BMBF-Jahrestagung: Forschungsprojekte treiben 5G voran

Netzwerktechnologien sind das zentrale Nervensystem der Digitalisierung. 5G sorgt für ein Zusammenwachsen dieser Technologien und trägt damit entscheidend zum digitalen Wandel bei – in den Fabrikhallen ebenso wie im Straßenverkehr. Doch auf diesem Weg sind noch Herausforderungen zu bewältigen. Das sind die zentrale Botschaften der Jahrestagung der 5G-Forschungsinitiativen des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Im Heinz Nixdorf MuseumsForum stellten die Projekte der drei Forschungsschwerpunkte „ZDKI: Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“, „5G: Industrielles Internet“ sowie „5G: Taktiles Internet“ ihre Arbeit vor. Gemeinsames Ziel der vom BMBF geförderten Projekte ist es, die Entwicklung von 5G voranzubringen und noch bestehende Hindernisse aus dem Weg zu räumen.

„5G ist ein zentraler Baustein der Digitalisierung“, sagte Dr. Christine Thomas, Leiterin der Unterabteilung „Innovation im Dienste der Gesellschaft“ im BMBF bei ihrer Begrüßung der Tagungsteilnehmer. Deutschland sei das Industrie-4.0-Land Nummer eins und daher sei der Einsatz von 5G-Technologien hierzulande besonders wichtig – „und ich spreche hier von selbst entwickelten und nicht von importierten Technologien“.

Dazu sollen die drei Forschungsinitiativen beitragen. So konzentrieren sich die acht Projekte des Forschungsverbunds ZDKI auf die drahtlose Vernetzung im industriellen Umfeld. Professor Armin Dekorsy von der Universität Bremen stellte deren Arbeit auf der Tagung vor. Die Ansätze reichen dabei von der Modizifierung der W-LAN-Technik bis zur Entwicklung komplett neuer Funksysteme.

In kurzen Elevator-Pitches zeigten die sieben Projekte des Forschungsschwerpunkts „5G: Industrielles Internet“ ihre Arbeit. Sie beschäftigen sich mit der Entwicklung von Technologien, die die industrielle Produktion durch flexible und leistungsfähige Kommunikationssysteme vernetzen. Damit sollen wichtige technische Grundlagen für eine funktionale und effiziente Industrie 4.0 geschaffen werden. Besondere Herausforderung ist, dass beim industriellen Internet zwei bislang getrennte Philosophien der Produktentwicklung aufeinandertreffen: die der auf lange Zeithorizonte und Robustheit ausgelegten Maschinenbauindustrie und die von Innovationsdynamik und Flexibilität geprägte IT-Branche.

Die Verantwortlichen der drei Projekte aus der Forschungsinitiative „5G: Taktiles Internet“ berichteten in einer Podiumsdiskussion von ihrer Arbeit. Die Runde wurde von Dr. Lutz Stobbe vom Fraunhofer IZM geleitet. Die Projektgruppen haben es sich zur Aufgabe gemacht, Kommunikationssysteme für das taktile Internet – also Anwendungen mit minimalen Reaktionszeiten – auf Basis von 5G-Technologien umzusetzen. Anwendungsfelder sind industrielle Umgebungen, Land- und Baumaschinen sowie der Straßenverkehr.

Unterstützt werden die drei 5G-Initiativen durch die Begleitforschung. Im Fall von ZDKI ist dies die BZKI unter Leitung der DKE|VDE. Sie beschäftigt sich mit übergeordneten Fragestellungen und unterstützt Synergien zwischen den Projekten.

Die Innovationsplattform IP45G strukturiert für den Förderschwerpunkt „5G: Industrielles Internet“ die übergeordnete Fragen zur Technologieentwicklung und bereitet diese für ein Fachpublikum auf. Wichtige Aufgaben sind dabei ebenfalls das Erschließen von Synergien sowie die Vernetzung der Verbundvorhaben zur Identifikation von Querschnittsthemen.

Alexander Bentkus von der DKE als Vertreter der BZKI und Dr. Gunnar Schomaker vom Software Innovation Campus Paderborn als Sprecher für IP45G bekräftigen in einer gemeinsamen Präsentation ihren Willen zur Zusammenarbeit. Ein Feld wird dabei unter anderem die Standardisierung sein.

Laut Schomaker habe die Begleitforschung aber auch die Aufgabe, quasi ein neues Glossar für 5G zu entwickeln. „Es bilden sich gerade neue Begrifflichkeiten“, so Schomaker „Und wir müssen 5G jetzt auch sprechen lernen“.

Bentkus betonte, es sei wichtig, dass auf Veranstaltungen wie der Jahrestagung der 5G-Forschungsinitiativen die Experten aus den verschiedenen Forschungsbereichen sich miteinander austauschen und über die relevanten Themen diskutieren.

Zu diesen zählen unter anderem die künftigen Anwendungsfelder von 5G und die noch vorhandenen Herausforderungen. Diese wurden in den Keynotes angesprochen, die Vertreter aus der Wissenschaft und von Technikanbietern auf der Tagung hielten. So nannte zum Beispiel Dr. Frank Hofmann von der Robert Bosch GmbH neben Industrie 4.0 das vernetzte und automatisierte Fahren als Einsatzfelder für 5G.

Laut Professor Holger Karl von der Universität Paderborn besteht eine Herausforderung darin, dass 5G-Anwendungen künftig auf verschiedenen Plattformen lauffähig sein müssen – auf dem Desktop ebenso wie auf dem Smartphone oder im Auto.

Ein immer wiederkehrendes Thema war das Network-Slicing – also parallel betriebene, virtuelle Netze auf Basis einer gemeinsamen, physischen Infrastruktur. Peter Merz von Nokia Bell Labs sieht darin eines der großen Hoffnungsthemen. Allerdings stehe man bei der Entwicklung noch am Anfang. Vor allem bei der Standardisierung und beim Service-Management gebe es noch viel zu tun.

Über 5G

Als vorausschauendes Netz, das selbständig steuert und regelt, soll 5G die Echtzeit-Verknüpfung von Milliarden von Endgeräten und somit auch von Maschinen sowie Anlagen ermöglichen. Ziel sind ein extrem hoher Datendurchsatz (10 Gb/s), minimale Latenz (1 ms), hohe Netzverfügbarkeit und Sicherheit.

Dafür werden sowohl leistungsfähige Technologien als auch die passenden Rahmenbedingungen benötigt. Um 5G in Deutschland voranzutreiben, fordert der VDE unter anderem den Ausbau der Breitband-Infrastruktur, die Erleichterung der Frequenzfreigabe, technologiepolitische Unterstützung für 5G-Testläufe und die Innovationsförderung von Basistechnologien wie der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik sowie langfristiger Grundlagenforschung.