5G Edge Computing: Die kleinsten Rechenzentren im Netz

Sie brauchen kaum mehr Platz als ein handelsübliches Notebook. Sie sind unscheinbar. Sie machen viele digitale Innovationen möglich. Die kleinsten Rechenzentren im Netz. Mit Edge Computing wandern die Rechenzentren direkt an den Ort, an dem die Daten entstehen: In die Industriehalle, in das Klinikum oder an die Straßenecke. Die Daten müssen dann keine langen Wege mehr quer durch Deutschland zurücklegen, um verarbeitet zu werden. All das passiert direkt ‚am Rande des Netzwerks‘. Das spart Zeit: Der Austausch von Daten funktioniert dann in Echtzeit.

5G Edge Computing: Die kleinsten Rechenzentren im Netz

5G Edge Computing: Kleine Echtzeit-Rechenzentren verarbeiten Daten direkt am Ort des Geschehens. © Vodafone

Wer über 5G spricht, nennt früher oder später auch den Begriff ‚Latenz‘. Leichter: Reaktionszeit. Also die Zeit, die Daten benötigen, um verarbeitet zu werden und vom Sender zum Empfänger zu gelangen. Im Alltag von Smartphone zu Smartphone. Im Internet der Dinge von Maschine zu Maschine. Oder im Straßenverkehr von Auto zu Auto. 5G reduziert diese Latenzzeit. Heute sind mit LTE Reaktionszeiten von etwa 40 Millisekunden möglich. Für die allermeisten Kommunikationsformen ist das mehr als ausreichend. Wenn Daten jedoch in Echtzeit ausgetauscht werden müssen, bietet 5G Vorteile. Die fünfte Mobilfunkgeneration überträgt Daten quasi verzögerungsfrei. Die Latenzzeit wird auf weniger als 10 Millisekunden reduziert. Das ist dann etwa so schnell wie das menschliche Nervensystem. Ein Grund dafür ist neben der Weiterentwicklung der Mobilfunkmasten Mobile Edge Computing (MEC).

Bislang legen Daten lange Wege quer durch Deutschland zurück
Heute legen Daten erstaunlich lange Wege zurück, ehe sie beim Empfänger ankommen. Vom Mobilfunkmasten aus geht es unter der Erde über das sogenannte Transportnetz ins Kernnetz und auf diese Weise oft hunderte Kilometer bis zum nächsten Rechenzentrum. Hier werden sämtliche Daten verarbeitet und an den Empfänger vermittelt. Das funktioniert ähnlich wie in einer Postzentrale. Damit die Daten die kilometerweiten Wege zurücklegen, braucht es Zeit. Das ist für uns Menschen übrigens quasi gar nicht spürbar, wenn wir mit unserem Smartphone im Netz surfen und Nachrichten versenden. Doch es gibt zukünftig Anwendungen, die Echtzeit-Kommunikation benötigen.

Ein erster Schritt zu 5G: Supercore Rechenzentren
Mit vier neuen 5G-Supercore Rechenzentren erhöht Vodafone bereits jetzt die Anzahl der Rechenzentren und verringert damit die Wege, die Daten zurücklegen müssen, um verarbeitet zu werden. Die 5G-Supercore Rechenzentren sind nicht nur leistungsstärker, sie dezentralisieren auch die Datenverarbeitung. Zusätzlich werden bestehende Rechenzentren modernisiert. Und das ist erst der Anfang.

5G Edge Computing: Die kleinsten Rechenzentren im Netz

Der erste 5G-Mast von Vodafone funkt im 5G Mobility Lab.

Edge Computing: Datenverarbeitung direkt am Ort des Geschehens
Edge Computing wird die Anzahl der Rechenzentren in Deutschland vervielfachen. Die Rechenzentren wandern dann direkt an den Rande des Netzwerks. Oder: Direkt an den Ort des Geschehens. Also dorthin, wo die Daten entstehen. Beispielsweise direkt in die Industriehalle. Diese Echtzeit-Rechenzentren sind dann nicht mehr riesig und mit hunderten Servern ausgestattet. Sie sind unscheinbar. Und sie brauchen in vielen Fällen nicht mehr Platz als ein herkömmliches Notebook.

Schneller und sicherer: Edge Computing in der Industrie
Wenn bei einer Roboterstraße beispielsweise mehrere Roboter perfekt aufeinander abgestimmt arbeiten, erhöht Edge Computing die Präzision, mit der sie das tun. Denn ein Roboter informiert seine Kollegen – beispielsweise über einen aktuellen Arbeitsschritt, den er ausübt und der für die folgenden Schritte wichtig ist – in Echtzeit. Die Informationen, die der Roboter teilt, werden direkt in der Industriehalle verarbeitet und an alle weiteren Roboterarme und Maschinen übertragen. Kurz: Die Wege sind kürzer und der Datenaustausch wird schneller. Diese neue Netztopologie erhöht zusätzlich noch einmal die Datensicherheit weil die Daten beispielsweise einen Unternehmens-Campus gar nicht mehr verlassen.

5G Edge Computing: Die kleinsten Rechenzentren im Netz

Edge Computing ermöglicht die Kommunikation in Echtzeit. Auch zwischen Robotern.

