Glossar
| 5G | „5G“ bezeichnet 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. Für Unternehmen eröffnen sich neue Möglichkeiten bei der Digitalisierung. So kann 5G beispielsweise die Vernetzung innerhalb und zwischen Firmen verbessern oder die Anlagensteuerung mittels Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) revolutionieren. Für Verbraucherinnen und Verbraucher bedeutet die Technik ein in Zukunft deutlich schnelleres mobiles Netz und eine wachsende Zahl vernetzter Gegenstände im alltäglichen Umfeld. (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) |
| 5G-Innovations- wettbewerb | Das Innovationsprogramm fördert die Erprobung von 5G-Anwendungen. Dabei sollen Potentiale für verschiedene Anwendungsbereiche sichtbar gemacht werden. |
| BMDV | Bundesministerium für Digitales und Verkehr |
| ICT | informations- und Kommunikationstechnologien |
| IoT | Internet of Things: allgemeiner Begriff für Technologien, die die Vernetzung (informationsaustausch und Kommunikation) physischer und virtueller Objekte miteinander ermöglicht |
| KI | Künstliche Intelligenz |
| LoRaWAN | Long Range Wide Area Network – Standard für funkbasierte Sensorvernetzung: ermöglicht eine stromsparende und weitreichende Datenübertragung von Sensordaten an ein Gateway |
| VR | Virtual Reality |
Fragen zu 5G
„5G ist die Weiterentwicklung der bisherigen „Mobilfunkgenerationen“ (2G, 3G, 4G, 5G). Diese unterscheiden sich im Wesentlichen in der Geschwindigkeit der Datenübertragung.“ [5G]
Mit 5G steht uns eine höhere Bandbreiten und eine stabile Verbindungen in nahezu Echtzeit zur Verfügung. Im Vergleich zu 4G bietet 5G eine Datenübertragungsrate von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde und eine Verzögerungszeit (Latenz) von unter einer Millisekunde. Es eröffnen sich für 5G ganz neue Anwendungsmöglichkeiten im Vergleich zu 4G, dadurch dass es eine zehnfache Steigerung der Datenübertragungsrate ermöglicht.
Durch geringe Latenzzeiten lassen sich Landmaschinen und Feldroboter teleoperiert steuern und durch eine hohe Datenübertragung müssen Roboter keine eigenen Rechenkapazitäten benötigen, um gesammelt Informationen zu verarbeiten und zu analysieren.
Im Forst ermöglicht 5G das Monitoring des Waldes mit Hilfe einer Vielzahl an Sensoren, die in Echtzeit analysiert werden können und kurzfristige Meldungen bereitstellen können. Für die Wertschöpfungskette wird ein speziell angepasstes Holz-Vermessungssystem für Forstmaschinen als Basis für die On-Demand Holzernte konzipiert.
Im Telekommunikationsgesetz wurde von der Bundesregierung festgesetzt, dass ländliche und abgelegene Gebiete mit einem schnellen, zuverlässigen Mobilfunknetz ausgestattet werden sollen.
Gerade im ländlichen Bereich müssen weite Flächen versorgt und große Entfernungen überwunden werden. Bisher fehlte es z.B. an den technischen Infrastrukturen, Maschinendaten in Echtzeit auszutauschen. Mit 5G werden diese Voraussetzungen erstmals geschaffen und in der Praxis demonstrierbar. Durch den Einsatz von 5G werden die Leistungsparameter und Vorteile von 5G in der Fläche verfügbar.
Im Projekt „5G Smart Country“ geht es um konkrete Anwendungsszenarien, die sich einerseits den Herausforderungen des Klimawandels in der Land- und Forstwirtschaft, andererseits auch dem umweltschonenden Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln annehmen.
Deutschland spricht über 5G: „Insgesamt geht man davon aus, dass Grenzwerte, die den Menschen schützen, auch die Umwelt schützen. Der einzige bekannte Wirkmechanismus hochfrequenter elektromagnetischer Felder, wie sie beim Mobilfunk genutzt werden, ist bei allen Lebewesen die Erwärmung. Die Datenlage zu Pflanzen ist teilweise jedoch inkonsistent, unter anderem weil Qualitätskriterien in den Studien sehr unterschiedlich erfüllt wurden. Da Einzelhinweise bis dato auch nicht repliziert wurden, liegen, insgesamt betrachtet, keine gesicherten wissenschaftlichen Belege für (ernsthafte) schädliche Wirkungen auf Pflanzen vor.
