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Was hat es mit diesem 5G auf sich?

Lt. dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik bezeichnet 5G das „Netz der fünften Mobilfunkgeneration und ist damit direkter Nachfolger von LTE bzw. Advanced LTE (4G) und UMTS (3G). Der neue Standard zielt auf höhere Datenraten, verbesserte Kapazität und ein intelligentes Netz ab.“ Klingt alles einleuchtend, aber auch ziemlich trocken. Warum die Realität mal wieder viel spannender ist und worauf es wirklich ankommt, erklärt KUKAner Sudheer Apte. Ein Gastbeitrag.


Gastautor
5. Oktober 2022
Imagine
Lesezeit: 3 Min.

Was kann 5G?

Alle Webseiten, Bilder oder Videos, die Ihr Telefon sendet oder empfängt reisen zum nächsten Mobilfunkmast und wieder zurück. Und genau diese Strecke kann die neue Generation der 5G-Funktechnologie verbessern.

Diese neuen Funkgeräte können mehr Informationen senden und empfangen, ein 5G-Funkgerät hat einen höheren Datendurchsatz (manchmal auch "Bandbreite" genannt) als die aktuelle Generation. Wenn Sie heute zehn Sekunden brauchen, um Ihren einstündigen Lieblingspodcast herunterzuladen, könnte das 5G-Netz dies mit dem höheren Datendurchsatz in einer Sekunde erledigen. Ein kleiner Vorteil, nicht gerade weltbewegend.
Aber ein 5G-Netz hat noch einen zweiten Vorteil: Es überträgt die Informationen zwischen dem Telefon und dem Mobilfunkmast schneller. Diese zweite Eigenschaft wird als Latenzzeit bezeichnet.

Der Unterschied zwischen Latenz und Durchsatz ist die Geschwindigkeit gegenüber dem Volumen.
Ein Beispiel zur Verdeutlichung: Der Fluss Ganga (Ganges) nimmt zwei verschiedene Formen an: An seinem Ursprung in einem Gletscher im Himalaya ist er ein schmaler Strom, der schnell bergab fließt. Das ist die Geschwindigkeit. Tausend Meilen flussabwärts wird er schwerfällig, massiv und langsam, auch wenn sein enormer Durchfluss jede Sekunde Tausende von Tonnen Wasser in den Golf von Bengalen ableitet. Das ist das Volumen.
Hier geht es um die Latenz, also die Geschwindigkeit, die wir brauchen.

Der Unterschied zwischen Latenz und Durchsatz ist die Geschwindigkeit gegenüber dem Volumen. Ein Beispiel: An seinem Ursprung ist der Fluss Ganges ein schnell fließender Strom. Viele tausend Meilen später wird er schwerfälliger, schiebt dabei aber unglaubliche Wassermassen durch sein Flussbett. 

5G: Die Geschwindigkeit ist entscheidend

Eine schlechte Netzlatenz macht sich bei Telefongesprächen bemerkbar. Haben Sie schon einmal eine Verzögerung" in einer Telefonkonferenz bemerkt, die dazu führt, dass die Teilnehmenden einander falsch einschätzen und übereinander reden?

Bei Audio- und Videokonferenzen ist die "Mund-zu-Ohr-Verzögerung" entscheidend: Das ist die Zeit, die vergeht, bis ein Sprecher eine Silbe ausspricht und sie am anderen Ende zu hören ist. Die Gesamtverzögerung setzt sich aus allen Latenzen in den einzelnen Abschnitten des Netzes zusammen.
Telefongesellschaften haben festgestellt, dass eine Netzverzögerung von mehr als einer Fünftelsekunde als "Verzögerung" spürbar wird. Diese Art von Gesprächsanwendungen erfordert eine niedrige, gleichmäßige Netzlatenz von einem Ende zum anderen.

Dies gilt auch für bestimmte Robotikanwendungen.

KUKA Tele-Tattoo-Roboter mit 5G-Technologie: Auf der Messe Digital X steuert die Tätowiererin Fauve Lex einen KUKA Cobot und gibt ihm die Bewegungen vor. 

5G in Robotikanwendungen

Die Fernsteuerung eines Roboters an einem anderen Ort wird als Teleoperation bezeichnet. Man sendet Befehle an einen Roboter und beobachtet seine Bewegungen, um zu entscheiden, welche Befehle man ihm als nächstes gibt. Sie brauchen eine Rückkopplungsschleife, die schnell genug ist, um den Roboter effektiv steuern zu können.
Bei Herzpatienten zum Beispiel kann ein Kardiologe einen Eingriff durchführen, der als "perkutane Koronarintervention" oder PCI bezeichnet wird und bei dem zunächst ein dünner Katheterschlauch in die Arterie eingeführt wird, um den betroffenen Bereich zu erreichen. Mithilfe von Röntgenbildern kann der Arzt sehen, wie der Katheter in den Blutgefäßen vorankommt.

Leider ist ein Arzt, der diese Verfahren täglich durchführt, durch die wiederholte Exposition gegenüber Röntgenstrahlen gefährdet.
Im Idealfall sollte sich der Arzt in einem anderen Raum befinden und an Knöpfen drehen, die einem Roboter befehlen, den Katheter in die eine oder andere Richtung zu bewegen, während er die Bilder auf einem Bildschirm betrachtet.

Ein Robotik-Startup in Waltham bei Boston hat ein solches teleoperatives System gebaut und vor über zehn Jahren die Zulassung von der Food and Drug Administration erhalten. Kabel verbinden den Arbeitsplatz des Arztes mit dem Roboter und das Röntgengerät mit dem Bildschirm des Arbeitsplatzes.
Stellen Sie sich nun einen Patienten in einer ländlichen Gegend vor, der nicht rechtzeitig in ein weit entferntes Spezialkrankenhaus gebracht werden kann. Es könnte lebensrettend sein, den Roboter und das Röntgengerät in einer örtlichen Klinik aufzustellen, die über ein Netzwerk ferngesteuert wird. Eine solche Möglichkeit würde den Zugang zu spezialisierten medizinischen Eingriffen erheblich erweitern.

Um die winzigen Bewegungen des Katheters zu steuern, muss die Rückkopplungsschleife zwischen den Fingern des Arztes und den Augen sehr eng sein. Die Workstation des Arztes muss mit dem Roboter über ein Netzwerk verbunden sein, das eine ausreichend niedrige Latenzzeit bietet - genau das, was 5G verspricht.

Die Kunst bei der Nutzung einer neuen Technologie wie 5G besteht also wie so oft darin, die richtigen Anwendungen zu finden.


Sudheer Apte ist Head of Technology Development bei der KUKA US Holdings Company LLC in Boston. Seit 2020 führt er seinen eigenen Blog robotsinplainenglish über Computer, Technik und Automatisierung und wie er sagt - ganz ohne Fachjargon.

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