📚 Fachwissen & IHK-Prüfungsrelevanz
Mobile Roboter (AGVs), fahrerlose Transportsysteme und mobile Bedienpanels erfordern hochgradig zuverlässige, kabellose Verbindungen.
1. Private 5G-Campusnetze im Industrieumfeld
In Deutschland können Unternehmen bei der Bundesnetzagentur eigene Frequenzen im Bereich 3,7 bis 3,8 GHz (Band n78) für lokale private Campusnetze exklusiv beantragen.
- URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication): Latenzen < 1 ms bei einer Zuverlässigkeit von 99,999 % (Five Nines) → Geeignet für mobile Roboter und Safety-Funktionen.
- eMBB (Enhanced Mobile Broadband): Hohe Datenraten im Gigabit-Bereich für hochauflösende Kameras und AR-Brillen.
- mMTC (Massive Machine Type Communication): Bis zu 1 Million Sensoren pro km² mit minimalem Energieverbrauch.
2. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)
- Arbeitet im lizenzfreien ISM-Band (868 MHz in Europa).
- Sehr hohe Reichweiten (2 bis 15 km) bei minimaler Sendeleistung (Batterielaufzeit 5-10 Jahre).
- Sehr geringe Datenrate (0,3 bis 50 kbit/s) und regulatorische Sendezeitbegrenzung (Duty Cycle von meist 1 %). Ideal für Zustandstracking im Freigelände!
Drahtlose Vernetzung: 5G Campusnetze vs. LoRaWAN
8 Punkte
Ein Logistikzentrum plant die Vernetzung von autonom fahrenden Flurförderzeugen (AGVs) in der Halle und die Verfolgung von Containern auf einem 10 km² großen Außengelände.
a) Begründen Sie, warum für die Steuerung der autonomen Fahrzeuge (AGVs) ein privates 5G-Campusnetz (URLLC) anstelle von LoRaWAN eingesetzt werden muss.
b) Welcher Frequenzbereich steht Unternehmen in Deutschland für private 5G-Campusnetze durch die Bundesnetzagentur zur Verfügung?
c) Warum ist LoRaWAN die optimale Wahl für die Batterieversorgten Tracker auf dem Außengelände? Nennen Sie zwei Gründe.
💡 Didaktischer Erwartungshorizont & Punkteverteilung (nach KMK-Kriterien)
a) AGVs erfordern kontinuierliche Steuerung mit extrem geringer Latenz (< 5 ms) und hoher Zuverlässigkeit (URLLC - Ultra-Reliable Low-Latency Communication). LoRaWAN hat extrem geringe Bandbreite, hohe Latenzen und Sendezeitbeschränkungen (Duty Cycle von meist 1 %).
b) Frequenzbereich 3.700 MHz bis 3.800 MHz (3,7 - 3,8 GHz / Band n78).
c) 1. Sehr hohe Funkreichweite (mehrere Kilometer im Freifeld durch Sub-GHz Chirp Spread Spectrum Modulation). 2. Extrem geringer Energieverbrauch, der Batterie-Laufzeiten von 5 bis 10 Jahren ohne Wartung ermöglicht.