Erkennen von Fußgängern oder Gefahren: Edge Computing im Straßenverkehr
Auch im Straßenverkehr werden kleine Echtzeit-Rechenzentren eine bedeutende Rolle spielen. Im Auto werden sich sämtliche Technologien bestmöglich ergänzen müssen. Zum Beispiel 5G, LTE, WLAN, Kameras und Sensoren. Wenn eine Kamera an einem Auto erkennt, dass sich vor dem Auto etwas auf der Straße bewegt, wandern diese von der Kamera erfassten Daten in ein Echtzeit-Rechenzentrum direkt in der Nähe des Fahrzeugs. Dort werden die Bilddaten analysiert. Es wird beispielsweise erkannt, dass ein Kind einem Ball hinterherläuft und die Straße überquert. Basierend auf Erfahrungswerten kann sogar ermittelt werden, wie lange das Kind wahrscheinlich benötigen wird, um wieder auf dem Bürgersteig zu sein. Also eine Vorhersage der Zeit, bis die gefährliche Situation beendet ist. Diese zeitkritischen Informationen müssen auf schnellstem Wege zurück zum Auto gelangen, sodass es den Fahrer im Notfall warnt oder zukünftig eigenständig bremst, um einen Unfall zu vermeiden. Weil ein vollautomatisiertes Auto zukünftig pro Minute bis zu ein Gigabyte Daten verbrauchen wird, wäre eine Verarbeitung dieser Daten direkt im Fahrzeug kaum realisierbar.

Bessere Qualität bei AR und VR: Edge Computing für Privatkunden
Privatkunden werden weniger mit dem eigenen Smartphone und klassischen Messenger-Diensten von den kleinen Echtzeit-Rechenzentren profitieren. Wenn wir beispielsweise eine Nachricht bei WhatsApp versenden oder ein Video bei Youtube streamen, spüren wir nicht ob das mit einer Verzögerung von 10 oder 40 Millisekunden geschieht. Wichtiger ist eine Echtzeit-Datenübertragung dagegen, um virtuelle Realitäten (VR) oder erweiterte Realitäten (AR) in bestmöglicher Qualität wahrzunehmen. In Stadien oder Event-Arenen könnten Zuschauer so zukünftig ständig aktuelle Zusatzinformationen zum Geschehen auf dem Spielfeld oder auf der Bühne erhalten.

Für die Milchkanne: Maschinennetz von Vodafone bald fast flächendeckend

Vodafone baut das neue Maschinennetz weiter aus. Bis September aktiviert der Düsseldorfer Telekommunikationskonzern die Infrastruktur, die Sensoren überall und stromsparend vernetzt, an weiteren rund 2.000 Mobilfunkmasten. Gegenstände und Maschinen können dann auf 95 Prozent der Fläche in Deutschland Daten im Internet der Dinge austauschen. Dafür aktiviert Vodafone mit Narrowband IoT schon jetzt eine erste 5G-Technologie im bestehenden LTE-Netz. Bis September funkt sie an allen LTE-Masten und wird dann wegen der hohen Reichweite auch auf dem Land großflächig verfügbar sein. Das Maschinennetz schafft so für die Industrie aber auch für viele Landwirte die Basis, um das Internet der Dinge zu nutzen und den eigenen Betrieb zu digitalisieren. „Der moderne Landwirt braucht Netz. Aber: Nicht auf den Namen der Technologie kommt es an – sondern auf ihren Nutzen. Wichtig ist: Der Landwirt muss die Technologie für die Zwecke nutzen können, für die er sie im Alltag benötigt. Und das so schnell wie möglich“, so Vodafone CEO Hannes Ametsreiter. „Bis 5G überall funkt, braucht es Zeit. Das lehrt die Physik. Deshalb starten wir eine erste Technologie, die bei 5G zum Einsatz kommen wird, schon jetzt an unseren LTE-Masten – und bauen das Maschinennetz noch in diesem Jahr nahezu flächendeckend aus. Wir bauen ein Netz speziell für das Internet der Dinge und so für nahezu jeden Sensor. Wir bauen ein Netz für nahezu jede Milchkanne.“

Für die Milchkanne: Maschinennetz von Vodafone bald fast flächendeckend

Vodafone-Techniker aktivieren das Maschinennetz an allen LTE-Mobilfunkmasten in Deutschland. © Vodafone

Ausbaustart vor einem Jahr
Schon heute funkt das Maschinennetz großflächig in Deutschland. An rund 90 Prozent der LTE-Masten hat Vodafone die Technologie aktiviert. Vor rund einem Jahr hatte der Telekommunikationskonzern mit dem Ausbau der Technologie begonnen. Nun modernisieren die Technik-Experten rund 2.000 weitere Mobilfunkmasten. Bis September ist das Maschinennetz damit in Deutschland auf einer Fläche von 95 Prozent verfügbar.

Physikalische Eigenschaften eignen sich optimal, um Sensoren in der Fläche zu vernetzen
Das Maschinennetz (NB IoT) ist eine erste 5G-Technologie, die Vodafone im bestehenden LTE-Netz aktiviert. Die Technologie funkt auf den niedrig gelegenen 800 Megahertz-Frequenzen. Die physikalischen Eigenschaften dieser Frequenzen eigenen sich optimal, um Sensoren und Gegenstände in der Fläche zu vernetzen. Das unterscheidet sie von den hohen 5G-Frequenzen (3,4 bis 3,7 Gigahertz), die aktuell von der Bundesnetzagentur versteigert werden und welche über deutlich geringere Reichweiten verfügen. Das Maschinennetz vernetzt Gegenstände sogar tief unter der Erde, hinter dicken Betonwänden von Industriehallen und wegen der hohen Reichweite auch auf abgelegenen Feldern.

