigt. In der Gaming-Welt als ‚Ping‘ bekannt, ist die Latenz ein entscheidender Faktor für die Reaktionsgeschwindigkeit auf Ereignisse oder veränderte Datenlagen. Die schnelle Reaktionszeit kann hier über den Erfolg oder Misserfolg einer Anwendung entscheiden und beeinflusst deren Operationsgeschwindigkeit maßgeblich. Industrielle Ethernet-Protokolle, wie Profinet, Profisafe und Ethercat, haben strikte Latenzanforderungen, die bei Nichteinhaltung zu einer Abschaltung führen und damit die oben angesprochene Zeit, Nerven, Arbeit und Geld kosten.
Auf Zuverlässigkeit und Latenz kommt es an
Daher ist neben der Latenz auch die Zuverlässigkeit ein essenzielles Gütekriterium für Funksysteme in der Industrie. Diese wird leider häufig als isolierte Zahl präsentiert, was jedoch wenig aussagekräftig ist. Eine interpretierbare Bedeutung erhält die Zuverlässigkeit erst in Kombination mit der Latenz. Ein Beispiel verdeutlicht dies:
- Aussage 1: „Das Funksystem hat eine Zuverlässigkeit von 99,9999 Prozent.“
- Aussage 2: „99,9999 Prozent aller Sendeversuche haben eine Einweglatenz von weniger als 4ms.“
Welche Aussage ist für die praktische Anwendung greifbarer? Während die erste Aussage vage und uninterpretierbar bleibt, zeigt die zweite Aussage klar die Leistungsfähigkeit des Systems in Echtzeitanwendungen. Moderne, leistungsfähige, industrielle Anwendungen brauchen die Kombination aus hoher Zuverlässigkeit mit niedriger Latenz, um reibungslos zu operieren. Die Konsequenz wäre sonst kostspielige Standzeit.
5G: Erwartungen und Realität in der Industrie
Mit der Einführung von 5G wurde ein neues Zeitalter der drahtlosen Kommunikation versprochen, das nicht nur die Anforderungen des täglichen Lebens, sondern auch der industriellen Anwendungen erfüllen sollte. Es sollte ein zentraler Baustein bei der Transformation zur Industrie 4.0 – einer vollvernetzten, intelligenten Fabrik – sein. Fünf Jahre nach den ersten kommerziellen 5G-Einführungen stellt sich jedoch heraus, dass diese Erwartungen in vielen Bereichen nicht erfüllt wurden. Der Grund dafür liegt darin, dass 5G aus Netzwerkoperatorsicht entwickelt wurde und nicht aus Endanwendersicht. Insbesondere für die Operational Technology (OT) ist 5G in mehrerlei Hinsicht problematisch:
- Kompatibilität: OT-Protokolle wie Profinet, Profisafe und Ethercat arbeiten auf Layer-2-Basis, während 5G auf IP-Ebene abschließt. Das notwendige Layer-2-Tunneling als essentieller 5G-Anbau (VXLAN/L2TP) ist komplex, ein zusätzlicher Kostenfaktor und verschlechtert die Ende-zu-Ende-Latenz durch erhöhten Overhead.
- Hohe Investitionskosten: Obwohl es mittlerweile eine zunehmende Anzahl junger Unternehmen gibt, die dem entgegenwirken, erfordert 5G immer noch hohe Anfangsinvestitionen, was insbesondere für mittelständische Unternehmen ein häufig untragbares wirtschaftliches Risiko darstellt.
- Leistungsprobleme: Kommerzielle 5G Systeme erfüllen oft nicht die Echtzeitanforderungen industrieller Anwendungen. Latenzspitzen von über 20ms sind keine Seltenheit und führen dazu, dass Industrieanwendungen nicht zuverlässig arbeiten.
- Komplexe Bedienung: Die Einrichtung und der Betrieb von 5G-Netzen sind noch nicht benutzerfreundlich genug, um ohne externe Unterstützung durchgeführt werden zu können.
- Einschränkungen im Frequenzbereich: Der Betrieb in lizenzfreien Bändern ist mit 5G derzeit nicht möglich.
- Lizenzgebühren: Viele 5G-Anbieter erheben wiederkehrende Lizenzgebühren, was die Betriebskosten in die Höhe treibt und eine neue Kostenquelle darstellt.
Eine neue Lösung für die Industriekommunikation
Vor diesem Hintergrund hat sich die Fünfeinhalb Funksysteme GmbH im Jahr 2023 mit dem Ziel gegründet, die nicht gehaltenen Versprechen von 5G einzulösen. Das Funksystem BlitzFunk wurde entwickelt, um die bestehenden Defizite für drahtlose Konnektivität im industriellen Umfeld zu adressieren und eine verbesserte Lösung anzubieten:
