5G und KI - eine automatisierte und hyperintelligente Zukunft

Die Kombination von KI (Künstliche Intelligenz - die Automatisierung von Entscheidungen) und 5G verändert Unternehmen und beschleunigt das Wirtschaftswachstum, da 5G-Netze das Backbone, die skalierbare Bandbreite und die dezentralen Rechenressourcen für die Verarbeitung wachsender Datenmengen bereitstellen, die die Verbreitung von KI vorantreiben.

Wenn jemand vor ein paar Jahren gesagt hätte, dass es in Städten und Gemeinden intelligente Lieferroboter geben würde, die von autonomen Fahrzeugen gesteuert werden, die über Bürgersteige laufen, Treppen steigen und direkt an die Haustür liefern, hätten die meisten gesagt, dass dies vielleicht in 15 oder 20 Jahren der Fall sein wird.

Diese Anwendungen werden, insbesondere in den USA, bereits jetzt getestet und eingeführt.

Die Automatisierung und Steuerung erfolgt in Lagerhäusern und Fabriken auf der ganzen Welt mit Hilfe von Sensoren und Aktoren, die über ein 5G-Netzwerk laufen.

Erkundung der Beziehung zwischen 5G und Edge-KI in der Zukunft

Auf dem globalen technologiegetriebenen Markt ist Edge Computing durch die Implementierung von Edge AI in verschiedenen Edge-Geräten wie Smartphones, Smart Speakern, Drohnen, AGVs (Automatic Guided Vehicles) und vielen mehr auf dem Vormarsch.

Edge AI ist die Kombination von künstlicher Intelligenz und Edge Computing, um einen effizienteren Service zu ermöglichen, indem ausreichend Echtzeitdaten gesammelt werden, um Entscheidungen schneller zu treffen. Dies ist wichtig, um eine extrem niedrige Latenzzeit in verschiedenen Edge-Geräten wie Drohnen, Telechirurgiegeräten und vielen anderen zu erreichen.

Während 5G zum Standard der fünften Generation für ein Breitband-Mobilfunknetz mit geringer Latenz und bis zu 100-mal schneller als das bestehende 4G-Netz geworden ist, bieten 5G und Edge Computing eine perfekte Kombination, bei der intelligente Geräte Echtzeitdaten austauschen können, die in diesem digitalisierten Zeitalter nahezu in Echtzeit effizient und effektiv verarbeitet werden.

Beide Technologien haben das Ziel, den Lebensstandard und die Anwendungsleistung zu verbessern.

Der Weg für die benötigten Echtzeitdaten wird wesentlich kürzer sein, und das bei höchster Geschwindigkeit. Die Netzverbindungsebene von 5G ist erforderlich, damit die Edge-KI in der Lage ist, die enorme Nachfrage nach ihrem effizienten Dienst in naher Zukunft zu bedienen.

Edge Computing könnte sich in der Tat als geeignetes Umfeld für die globale Entwicklergemeinschaft erweisen, um nach der Einführung von 5G zahlreiche 5G-Anwendungen zu entwickeln. Das exponentielle Wachstum von Echtzeitdaten durch Edge Computing wird durch die Leistung von 5G und seine Verbindung mit der nächsten Welle von Edge-Geräten angetrieben.

Weltweit können Branchen damit beginnen, diese Kombination aus 5G und Edge Computing zu nutzen, um enorme Mengen an Echtzeitdaten zu sammeln, die die bestehenden operativen Systeme verbessern, die Produktivität steigern und neue Kundenerlebnisse schaffen, die die Kundenzufriedenheit auf effiziente und effektive Weise erfüllen können.

Die Automobilindustrie ist eine der wichtigsten Branchen weltweit, die von den Vorteilen von 5G und Edge Computing profitieren wird, um fortschrittlichere autonome Fahrzeuge zu entwickeln. Die Arbeitsbelastung und Produktivität in vielen Branchen wird von den Möglichkeiten der Automatisierung profitieren, die durch die Integration von 5G und künstlicher Intelligenz ergänzt oder sogar verbessert werden.