Für die Milchkanne: Maschinennetz von Vodafone bald fast flächendeckend

Bis September funkt das Maschinennetz auf 95 Prozent der Fläche in Deutschland. © Vodafone

Wasserzähler, Gastanks und Gasflaschen funken im Maschinennetz
Die Technologie ist optimiert um sämtliche Sensoren, die Zustände erfassen und analysieren, zu vernetzen. Neben der Landwirtschaft profitiert dadurch vor allem die Industrie. Wasserzähler übermitteln aktuelle Zählerstände von tief unter der Erde automatisch und regelmäßig an städtische Versorger. Gaszähler lassen sich aus der Ferne auslesen. Das spart Zeit und Aufwand. Gasflaschen oder -Tanks teilen im Lager, auf Transportwegen und während der Nutzung immer den aktuellen Füllstand. So können die Behälter immer aufgefüllt werden noch bevor sie leer laufen. Theoretisch können mit der Technologie bis zu 4 Milliarden Geräte gleichzeitig per Mobilfunk kommunizieren. Eine einzige Mobilfunkzelle vernetzt so bis zu 50.000 Gegenstände zeitgleich.

Vodafone-Studie: Jedes dritte Unternehmen nutzt bereits das Internet der Dinge
Das Internet der Dinge wächst rasant. Schon heute vernetzt Vodafone weltweit mehr als 80 Millionen Gegenstände per Mobilfunk. Tendenz steigend. Eine weltweite Studie des Telekommunikationskonzerns zeigt, dass bereits jedes dritte Unternehmen das Internet der Dinge nutzt. Rund 95 Prozent der Nutzer geben an, dass die Vernetzung von Gegenständen und Maschinen das eigene Geschäft nachweislich verbessert.

Vodafone und AT&T wollen Autos gemeinsam schneller ins Netz bringen

Vodafone und AT&T wollen das Internet der Dinge (IoT) für die Automobil-Industrie einfacher und schneller verfügbar machen. Auf dem Mobile World Congress verkünden die beiden Unternehmen den Start einer Kooperation. Gemeinsam entwickeln die Partner Technologien für vernetzte Fahrzeuge in Nordamerika, Europa und Afrika.

Automobil-Unternehmen stehen bei der Integration vernetzter Technologien vor vielen Herausforderungen. Jeder Markt hat individuelle Anforderungen und Vorschriften. Vodafone und AT&T wollen es Automobilern jetzt einfacher machen, Fahrzeuge zu vernetzen. Ziel der Kooperation ist es den Bereitstellungsprozess und den Betrieb vernetzter Technologien für Automobiler zu vereinfachen.

„Die Kooperation mit Vodafone erweitert unsere bestehende Beziehung“, sagt Chris Penrose, Präsident von IoT-Lösungen bei AT&T. „Beide Kooperationspartner verfügen über große Erfahrung in der vernetzten Fahrzeugtechnologie. Durch die Zusammenarbeit werden wir Innovationen beschleunigen und unseren Kunden helfen, mehr Fahrzeuge schnell mit Konnektivität, Unterhaltungs- und Telematik-Services auszustatten.“

Wir unterstützen Automobilhersteller auf der ganzen Welt Fahrzeuge zu vernetzen
„Gemeinsam unterstützen wir Automobil-Hersteller auf der ganzen Welt Fahrzeuge zu vernetzen. Wir vereinfachen Integrationsprozesse, um das Internet der Dinge schneller ins Auto zu bringen“, so Stefano Gastaut, IoT-Direktor von Vodafone Business. „Die einfache und schnelle Integration von vernetzten Technologien ist besonders wichtig.“

Ziel der Kooperation ist es die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen und das Unterhaltungsangebot im Auto zu verbessern. Dafür arbeiten die Partner gemeinsam unter anderem an 5G und autonomen Fahrzeug-Technologien, an neuen V2X-Funktionen, an zusätzlichen Unterhaltungsangeboten im Fahrzeug und an globalen Servicequalitäts-Modellen.

Vodafone und AT&T wollen Autos gemeinsam schneller ins Netz bringen

Vodafone testet mit der Automobilbranche den Straßenverkehr der Zukunft. © Vodafone

Vodafone und AT&T arbeiten bereits mit mehr als 50 globalen Automobilmarken zusammen
Schon heute bringen Vodafone und AT&T jeweils zahlreiche Dienstleistungen und Produkte für vernetzte Autos in den Markt. Neben der Automobilbranche nutzen vor allem Unternehmen der Flotten- und Versicherungsbranche die Technologien der beiden Technologie-Konzerne. Gemeinsam verfügen die Kooperationspartner  über mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Automobilindustrie. Sie arbeiten mit fast 50 globalen Automobilmarken zusammen und vernetzen heute bereits mehr als 43 Millionen Autos und Lastwagen.

