TREND Taktiles Internet: Die Magie der Echtzeit

| |
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars

5G ist mehr als nur ein neuer Mobilfunkstandard. Indem er „haptische“ Kommunikation ermöglicht, wird er einen ganz erheblichen Einfluss auf Gesellschaft und Wirtschaft haben.

Die „heiße Phase“ der digitalen Transformation soll hierzulande bis 2025 abgeschlossen sein. Das erwarten zumindest 64 Prozent der Teilnehmer einer Umfrage des Technologieverbandes VDE. Eine wesentliche Rolle wird dabei der neue Kommunikationsstandard 5G spielen. Optimisten der Branche halten ein Roll-out noch vor 2020 für realistisch. Und auch die Telekom und Vodafone wollen spätestens dann ihre 5G-Netzwerke fertig haben.

5G soll mit 10 GBit/s eine 100-fach höhere Datenübertragungsrate als das LTE-Netz liefern – bei einigen Anwendungen sogar 20 GBit/s. Dazu eine Latenzzeit von weniger als 1 Millisekunde. Denn zukünftige Anwendungen wie ferngesteuerte Operationsroboter, Sensor-Aktor-Systeme in Fabriken oder „intelligente“ Stromnetze, aber auch autonomes Fahren und moderne Verkehrssteuerung erfordern neben hohen Bandbreiten vor allem niedrige Reaktionszeiten. Deutlich unter zehn Millisekunden von Ende-zu-Ende, also von der Eingabe bis zur Reaktion an einem anderen Ort, ist die Mindestanforderung.

In Westeuropa erreichen typische Antwortzeiten im Festnetz 10 bis 60 ms, in LTE-Mobilfunknetzen zwischen 25 und 40 ms. Eine über 5G angesteuerte Maschine reagiert dagegen so schnell auf Steuerimpulse, dass der Mensch keine Verzögerung mehr wahrnimmt. Taktiles Internet heißt das dann. Alle angesprochenen Geräte oder Maschinen antworten fast in Echtzeit.

Das zukünftige „Netz“ besteht aus parallel betriebenen, virtuellen Netzen auf Basis einer gemeinsamen, physischen Infrastruktur. Diese so genannten Slices entsprechen jeweils den spezifischen Anforderungen eines bestimmten Anwendungsfalles.

Auch die Kapazität wird 1000 Mal höher liegen, als bei LTE. Und das bei weniger Energieaufwand. Eine LTE-Funkzelle bedient aktuell ungefähr 200 Teilnehmer. Neben Bandbreite und kurzen Reaktionszeiten sind aber auch Cyber Security, Zuverlässigkeit und ständige Verfügbarkeit unverzichtbare Voraussetzungen der neuen Netzwelt. Wer will schon von einem „gehackten“ Roboter operiert werden?

Netzinfrastruktur für taktiles Internet

5G für taktiles InternetDamit die Visionen Wirklichkeit werden, muss zu aller erst das Glasfasernetz weiter ausgebaut werden. Danach folgt der Umbau der Netzwerkstruktur von zentral auf dezentral. Bisher werden zum Beispiel Sensor-Daten nicht selten in eine Cloud auf einen Server am anderen Ende der Welt geschickt, dort analysiert und das Ergebnis dann an den Absender zurückgesendet, um damit eine Maschine zu steuern. Das ist bei Anwendungen mit geforderten Antwortzeiten im Millisekunden-Bereich schon wegen der Signallaufzeit auf der Glasfaser physikalisch nicht möglich. In einer Millisekunde kommt Licht in einer Glasfaser gerade einmal höchstens 200 Kilometer weit. Die Clouds müssen also näher an den Nutzer heran. Am besten direkt an die Basisstationen in Form von sogenannten „Mini Clouds“. Bei mobilen Anwendungen, Stichwort autonomes Fahren, müssen sie sich sogar mitbewegen.

Auf dem Weg zu 5G

Einblicke in die fünfte Mobilfunkgeneration (5G) gewährt schon jetzt die Technische Universität Dresden mit dem Konzept des 5G Lab Germany, das unter anderem von der Deutschen Telekom, Ericsson, National Instruments, NEC, Nokia, Rohde & Schwarz sowie Vodafone unterstützt wird. Ein interdisziplinäres Team mit fast 600 Wissenschaftlern aus 22 Forschungsbereichen und mehr als 50 Industriepartnern entwickelt Schlüsseltechnologien für den kommenden 5G-Mobilfunkstandard.

Auch das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI arbeitet an einer ganzen Reihe von 5G-Projekten. So soll etwa das gerade erst gestartete „5G NetMobil“ eine Kommunikationsinfrastruktur für taktil vernetztes Fahren entwickeln und in Sachen Verkehrssicherheit und –effizienz dessen Vorteile gegenüber dem ausschließlich auf lokalen Sensordaten-basierenden autonomen Fahren aufzeigen.

Seit letztem Jahr ist das Transferzentrum 5G Testbed ein wichtiger Anlaufpunkt für nationale und internationale Forschungsprojekte, Vorstudien zur Produktentwicklung sowie Testcenter für Produkttests für die 5. Mobilfunkgeneration. Es soll die Lücke zwischen Forschung und Industrieunternehmen schließen.

Das Projekt 5G-MiEdge trägt zur Standardisierung des Millimeterwellen-Zugangs sowohl im 3GPP (3rd Generation Partnership Project) als auch beim IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) bei.

Der träge Mensch

Latenzzeiten von etwa einer Millisekunde wurden ursprünglich diskutiert, weil wir das bei Interaktionen mit Maschinen erwarten. So reagieren etwa Menschen in Flugsimulatoren mit Übelkeit, wenn die Verzögerungen eine Millisekunde überschreiten. „Simulator Sickness“ eben. In Zukunft wird es aber wohl der Mensch sein, der durch seine „Trägheit“ zu unerwünschten Nebenwirkungen bei den Maschinen führt. „Human Sickness“ vielleicht.

 

 

 

Taktiles Internet mit 5G (Bild: pixabay/Gerd Altmann)

5G nimmt eine Schlüsselstellung in der Kommunikationswelt der Zukunft ein. (Bild: pixabay/Gerd Altmann).