So kann die Verbindung von 5G und Edge Computing in mehreren Edge-Geräten die Ära eines neuen nutzerzentrierten Netzwerks sowie von Geräten ermöglichen.

Vorteile von 5G in IIoT-Anwendungen

In der Telekommunikation ist "5G" der Begriff für die fünfte Generation der zellularen Breitbandnetztechnologie.

Bereits seit einigen Jahren nutzen wir alle 3G und 4G über unsere Telefone, Tablets und andere mobile Geräte.

5G" hat nicht nur Auswirkungen auf unser persönliches Leben mit den Vorteilen, die es mit sich bringt: eine schnellere, stabilere Internetverbindung über LAN oder drahtlos, stark erhöhte Upload- und Download-Geschwindigkeiten usw., sondern wird in nicht allzu ferner Zukunft auch für alle Branchen und sogar für den Bereich des industriellen IoT von noch größerem Nutzen sein, da IIoT-Geräte komplexer werden und in industriellen Anwendungen stärker verbreitet sind.

die Einführung von 5G begann im Jahr 2019 und ist inzwischen in den meisten Teilen Großbritanniens im Hinblick auf die drahtlose Mobilfunktechnologie ausgerollt worden, die einige gute Zahlen in Bezug auf Geschwindigkeit und Latenzzeit liefert, zusammen mit einem enormen Sprung in der Anzahl der angeschlossenen Geräte, die das Netzwerk verarbeiten kann.

Dieser Sprung in der Mobilfunknetztechnologie ist vor allem für den Fortschritt in Smart Cities von Bedeutung, da die schiere Anzahl der angeschlossenen Geräte erforderlich ist, damit moderne, komplexe industrielle IoT-Systeme in vollem Umfang funktionieren.

Welche Arten von 5G gibt es?

Mobilfunkbetreiber nutzen eine Kombination aus verschiedenen Frequenzbändern, um 5G-Dienste bereitzustellen, und dies spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Geschwindigkeit und Reichweite der Abdeckung.

5G stellt Mobilfunkbetreiber vor neue Herausforderungen, denn einerseits sollen 5G-Netze schnellere mobile Breitbandgeschwindigkeiten unterstützen und geringere Latenzzeiten ermöglichen, wodurch neue Anwendungen wie On-Demand-Video und autonome Fahrzeuge möglich werden, andererseits müssen Mobilfunkbetreiber Zugang zu großen Mengen an Frequenzen haben, um diese neuen Dienste zu verwirklichen.

Die GSMA (Global System for Mobile Communications), eine globale Handelsorganisation, die Mobilfunkbetreiber vertritt, empfiehlt, dass Regulierungsbehörden und Regierungsstellen, die die 5G-Frequenzzuweisung kontrollieren, jedem Betreiber 80-100 MHz an zusammenhängenden Frequenzen in den wichtigsten 5G-Bändern und etwa 1 GHz an Frequenzen pro Betreiber in den Millimeterwellenbändern zur Verfügung stellen.

Das Spektrum ist eine knappe Ressource, und das bedeutet, dass Mobilfunkbetreiber auf der ganzen Welt eine Mischung aus Low-Band-, Mid-Band- und High-Band-Spektrum nutzen müssen, um die Art von 5G-Erlebnis zu bieten, die ihre Kunden verlangen.

In einem 5G-Mobilfunknetz kommen drei Arten von Funkfrequenzen zum Einsatz: Low-Band, C-Band und Millimeterwellen, die jeweils für Mobiltelefone verwendet werden, um die 5G-Abdeckung wirklich zu verbessern, aber das 5G-Internet nutzt hauptsächlich C-Band und Millimeterwellen-5G, weil die Geschwindigkeiten viel schneller sind.

Low-Band 5G hat ähnliche Geschwindigkeiten wie 4G und funktioniert über eine große Reichweite, ideal für ländliche Gebiete.

C-Band 5G hat eine kürzere Reichweite als Low-Band 5G, kann aber Geschwindigkeiten von 100 Mbit/s oder schneller über Entfernungen von bis zu sechs Meilen erreichen.

Millimeterwellen-5G funktioniert nur in geschlossenen Bereichen (wie Gebäuden oder Stadien) und bietet daher die geringste 5G-Reichweite. Aber es ist extrem schnell und kann Geschwindigkeiten von mehr als 1 Gbit/s erreichen.

Vor der Einführung der 5G-Mobilfunktechnologie wurden C-Band- und Millimeterwellen-Frequenzen in der Kommunikationstechnologie kaum genutzt - obwohl die Frequenzen in einigen anderen Bereichen der Wirtschaft und Industrie zum Einsatz kamen, was zu weniger überlasteten Mobilfunknetzen und einer größeren Kapazität für die Datenübertragung führte.

die 5G-Technologie umfasst auch Innovationen wie Massive MIMO (in der Funktechnik ist MIMO eine Methode zur Vervielfachung der Kapazität einer Funkverbindung unter Verwendung mehrerer Sende- und Empfangsantennen, um die Mehrwegeausbreitung auszunutzen) und Beamforming, die dazu beitragen, die Netzüberlastung zu verringern und die Kommunikation zwischen dem mobilen 5G-Netz und Ihrem Router zu Hause zu optimieren.

Hier sehen wir uns fünf Vorteile an, die 5G für industrielle IoT-Anwendungen bringen wird:

1. Schnellere Netzwerkgeschwindigkeit

1.2 Milliarden Menschen werden durch "5G" verbunden sein und Zugang zu potenziellen Geschwindigkeiten von 100 Gigabit/Sek. haben. Im Vergleich zu 4G, das mit bis zu 300 Mbit/s arbeitet, stellen die Fortschritte von 5G einen phänomenalen Sprung im Bereich des Datenaustauschs und der Bandbreite dar - ganze 100 Mal schneller.

Um die Dinge in den richtigen Kontext zu setzen und etwas laienhafter zu formulieren ... Sie werden bald in der Lage sein, einen HD-Film in 10 Sekunden herunterzuladen.

Das Mobilfunknetz der fünften Generation (5G) ermöglicht eine höhere Kapazität, da die Netze in der Lage sein werden, Anwendungen mit hoher Nachfrage gleichzeitig zu bewältigen. Technologien wie autonome Fahrzeuge werden von der hohen Geschwindigkeit und der geringen Latenz von 1 m/s profitieren, wodurch die Reaktionszeit der Technologie verbessert und die Sicherheit erhöht wird. Zum Blinzeln braucht man 300-400m/s, also blinzeln Sie und Sie werden es mit Sicherheit verpassen, da die Reaktionszeit für den Benutzer physisch nicht wahrnehmbar sein wird.

5G wird weitreichende Auswirkungen auf alle Bereiche haben, vom Internet der Dinge (IoT) und der Entstehung intelligenter Städte bis hin zu virtueller und erweiterter Realität, Edge Computing und BIG Data, ferngesteuerten Roboteroperationen und Gesundheitsdiensten und sogar holografischen Videos und vielem mehr.

Nahezu echtzeitfähige Funktionen werden möglich sein, und einige Technologien werden möglicherweise vom Konzept zur Realität werden.

mit 5G rückt die Mobilfunkkonnektivität in den Vordergrund der Überlegungen von Systemintegratoren zur Konnektivität.

2. Geringere Latenzzeit

Die Latenzzeit ist die Zeit, die ein Gerät benötigt, um ein kleines Echo-Paket an den Server zu senden und das entsprechende Echo-Antwort-Paket an das Gerät zurückzuschicken. Diese Zeit wird auch als Round-Trip-Zeit bezeichnet. Es hat sich eingebürgert, die Begriffe synonym zu verwenden. In der Industrie werden verschiedene Tools verwendet, um die Latenzzeit auf diese Weise zu messen.

Latenz ist nicht dasselbe wie Time-to-Content. Manche Leute sagen oder schreiben Latenz, meinen aber Time-to-Content. Da sie den Unterschied nicht erkennen und die Begriffe nicht einheitlich verwenden, kommt es häufig zu Verwechslungen.