Vorreiter bei Sicherheitskonzepten für den Straßenverkehr der Zukunft
Vodafone und AT&T zählen zu den Vorreitern für die Entwicklung von Zukunftsmodellen für das autonome Fahren. Beide Kooperationspartner sind Vorstandsmitglieder der 5GAA. Die 5GAA ist eine globale Organisation von Unternehmen aus der Automobil-, Technologie- und Telekommunikationsbranche, die ganzheitliche Lösungen für den Straßenverkehr der Zukunft entwickelt. In Deutschland treibt Vodafone seit zwei Jahren die Entwicklung der mobilfunkbasierten Technologie V2X (vehicle-to-everything) voran. Beispielsweise im 5G Mobility Lab in Aldenhoven oder auf dem digitalen Testfeld KoMoD in Düsseldorf. AT&T ist Gründungsmitglied und exklusiver Konnektivitätsanbieter des American Center for Mobility, eines hochmodernen Automobil-Entwicklungsgeländes in der Nähe von Detroit, Michigan.

Nachgefragt: Was genau kann welche Frequenz?

Mobilfunk ist in aller Munde. Vor allem mit Blick auf die bevorstehende Versteigerung der neuen 5G-Frequenzen. Politik und Wirtschaft diskutieren darüber wie 5G in Deutschland schnell ausgebaut werden kann. Doch was genau sind überhaupt Frequenzen? Welche Frequenzen eignen sich für den Ausbau in der Fläche und welche, um Höchstgeschwindigkeiten in die Stadt zu bringen? Und vor allem: Welche Frequenz-Bereiche werden in diesem Frühjahr von der Bundesnetzagentur eigentlich versteigert? 

Mobilfunk braucht Frequenzen
Mobilfunk braucht Frequenzen, damit Daten vom Mobilfunkmasten zum Smartphone und zurück gelangen. Für die Datenübertragung werden verschiedene Frequenz-Bereiche genutzt. Denn Mobilfunk teilt sich das elektromagnetische Spektrum mit anderen Technologien. Beispielsweise nutzen auch Radio, Fernsehen oder Polizeifunk bestimmte Frequenz-Bereiche für die Datenübertragung. Die Bereiche, die von den Netzbetreibern genutzt werden können, sind also begrenzt. Zudem werden sie staatlich reguliert. Die Nutzung der lizenzierten Frequenzen ist immer auch an Auflagen gebunden.

So lange dauert der Bau eines Mobilfunkmasten
Alleine Vodafone betreibt in Deutschland rund 25.000 Mobilfunkmasten für 2G, 3G und LTE. Einen neuen Mobilfunkmasten zu bauen, dauert in Deutschland etwa zwei Jahre – von der Anmeldung, über die behördlichen Genehmigungen bis zum Bauverfahren. Für das Mobilfunknetz werden in Deutschland aktuell beispielsweise Frequenzen in den Bereichen 800 MHz, 1,8 GHz und 2,6 GHz genutzt. Für den 5G-Ausbau versteigert die Bundesnetzagentur in diesem Jahr neue Frequenzen in dem Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz, sowie im 2 GHz Bereich.

Nachgefragt: Was genau kann welche Frequenz?

So vernetzt Mobilfunk Menschen und Maschinen und nutzt dafür schon heute unterschiedliche Frequenzen. © Vodafone

Unterschiede in Reichweite, Leistungsstärke und Durchdringung
Die Frequenzen unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal ist die Größe der Fläche, die ein Mobilfunkmast mit Netz versorgt. Also die Reichweite, auf der er funkt. Zusätzlich unterscheiden sich Mobilfunk-Frequenzen in ihrer ‚Leistung‘. Unterschiedliche Frequenz-Bereiche stellen verschieden große Bandbreiten zur Verfügung. Sie unterscheiden sich in der Stärke der Durchdringung und in der Latenzzeit (Verzögerungszeiten), die beim Datenaustausch anfällt. Wir unterscheiden beispielhaft in hohe, mittlere und niedrige Frequenzen, um zu erklären, welche Frequenzen sich für welche Nutzung gut oder weniger gut anbieten.

Hohe Frequenzen vernetzen viele Gegenstände auf kleiner Fläche (höher als 2,5 GHz)
Hohe Frequenzen sind extrem leistungsstark – allerdings versorgt ein Mobilfunkmast, der hohe Frequenzen nutzt, nur eine relativ kleine Fläche mit dem extrem schnellen Netz. Das hat physikalische Gründe: Je höher die Frequenz liegt, desto geringer ist die Reichweite. Frequenzen zwischen 3,4 und 3,7 GHz, wie sie im Frühjahr von der Bundesnetzagentur für 5G vergeben werden, verfügen unter optimalen Bedingungen groben Schätzungen zufolge über eine Reichweite von etwas mehr als drei Kilometern. Die hohen Frequenzen eigenen sich vor allem demnach für die Vernetzung von zahlreichen Endgeräten auf kleinem Raum – beispielsweise in Großstädten oder Industriehallen. Hohe Bandbreiten und geringe Latenzzeiten, die die hohen Frequenzen ermöglichen, sind wichtig damit sich Autos und andere Verkehrsteilnehmer in Echtzeit gegenseitig vor Gefahren warnen können. In der Industrie können so ganze Roboter-Straßen optimal aufeinander abgestimmt arbeiten. Weil die Reichweite von hohen Frequenzen eingeschränkt ist, eignen sie sich nicht für den Ausbau in der Fläche. Um mit den Frequenzen im Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz in Deutschland ein nahezu flächendeckendes Mobilfunknetz zu bauen, bräuchte Deutschland deutlich mehr Mobilfunkmasten wie bislang.

