LTE (Long Term Evolution) ist ein etablierter Mobilfunkstandard, der für die meisten alltäglichen Anwendungen mit mittleren Datenraten eine zuverlässige Option darstellt. Wenn jedoch hohe Geschwindigkeiten erforderlich sind oder spezielle Anforderungen an die Anwendung gestellt werden, kann 5G die bessere Wahl sein. 5G bietet beispielsweise eine deutlich höhere Bandbreite und geringere Latenzzeiten, was eine schnellere Datenübertragung und eine Kommunikation nahezu in Echtzeit ermöglicht. Dies ist entscheidend, um Anwendungen wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR), autonomes Fahren und das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) zu unterstützen. 5G bietet einige Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit, Kapazität und Latenz, bringt aber auch ein hohes Maß an Komplexität mit sich.
5G RedCap, auch bekannt als 5G NR-Light, wurde speziell für IoT-Breitbandgeräte wie Wearables, Videoüberwachungssysteme und Industriesensoren entwickelt, die einen höheren Durchsatz, ein höheren Datentransfer, aber eine geringere Latenz verlangen. Damit positioniert sich 5G RedCap leistungsmäßig zwischen den hochentwickelten 5G-Anwendungsprofilen (eMBB und uRLLC) und den energieeffizienten IoT-Technologien (LTE-M und NB-IoT). Optimal ist 5G RedCap für Anwendungen, die derzeit auf LTE Cat 1 oder Cat 4 basieren.
Laut Omdia wird 5G RedCap bis 2030 etwa 18 Prozent der gesamten Lieferungen von zellularen Modulen ausmachen. Das trifft genau den Sweetspot für IoT-Anwendungen, die keine niedrige Latenz erfordern, jedoch einen angemessenen Datendurchsatz benötigen, indem die Technologie die optimale Balance aus Kosten, Leistung und Energieverbrauch bietet. Zudem ist 5G RedCap die erste 5G-Technologie, die Funktionen zur Energieeinsparung bietet (RRM-Relaxation, DRX). Tabelle 1 zeigt die Spezifikationen und Unterschiede zwischen LTE, 5G und 5G RedCap auf.
Vorteile der 5G-basierten Technologien
Die Zahl der vernetzten Geräte und das Datenvolumen in unserer digitalen Welt nehmen stetig zu. Die Netzkapazität wird daher immer wichtiger. Dank der höheren Netzkapazität von 5G und 5G RedCap können mehr Geräte gleichzeitig ohne Leistungseinbußen verbunden werden. Dies ermöglicht eine nahtlose Konnektivität in Umgebungen mit einer hohen Dichte an vernetzten Geräten, beispielsweise in Smart Cities, Industrie 4.0-Anwendungen oder bei Großveranstaltungen.
Die höheren Datenraten und die deutlich größere Bandbreite von 5G und 5G RedCap bieten Unternehmen und Endnutzern zahlreiche weitere Vorteile. So können beispielsweise große Dateien in Sekundenschnelle heruntergeladen oder hochauflösende Videos ohne Verzögerung gestreamt werden. Dies ermöglicht ein reibungsloses Erlebnis bei Anwendungen wie AR, VR und Cloud Gaming.
Durch geringere Latenzzeiten kann die Bandbreite effizienter genutzt und Engpässe im Netz reduziert werden. Dies führt zu einer insgesamt stabileren und zuverlässigeren Datenübertragung. Auch die Übertragung von Informationen in Echtzeit wird möglich, was insbesondere für Anwendungen im Bereich des autonomen Fahrens, der Telemedizin oder der Industrieautomation wichtig ist.
5G RedCap bietet zusätzliche Funktionen, die speziell für industrielle Anwendungen entwickelt wurden. Dazu gehört Network Slicing, das die Aufteilung des Netzes in mehrere virtuelle Netze ermöglicht, um verschiedene Anwendungen mit spezifischen Anforderungen zu unterstützen. Darüber hinaus bietet 5G RedCap verbesserte Sicherheitsfunktionen und eine bessere Integration von IoT-Geräten in das Netzwerk. Im Vergleich zu bestehenden LTE-Standards wird RedCap nicht nur die Leistung verbessern, insbesondere im Uplink, was zum Beispiel für Router-Gateway-Anwendungen wichtig ist, sondern auch die Effizienz steigern, was für batteriebetriebene Geräte wie Kameras und Telematikeinheiten entscheidend ist. RedCap-Geräte profitieren vom Umfang der 5G-Implementierungen, nutzen aber nur einen Teil der 5G-Funktionen, um ein optimales Verhältnis zwischen Funktionen, Kosten und Stromverbrauch zu erreichen. Typische RedCap-Geräte sind Wearables, Sensoren, Überwachungssysteme und andere IoT-Geräte.