Die Ergebnisse der Latenztests der drei großen US-Kommunikationsdienstleister zeigen, dass die Latenz bei 5G geringer ist als bei 4G - sie ist am niedrigsten, wenn 5G auf Millimeterwellen betrieben wird, und bei der überwiegenden Mehrheit aller Geschwindigkeitstests wurde eine Latenz von weniger als 50 ms gemessen, was etwa fünfzigmal schneller ist als bei 4G.

Im Hinblick auf die Nutzung durch Verbraucher mag die angebotene Latenzzeitreduzierung verschwindend gering erscheinen, Menschen werden den Unterschied zwischen einer Latenzzeit von 30 und 50 ms bei der Nutzung alltäglicher Apps auf ihren Smartphones und anderen Geräten kaum bemerken - zumindest nicht sehr schätzen.

In Bezug auf Maschinen ist es ein Game Changer.

Das industrielle Internet der Dinge und die Industrie 4.0 sind bereit, diese Verbesserungen zu nutzen, insbesondere bei Anwendungen, die eine Rückmeldung nahezu in Echtzeit benötigen, da sie von den extrem niedrigen und zuverlässigen Latenzen, die nur 5G bieten kann, stark profitieren werden.

Denken Sie beispielsweise an videogesteuerte Hochpräzisionsroboter in einer intelligenten Fabrik. Wir sprechen hier von Latenzzeiten unter 10 ms, d. h. extrem niedrig, und ohne Latenzspitzen von mehr als 10 ms, d. h. sie sind extrem zuverlässig.

Ferngesteuerte Sicherheitssysteme sind jetzt in der Lage, 4K-Videos über eine Mobilfunkverbindung mit einer Verzögerung von nur einer Millisekunde zu übertragen, so dass die Bediener Entscheidungen in Echtzeit treffen und rechtzeitig Maßnahmen ergreifen können. Augmented Reality (AR) ist ebenfalls ein Bereich, der von der geringeren Latenzzeit der 5G-Mobilfunkverbindung profitieren wird.

Nachdem die Latenzzeit von 4G mit fünfzig Millisekunden begrenzt war, könnte 5G bedeuten, dass AR für ferngesteuerte Operationen, Robotik und sogar militärische Operationen oder Szenarien eingesetzt werden kann, die einen menschlichen Kontakt erfordern, aber für eine direkte menschliche Interaktion als zu gefährlich gelten.

3. Verbesserte Bereitstellung von Geräten

Die Anzahl der Geräte, die gleichzeitig auf eine 4G-Verbindung zugreifen können, ist begrenzt und hat nichts mit der verfügbaren Bandbreite zu tun. Diese Begrenzung ist darauf zurückzuführen, dass die 4G-Technologie die Anzahl der Geräte, die jederzeit auf eine 4G-Verbindung zugreifen können, auf 4.000 Geräte pro Quadratkilometer begrenzt. Wir vermuten, dass die mangelnde Konnektivität und die vergangenen großen Sportereignisse oder Musikfestivals nun einen Sinn ergeben.

bei 5G gibt es ebenfalls eine Begrenzung, aber diese liegt jetzt bei gewaltigen 1.000.000 angeschlossenen Geräten pro Quadratkilometer - das ist eine Steigerung von 25.000 % gegenüber 4G, was bedeutet, dass Lastspitzen bei Großveranstaltungen und großen Versammlungen der Vergangenheit angehören könnten.

4. Netzwerk-Slicing

Network Slicing ist eine Netzkonfiguration, die es ermöglicht, mehrere (virtualisierte und unabhängige) Netze auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur zu erstellen, so dass Dienstanbieter virtuelle End-to-End-Netze aufbauen können, die auf die Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.

Network Slicing ist zu einer wesentlichen Komponente der gesamten 5G-Architekturlandschaft geworden, bei der jedes "Slicing" oder jeder Teil des Netzwerks auf der Grundlage der spezifischen Anforderungen der Anwendung, des Anwendungsfalls oder des Kunden zugewiesen werden kann, so dass die Netzwerkadministratoren von 5G-Industrial-IoT-Systemen Bandbreite von nicht kritischen Systemen abziehen und auf datenintensivere Bereiche des Netzwerks umverteilen können.