Mittlere Frequenzen funken weiter und dennoch schnell (1 bis 2,5 GHz)
Verglichen mit hohen Frequenzen, versorgen mittlere Frequenz-Bereiche größere Flächen mit schnellem Netz. Deshalb eignen sich mittlere Frequenz-Bereiche beispielsweise um schnelles Netz abseits der Großstädte auch in Vorstädte, Gemeinden und Industriegebiete zu bringen.

Niedrige Frequenzen bringen Mobilfunk in die Fläche (kleiner als 1 GHz)
Niedrige Frequenzen eignen sich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften gut, um Mobilfunk in der Fläche verfügbar zu machen. So können Funklöcher auf dem Land effektiv geschlossen werden. Die Bandbreiten und Latenzzeiten in diesen Frequenz-Bereichen erreichen nicht die Spitzenwerte wie mit hohen Frequenzen. Wegen der hohen Durchdringung können Gegenstände auch tief unter der Erde  oder hinter dicken Betonwänden Daten austauschen.

Der fließende Übergang von LTE zu 5G
Für den Ausbau von 5G werden die Netzbetreiber zahlreiche neue Mobilfunkmasten erbauen. Ebenso werden bereits bestehende Mobilfunkmasten künftig auch für die fünfte Mobilfunkgeneration genutzt. Die heutige LTE-Technik wird im Laufe der Zeit nahtlos in 5G aufgehen. Das bedeutet, die allermeisten heutigen LTE-Stationen werden früher oder später auch 5G-fähig sein. Dafür muss direkt an den Mobilfunkantennen Software ausgetauscht und für die höheren Frequenzen passende Funktechnik installiert werden.

Vodafone-Studie: Jedes zweite Unternehmen setzt beim Internet der Dinge auf 5G

Als weltweit führender Anbieter für das Internet der Dinge vernetzt Vodafone mehr als 80,9 Millionen Gegenstände per Mobilfunk. Vom Auto, über den Wasserzähler bis zur industriellen Maschine. Eine weltweite Studie, die der Telekommunikationskonzern jetzt veröffentlicht, zeigt: Das Internet der Dinge wird massentauglich. Bereits jedes dritte Unternehmen nutzt das Internet der Dinge. Rund 95 Prozent der Nutzer geben an, dass die Vernetzung von Gegenständen und Maschinen das eigene Geschäft nachweislich verbessert. Ein Grund: Das Vertrauen in das Internet der Dinge wächst bei den Unternehmen spürbar. 

Die weltweite Vodafone-Studie zeigt, dass das Internet der Dinge Unternehmen unabhängig von Größe und Branche beeinflusst. Fast zwei Drittel der Unternehmen, die das Internet der Dinge nutzen, geben an, dass sich ihr Geschäft durch die Vernetzung von Gegenständen verändert hat oder in den nächsten fünf Jahren deutlich verändern wird.

Das Vertrauen in die Technologie wächst
84 Prozent der Anwender berichten von wachsendem Vertrauen in das Internet der Dinge. Die Folge: Acht von zehn Unternehmen, haben den Umfang, in dem sie das Internet der Dinge nutzen, vergrößert. Einige Nutzer können sich das eigene Unternehmen ohne die neuen Möglichkeiten der Digitalisierung kaum noch vorstellen: Fast jeder zehnte Anwender gibt sogar an, dass das gesamte Geschäft vom IoT (‚Internet of Things‘) abhängig ist.

52 Prozent der Unternehmen setzen im Internet der Dinge auf 5G
5G wird ein weiterer Treiber für das Internet der Dinge. Mehr als die Hälfte aller Nutzer wollen zukünftig vor allem auf die fünfte Mobilfunkgeneration setzen, um Dinge miteinander zu vernetzen. Das Studienergebnis zeigt aber auch: Für viele Anwendungen im Internet der Dinge wird insbesondere die vorhandene Mobilfunktechnologie LTE von hoher Bedeutung bleiben.

Vodafone-Studie: Jedes zweite Unternehmen setzt beim Internet der Dinge auf 5G

5G wird ein weiterer Treiber für das Internet der Dinge. © Vodafone

Neues Maschinennetz spart Strom und Kosten
Aufgrund der steigenden Bedeutung vom Internet der Dinge für Industrie und Wirtschaft hat Vodafone in Deutschland als erster Netzbetreiber ein neues Maschinennetz (Narrowband IoT) großflächig über Deutschland gelegt. Das Maschinennetz ist optimiert für die kosten- und stromsparende Vernetzung von Gegenständen, die regelmäßig Daten übertragen – sogar an Orten wo Mobilfunk sonst nur schwer hinkommt. Beispielsweise unter der Erde im Keller oder hinter dicken Betonwänden. Das Maschinennetz kann Milliarden Gegenstände zeitgleich vernetzen.