Auch bei Insekten ist der einzige bekannte Wirkmechanismus hochfrequenter elektromagnetischer Felder die Erwärmung durch Aufnahme (Absorption) der Energie der Felder. Menschen werden durch hochfrequente elektromagnetische Felder vor allem dann belastet, wenn sie in Körpernähe entsprechende Endgeräte nutzen, wie Handy, Smartphone oder Tablet. Die Exposition durch Mobilfunksendeanlagen ist wesentlich geringer. Tiere sind Endgeräten nicht ausgesetzt, es kommt nur eine Exposition durch Basisstationen in Frage. Deswegen sind Studien, die negative Einflüsse von Endgeräten auf Insekten (Bienen, Ameisen) beschreiben, ungeeignet, um Umweltauswirkungen von Basisstationen zu bewerten. Tiere, vor allem flugfähige, können in der Umgebung von Basisstationen den Sicherheitsabstand unterschreiten und in unmittelbarer Nähe der Sender gelangen, wo Grenzwerte überschritten werden. Schädliche Wirkungen sind trotzdem nicht bekannt. „
Deutschland spricht über 5G: „Um die Umwelt zu schonen, ist es wichtig, dass die Sendeanlagen nachhaltig und effizient betrieben werden. Die fünfte Mobilfunkgeneration umfasst deshalb auch Konzepte und Technologien, mit denen der Mobilfunk energie- und ressourceneffizient gestaltet werden kann: beispielsweise dadurch, dass in der Signalübertragung das Frequenzspektrum besser genutzt wird (die sogenannte spektrale Effizienz) und mehrere Antennensysteme besser zusammenwirken. Die vorhandenen Ressourcen werden besser und effektiver genutzt. Genauer: Mit weniger Energie kann die gleiche Datenmenge übertragen werden. Die neuen Mobilfunksender verbrauchen also im Vergleich zum Vorgänger 4G weniger Strom. Systemtechnik und Rechenzentren werden jedoch wegen der höheren Datenmengen mehr Energie verbrauchen und Wärme erzeugen, die ein großes Potenzial in der Abwärmenutzung zur Wärmeversorgung darstellt und energieeffiziente Wohnsiedlungen mit Energie versorgen könnte.“
Fragen zum Teilprojekt Smart Farming
Die Effizienz einer produktiven, transparenten und nachhaltigen Landwirtschaft mit gesellschaftlicher Akzeptanz soll durch datenbasierte Anwendungen gesteigert werden. Die Landwirtschaft steht im Mittelpunkt zentraler kollektiver Herausforderungen wie Bevölkerungswachstum und deren Versorgung mit Nahrungsmitteln, Flächendegradation, Klimawandel und Ressourcenverknappung. Eine Stellschraube ist dabei die Verfügbarkeit umfangreichen, aktuellen Wissens über die Situation und die Bedingungen auf dem Feld zu jedem Zeitpunkt. Das kontinuierliche Sammeln pflanzen- und ackerspezifischer Daten von der Aussaat bis zur Ernte wird erst über geeignete Schnittstellen zum öffentlichen 5G-Netz ermöglicht. Das Ziel besteht in der Effizienzsteigerung einer produktiven und nachhaltigen Landwirtschaft mit gesellschaftlicher Akzeptanz durch datenbasierte Anwendungen.
Basierend auf der Analyse dieser Daten werden präzise, teilautomatisierte Reaktionen in der Aussaat, Pflege und Ernte eingesetzt, die in einer ökonomischeren, ökologischeren und transparenteren Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen für die Landwirte*innen resultieren. Ebenso verbessert die neue Datentiefe Simulations- und Prognosemodelle in der betrieblichen Planung. Die durch 5G verfügbare Echtzeitkommunikation erlaubt die direkte Interaktion und Prozessteuerung zwischen Maschinen auf dem Feld und innerhalb von Arbeitsschritten.
Die aufgelisteten Leistungsmerkmale des 5G-Standards für die verzögerungsfreien, kontinuierlichen Datenübertragungen und -analysen ermöglichen den interaktiven Einsatz von Drohnen, Robotern und Sensoren. Fußend auf der einzelpflanzen- und teilflächenspezifischen Datenerfassung werden neue intelligente Prognosemodelle erprobt. So werden beispielsweise Aussaat- und Düngeplanungen basierend auf flächenspezifischen Ertragswerten optimiert. Genauere Vorhersagen der Erntemengen führen gleichzeitig zu einer passgenaueren Zuteilung von Transportkapazitäten für den Abtransport und damit einem ökonomischeren Einsatz von Ressourcen. Im Ergebnis erhöht die verbesserte Datengrundlage des Digitalen Zwillings und die verbundenen Auswertungsmodelle die Steuerungsfähigkeit sowie ökonomische und ökologische Effizienz des einzelnen Betriebs
Fragen zum Teilprojekt Smart Forestry
Der Wald ist als Wirtschaftsfaktor, Bildungs- und Naherholungsort sowie Lebensraum der heimischen Flora und Fauna zentraler Bestandteil für Bürger*innen des ländlichen Raumes. Waldsterben und Klimawandel bedrohen den Wald als „grüne Lunge“. Die Fähigkeit, unmittelbar auf Veränderungen mit den richtigen Maßnahmen zu reagieren, spielt in der heutigen Zeit mehr denn je eine entscheidende Rolle für den Bestand und Schutz des Waldes.
Über intelligente Waldsensorik und 5G-Anbindung erfährt der Wald so eine digitale Transformation, die das nachhaltige Wirtschaften optimiert und den Wald fortwährend überwacht, um Forstwirt*innen bei der Bewältigung der Folgen des Klimawandels zu unterstützen. Ein digitaler Zwilling des Waldes, basierend auf der Datenerhebung in Kombination mit einer interoperablen Datenplattform sowie gezielten Datenanalysen, liefert detaillierteres Wissen über die Vitalität des Waldes. Daraus lassen sich Aussagen ableiten zu Themen wie Trockenheit, Holzqualität, Langzeitwachstum, Stressfaktoren (Pilz- und Schädlingsbefall) und Vitalparametern. So kann zeitnah und gezielt auf Störgrößen reagiert werden und die Langzeiterfassung eine optimierte Anbaustrategie an sich verändernde Umweltbedingungen.
Aktuell werden folgende Informationen gesammelt: Lufttemperatur, Luftfeuchte, Bodenfeuchte, CO2, Helligkeit, Luftdruck und Blattfeuchte. Damit lassen sich bereits erste Aussagen über die Wasserversorgung und die veratmete Co2-Menge aussagen. Weitere Sensoren zur Erfassung von Bio-Daten wie Saftfluss und Wachstum und Schädlingsbefall folgen.
Weitere Definitionen zu elementaren Begrifflichkeiten finden Sie in der Informationsbroschüre des BMEL.