Network Slicing in 5G unterstützt verschiedene Dienste wie intelligente Parkuhren, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, und ähnliche Dienste wie fahrerlose Autos, die eine extrem niedrige Latenz (URLLC) und hohe Datengeschwindigkeiten benötigen, um die effiziente Neuzuweisung von Ressourcen von einem virtuellen Netzwerk-Slice zu einem anderen zu erleichtern.

Industrielle IoT-Infrastruktursysteme wie das Flottenmanagement könnten beispielsweise als unkritisch eingestuft werden. Da sich die Daten in der Regel auf Standort- und Fahrerverhaltensdaten beschränken, die in Intervallen von den Fahrzeugen an die Kontrollzentren übertragen werden, benötigen Flottenmanagementsysteme weder eine große Bandbreite noch eine hohe Netzwerkgeschwindigkeit oder einen niedrigen Ping. Auf der anderen Seite benötigen Unternehmen, die autonome Fahrsysteme einsetzen, die Mobilfunkdaten nutzen, um hochpräzise Standortangaben und Fahrzeugtelemetrie zu erhalten, eine schnellere und zuverlässigere Verbindung. Die Internetdienstleister können diesen Zuwachs an Konnektivität zur Verfügung stellen, natürlich zu einem gewissen Preis.

Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) hat Network Slicing als wesentliche Gesamtkomponente von 5G anerkannt. Dies hat Network Slicing zu einem integralen Bestandteil und zu einem ständigen Schwerpunkt der Arbeitsgruppen gemacht, die die 5G-Kernarchitektur entwickeln.

5G-Möglichkeiten wie industrielles Internet der Dinge (IoT) mit geringer Latenz und autonomes Fahren sind nach Release 16 der 3GPP 5G-Spezifikation nun möglich. Die 3GPP-Veröffentlichung 16 umfasst die 5G-Kernlösungen, die das zellulare IoT ermöglichen, sowie die Bandbreiten- und Kostenauswirkungen des unlizenzierten NR-Spektrums.

Diese Network Slicing-Technologie wird sicherstellen, dass kritische Systeme weiterhin Priorität haben und die Netze nicht mit Geräten überlastet werden, die den Datenfluss zwischen diesen kritischen IoT-Geräten beeinträchtigen könnten.

5. Auch der Einzelhandel wird wahrscheinlich von 5G profitieren

Einer der Wirtschaftszweige, der bis zum Ende des Jahrzehnts von 5G profitieren dürfte, ist der Einzelhandel. es wird erwartet, dass die 5G-Abdeckung in den bevölkerungsreicheren Gebieten florieren und daher auch intelligente Einzelhandelstechnologien wie Regalsensoren, kassenlose Kassen und QR-Codes ergänzen wird.

Im November 2019 erläuterte ein Bericht von IHS Markit, wie 5G zur globalen Wirtschaft beitragen wird. Darin heißt es, dass stationäre Einzelhändler 5G in Verbindung mit ultrahochauflösendem Video, virtueller Realität und erweiterter Realität nutzen könnten, um sich im Wettbewerb mit dem Online-Shopping effektiver zu differenzieren, und zwar in Form einer stärkeren digitalen Interaktion mit den Kunden im Geschäft.

Der Nutzen für den Einzelhandel wird in Form von Bausteinen kommen - reibungslose End-to-End-Verbraucherererlebnisse in Form von verbessertem mobilem Breitband, massiver maschineller Kommunikation (MTC) und ultrazuverlässiger Kommunikation mit geringer Latenz.

Die maschinelle Kommunikation bietet Verbindungen zu zahlreichen Geräten, die intermittierend kleine Datenmengen übertragen. 5G-Mobilfunk-Breitband wird die virtuelle und Fernunterstützung vor, während und nach einem Verkauf erleichtern, einschließlich VR- und AR-Dienste, intelligente Bildschirme und mobile Cloud-Dienste.

die 5G-Kommunikation wird dazu beitragen, dass die Lieferkette im Einzelhandel transparenter und effizienter wird, da IoT-Sensoren immer häufiger zum Einsatz kommen. Laut GSMA (Global System for Mobile Communications) dürfte der IoT-Markt in Nordamerika bis 2025 5,9 Milliarden Anschlüsse erreichen.