Vodafone-Studie: Jedes zweite Unternehmen setzt beim Internet der Dinge auf 5G

Smarter Reifen: Vodafone und Continental bringen LKW-Reifen ins Netz. © Continental

LKW-Reifen, E-Bikes und Yachten: vielfältige Einsatzgebiete
Die Einsatzgebiete im Internet der Dinge sind vielfältig. Gemeinsam mit Continental vernetzt Vodafone LKW-Reifen. Sie schlagen Alarm, wenn Reifendruck oder Temperatur nicht in Ordnung sind und verhindern so Unfälle. ZEG und Vodafone statten E-Bikes mit einem digitalen Diebstahlschutz aus. Zusammen mit Siren Marine bringt Vodafone Yachten und Boote ins Internet der Dinge. Intelligente Sensoren bemerken dann beispielsweise, wenn Wasser ins Schiff eindringt und lösen einen Notruf aus.

Vodafone auf der E-World 2019: Schlaue Netze für smarte Städte und mehr Lebensqualität

Vodafone auf der E-World 2019: Schlaue Netze für smarte Städte und mehr Lebensqualität

20 Jahre IoT – Das Internet der Dinge feiert Geburtstag

Das Internet der Dinge feiert Geburtstag. Im Jahr 1999 verwendete der britische Technologie-Pionier Kevin Ashton den Begriff zum ersten Mal. 2019 wird das Internet der Dinge 20 Jahre alt – und erfreut sich größerer Beliebtheit als jemals zuvor. Für Vodafone Grund genug zu gratulieren und sich einige Technologien im Internet der Dinge genauer anzuschauen.Wir nutzen die Chance, um das Internet der Dinge im Detail zu erklären. Von ‚A‘ wie Automotive bis ‚Z‘ wie Zustandsdaten.