Vielfalt der Anwendungen von Wearables bis zu KI
Das IoT bezieht sich auf die Vernetzung physischer Geräte und Objekte, die über das Internet miteinander kommunizieren können. 5G ermöglicht die Verbindung und Steuerung einer Vielzahl von IoT-Geräten in Echtzeit. So können intelligente Geräte wie Wearables oder vernetzte Fahrzeuge nahtlos in unseren Alltag integriert werden. Das 5G RedCap System ist dabei ein wichtiger Baustein. Es bietet eine Plattform für ein effizientes Ressourcen- und Energiemanagement in IoT-Netzwerken. IoT-Geräte können intelligenter gesteuert werden, um den Energieverbrauch zu optimieren und die Batterielebensdauer zu verlängern.
Durch die Einführung von 5G-Netzen können nicht nur Smart Homes, sondern ganze Städte effizienter und nachhaltiger gestaltet werden. Sensoren und IoT-Geräte überwachen und optimieren verschiedene Aspekte des städtischen Lebens, darunter Verkehr, Energieverbrauch, Abfallwirtschaft und öffentliche Sicherheit. Das 5G RedCap-System ermöglicht die Integration und Verwaltung verschiedener Dienste und Anwendungen auf einer gemeinsamen Plattform. So können Städte ihre Ressourcen effizienter nutzen und die Lebensqualität ihrer Bürgerinnen und Bürger durch fundierte Entscheidungen verbessern.
Industrial Automation bezeichnet die Automatisierung industrieller Prozesse und Anlagen mithilfe von Technologien wie Sensoren, Aktoren und Steuerungssystemen. Mit 5G können diese Prozesse noch effizienter und flexibler gestaltet werden. Durch die schnelle und zuverlässige Datenübertragung können große Datenmengen in Echtzeit übertragen werden, was eine genauere Steuerung und Überwachung von Maschinen und Anlagen ermöglicht. Durch den Einsatz von RedCap können Unternehmen ihre Produktionsprozesse weiter optimieren, den Energieverbrauch senken und die Betriebskosten reduzieren.
Auch in den immer wichtiger werdenden Bereichen Künstliche Intelligenz (KI) und Robotik ist das RedCap-System ein wichtiger Bestandteil der 5G-Infrastruktur. Hier bietet das System eine Plattform für ein effizientes Ressourcen- und Energiemanagement. Die zuverlässige Übertragung großer Datenmengen in Echtzeit verbessert die Reaktionszeiten von KI-Systemen und macht die Interaktion mit Robotern effizienter.
Fazit
Durch die Kombination von 5G und 5G RedCap können Unternehmen innovative Lösungen für Industrie 4.0-Anwendungen entwickeln, die eine zuverlässige und leistungsstarke drahtlose Konnektivität erfordern. Diese Technologien ermöglichen es Unternehmen, ihre Produktionsprozesse zu optimieren, die Effizienz zu steigern und neue Geschäftsmöglichkeiten zu erschließen. Und es geht weiter: Eine weitere Version von 5G RedCap, eRedCap (enhanced RedCap), ist in Entwicklung und wird im 3GPP Release 18 veröffentlicht. Mit einem Datendurchsatz von 10 Mbps/5 Mbps (DL/UL) bietet es zusätzliches Energieeinsparungspotenzial. Die HF-Bandbreite bleibt bei 20 MHz. Die kommerzielle Verfügbarkeit wird für 2026 erwartet. Mit Innovationen im IoT-Segment ist davon auszugehen, dass 5G eRedCap Module bis 2030 acht Prozent der gesamten zellularen IoT-Modul-Lieferungen ausmachen werden.