Wenn es um Digitalisierung in Städten, Haushalten und Industriehallen geht, führt an den drei Buchstaben ‚IoT‘ kaum ein Weg vorbei. Doch was genau verbirgt sich eigentlich dahinter? Was kann das Internet der Dinge? Wer kommuniziert mit wem? Welche Sprache sprechen Maschinen, Autos und Co.? Und: Was haben wir Menschen eigentlich davon? Was das Internet der Dinge ist: Viele Begriffe, eine Bedeutung ‚Internet of Things‘, ‚IoT‘ oder ‚M2M‘. Es gibt zahlreiche Begriffe, die das Internet der Dinge beschreiben. Sie alle meinen im Grunde dasselbe: Gegenstände, die über das Internet miteinander und mit uns Menschen kommunizieren. Vereinfacht gesagt sprechen Gegenstände miteinander. Das meint weniger, dass wir Menschen uns mit der Schreibtischlampe über das seit Tagen schlechte Wetter oder über das grandiose Fußballspiel vom Vorabend unterhalten. Vielmehr, dass beispielsweise der Mülleimer meldet, wenn er geleert werden muss. Oder aber, dass der LKW-Reifen einen Alarm aussendet, wenn Luftdruck oder Temperatur nicht in Ordnung sind. Kevin Ashton, der den Begriff ‚Internet of Things‘ vor 20 Jahren erstmals prägte, definiert diesen im Übrigen als ‚Sensoren mit Internetverbindung, die sich wie das Internet verhalten, indem sie offene, spontane Verbindungen herstellen, Daten ungehindert austauschen und unvorhergesehene Anwendungen unterstützen. Computer können so die Welt um sie herum verstehen und zum Nervensystem der Menschheit werden.‘ Was uns das Internet der Dinge bringt: Erhöhte Sicherheit und mehr Zeit Schnell stellt sich die Frage warum Gegenstände überhaupt sprechen sollen? Was haben wir Menschen davon? Schließlich haben Gegenstände jahrelang nicht kommuniziert – und die allermeisten von uns  haben das wahrscheinlich auch nicht wirklich vermisst. Oftmals erschließen sich die Vorteile vom Internet der Dinge erst, wenn man selbst im Alltag davon profitiert. In den meisten Fällen geht es um hierbei um drei wesentliche Punkte: Das Internet der Dinge macht unseren Alltag sicherer. Zum Beispiel auf der Straße, wenn der LKW-Reifen meldet, dass er zu platzen droht. Oder das mobile EKG, dass Ärzten zu jeder Zeit zeigt, wenn Blutdruck oder Herzschlag von Risikopatienten auf Gefahren hinweisen – egal wo diese sich gerade befinden. Das Internet der Dinge spart uns Menschen Zeit. Beispielsweise, weil wir nicht mehr einen ganzen Vormittag auf den Stromableser warten müssen. Oder weil intelligente Sensoren die nervige Suche nach einem Parkplatz verkürzen. Schließlich erspart das Internet der Dinge uns Menschen hohe Kosten. Weil Maschinen in Industriehallen melden, wenn sie gewartet werden müssen. Oder weil das E-Bike automatisch Diebe überführt, die sich an ihm zu schaffen machen. Wer mit wem kommuniziert: Sender, Empfänger und Erkenner Das Grundprinzip im Internet der Dinge ist oft identisch. Gegenstände stellen im Internet Informationen über den eigenen Zustand oder zu ihrer direkten Umgebung zur Verfügung. Diese Informationen werden ausgewertet und analysiert. Und schließlich erfolgt eine Reaktion. Manuell ausgelöst vom Menschen oder aber automatisch erzeugt durch Algorithmen der künstlichen Intelligenz. In diesem Kommunikationsprozess gibt es drei Rollen: Sender, Empfänger und Erkenner. Die Erkenner: Sensoren, die Zustände erfassen Die Erkenner sind oft klassische Sensoren, die Zustände erfassen. Also kleine Detektoren oder Fühler, die etwas messen. Das kann etwa ein Thermometer sein, das erkennt wie warm oder kalt es in einem Kühlraum ist. Das kann ein Füllstandsensor sein, der merkt ob ein Mülleimer voll oder leer ist. Oder aber ein Bewegungssensor, der Handlungsmuster von Maschinen erfasst. Die Erkenner können so auch zu Technikern werden, die für eine Routineuntersuchung in eine Maschine hineinhorchen und erkennen ob alles funktioniert. Ähnlich wie der Hausarzt, der bei uns Menschen regelmäßig Herz und Lunge abhört und Blutproben nimmt, um zu wissen ob wir gesund sind. Die Sender: SIM-Karten die Informationen übertragen Die Rolle des Senders nimmt ein Kommunikationsmodul ein. In vielen Fällen ist das direkt im Sensor integriert und mit einer SIM-Karte ausgestattet. Die SIM-Karte stellt nicht nur die Verbindung des Sensors zum weltweiten Datennetz per Mobilfunk her, sondern sie macht auch sämtliche Gegenstande im Internet identifizierbar. Eine Art Postleitzahl für die Gegenstände, die im Internet kommunizieren. Die Empfänger: Menschen oder Systeme, die Informationen aufnehmen und verarbeiten Der Empfänger kann ein Computer oder ein Smartphone sein, über den wir Menschen die Sensordaten einsehen können. In vielen Fällen treffen wir Menschen auf Basis der Informationen manuell Entscheidungen und geben der Maschine Anweisungen, um auf einen Zustand zu reagieren. Die Anweisung geht dann auf dem selben Informationsweg zurück zum Sender, der daraufhin beim Gegenstand eine Aktion auslöst. Ein Beispiel: Ein Thermometer an einer Heizung meldet dem Hausbesitzer, der gerade auf dem Heimweg ist, die Zimmertemperatur in den eigenen vier Wänden. Der Hausbesitzer kann die Temperatur auf seinem Smartphone einsehen und die Heizung per Knopfdruck auffordern, die Temperatur um 2 Grad zu erhöhen. Oftmals muss der Mensch aber auch gar nicht aktiv in den Kommunikationsprozess eingreifen. Die erfassten Zustandsdaten einer Maschine wandern dann vom Sender direkt in ein virtuelles Analyse-System. Basierend auf künstlicher Intelligenz werden die eingehenden Daten hier mit (vordefinierten) Basisdaten abgeglichen. Das System bemerkt automatisch wenn die eingehenden Werte abweichen und definiert daraufhin eine Handlungsempfehlung. Diese wird automatisch an die Maschine weitergeleitet. Ein Beispiel: Ein Lichtsensor an einer Straßenlaterne erfasst regelmäßig die Helligkeit und übermittelt diese Information per SIM-Karte automatisch an ein Analyse-System der Stadt. Erreicht das erfasste Licht abends eine vordefinierte Dunkelheit (Lux), weist das System die Straßenlaterne an das Licht mit einer bestimmten Helligkeit zu aktivieren. [arve url=“https://youtu.be/iFPCDv86CPg“ title=“Das Internet der Dinge – einfach erklärt“ /] Wer welche Sprache spricht: Mobilfunk, WLAN und das neue Maschinennetz Damit Gegenstände nicht zur kommunizieren können, sondern sich auch verstehen, müssen sie dieselbe Sprache sprechen. Eine Sprache mit festem Vokabular, vorhandener Grammatik und festgeschriebenen Regeln. Ähnlich wie bei uns Menschen. In der Praxis geben verschiedene Kommunikationskanäle den Rahmen für diese Sprache vor. Der wohl am meisten genutzte Kommunikationskanal im Internet der Dinge: Mobilfunk. Genau wie wir mit unserem Smartphone, tauschen Gegenstände per Mobilfunk (2G, 3G oder LTE) Informationen aus. Die neuste Technologie speziell für das Internet der Dinge ist das Maschinennetz (Narrowband IoT). Es ist optimiert für die kostengünstige und energiesparende Vernetzung von Gegenständen. Und es lässt Gegenstände sogar unter der Erde oder hinter dicken Betonwänden sprechen. Neben Mobilfunk werden auch WLAN oder Funkstandards wie Sigfox und LoRa für das Internet der Dinge genutzt. Weil diese Funkstandards jedoch nicht lizenzierte Frequenzbereiche nutzen, sind sie nicht speziell gesichert vor dem Zugriff von außen. Wie weit die Stimme reicht: Im neuen Maschinennetz sprechen Gegenstände quer durchs ganze Land Die Funkstandards unterscheiden sich auch durch die Reichweite, in der sie Gegenstände miteinander vernetzen. Im klassischen WLAN können Gegenstände meist nur in einer Reichweite von weniger als 100 Metern kommunizieren. Der Bereich in dem Gegenstände Daten austauschen ist also sehr stark eingeschränkt, was die Nutzung im industriellen oder im städtischen Bereich erschwert. Das Maschinennetz (Narrowband IoT), das Vodafone als erster Netzbetreiber in Deutschland großflächig aktiviert hat, verfügt über extrem hohe Reichweiten und setzt dabei auf das bestehende LTE-Netz auf. Das erhöht nicht nur die Leistungsfähigkeit, sondern auch die Sicherheit im Internet der Dinge. Weil Sensoren im Maschinennetz Daten besonders stromsparend senden und empfangen, verfügen sie über Akkulaufzeiten von bis zu zehn Jahren. Damit sind sie unabhängig von der externen Stromversorgung. Wer wie viel spricht: Autos, Container und Industriemaschinen sind die größten Kommunikatoren Die Zahl der Gegenstände, die im Internet der Dinge kommunizieren, steigt weltweit an. Der aktuelle Mobility Report von Ericsson zeigt, dass bis zum Jahr 2024 rund 4,1 Milliarden Dinge allein per Mobilfunk vernetzt sein werden. Jährlich erhöht sich die Anzahl weltweit vernetzter Gegenstände seit 2013 durchschnittlich um 33 Prozent. Vodafone etwa vernetzt als Weltmarktführer bereits mehr als 78 Mio. Dinge per Mobilfunk. Jeden Monat kommen etwa zwei Millionen weitere hinzu. Die größten Treiber für den IoT-Boom sind Autos, industrielle Maschinen und Waren in der Logistik, die wir Menschen im Netz immer im Blick behalten. Autos sind immer häufiger mit einem digitalen Diebstahlschutz oder mit Telematiksystemen ausgestattet – mehr als 18. Mio. Fahrzeuge funken auf diese Weise bereits im Mobilfunknetz von Vodafone. Industrielle Maschinen werden aus der Ferne gewartet oder gesteuert, um Defekte zu erkennen noch bevor sie auftreten. Und um Aufgaben an Orten zu übernehmen, die für den Menschen zu gefährlich sind. In der Logistik werden Container, Pakete oder Paletten mit Sensoren ausgestattet, um Diebstahl oder Verluste zu vermeiden. Wo das Internet der Dinge schon heute funkt: In Städten, in der Landwirtschaft und auf den Straßen Neben Autos und industriellen Maschinen gibt es viele weitere Gegenstände, die per Mobilfunk miteinander sprechen. Vor allem in Städten gewinnt die Vernetzung von Gegenständen zunehmend an Bedeutung. So profitieren auch immer mehr Privatmenschen vom Internet der Dinge. Aber auch in der Landwirtschaft helfen digitale Lösungen immer öfter. Sensoren auf dem Feld erkennen den perfekten Ernte-Zeitraum und informieren den Landwirt. Es gibt sogar das ,Handy für die Kuh‘. Es heißt ‚MooCall‘ und funkt im Netz von Vodafone. Damit telefoniert das Tier zwar nicht wirklich. Aber der intelligente Sensor bemerkt, wenn eine schwangere Kuh kalbt und alarmiert automatisch den Besitzer des Tieres, damit dieser bei der Geburt unterstützen kann. Welche Dinge wo sprechen: LKW-Reifen, E-Bikes und Müllbehälter In Smart Cities wird die Parkplatzsuche mit intelligenten Sensoren vereinfacht. Die Sensoren, die Vodafone gemeinsam mit dem Start-up Smart City Systems entwickelt hat, melden regelmäßig, ob Parkplätze frei oder belegt sind. Innenstädte oder Hauptbahnhöfe werden mit vernetzten Müllbehältern noch sauberer. Die funkenden Tonnen geben immer dann ein Signal, wenn sie geleert werden müssen. Städtische Dienstleister können Entsorgungsprozesse auf Basis dieser Informationen optimieren. Ein digitaler Diebstahlschutz schützt E-Bikes, Motorräder oder Autos vor Langfingern. Das System schlägt Alarm, wenn unbefugte Personen sich am Fahrzeug zu schaffen machen. Ein intelligenter Graffiti-Schutz, den Technik-Experten von Vodafone entwickelt haben, gibt Alarm, wenn Sprayer an unerlaubten Orten mit illegalen Kunstwerken beginnen. Vernetzte LKW-Reifen von Continental und Vodafone bemerken, wenn Temperatur oder Reifendruck nicht in Ordnung sind, warnen Fahrer und Unternehmen und beugen so folgenschweren Unfällen vor. Wo das Internet der Dinge Helfern hilft zu helfen Und schließlich sollen immer mehr Anwendungen im Internet der Dinge Helfern helfen zu helfen. In Situationen, in denen Sekunden über Leben und Tod entscheiden. Gemeinsam mit der Feuerwehr in Darmstadt testet Vodafone vernetzte Bodycams. Sie sollen den Einsatzkräften helfen, die Lage vor Ort bei unübersichtlichen Unfällen besser einzuschätzen. Ford und Vodafone testen zudem einen digitalen Rettungsgassen-Assistenten. Dabei meldet ein Rettungsfahrzeug auf dem Weg zu einer Unfallstelle den vorausfahrenden Autos automatisch, dass sich ein Einsatzfahrzeug nähert. Die Verkehrsteilnehmer werden so angeleitet, die Rettungsgasse richtig zu bilden. Rettungskräfte gelangen so schneller zur Unfallstelle, um im Ernstfall Leben zu retten.