Netzausbau im ländlichen Raum „Smart Countryside“: Edge-Technologien als Chance

Autor / Redakteur: Nermin Mohamed / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Deutschland braucht eine Breitbandinfrastruktur, die mit der Digitalisierung Schritt hält. In dünn besiedelten Gegenden sind Ausbau und wirtschaftlicher Betrieb der Netze jedoch oft schwierig und wenig lukrativ. Intelligent-Edge-Technologien können helfen, den Netzausbau zu beschleunigen.

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Damit intelligente ländliche Netze ihr Potenzial voll ausschöpfen können, müssen notwendige Investitionen in die 5G-Technologie getätigt werden.
Damit intelligente ländliche Netze ihr Potenzial voll ausschöpfen können, müssen notwendige Investitionen in die 5G-Technologie getätigt werden.
(Bild: © – mazolafoto – stock.adobe.com)

Mangelnder Breitbandausbau, das Fehlen von schnellem Internet und 5G-Mobilfunk sorgen seit Langem für Diskussionsstoff, vor allem im Kontext der zunehmenden Digitalisierung in Beruf und Alltag. Ausgerechnet Deutschland, das Land der schnellen Autobahnen, liegt beim Thema Datenautobahn im Vergleich der westlichen Länder weit zurück.

Haben wir den Anschluss verpasst?

Trotz der Bemühungen, die Netzversorgung für diejenigen zu verbessern, die außerhalb der großen Metropolen leben, hat die Covid-19-Pandemie deutlich gemacht, wie viel Arbeit nötig ist, um das digitale Ungleichgewicht zwischen Stadt und Land auszugleichen. Im Informationszeitalter ist der Zugang zum Internet unerlässlich. Er stellt sicher, dass Studenten über Online-Klassenräume und Angestellte per Homeoffice arbeiten können, oder dass Patienten Zugang zu telemedizinischen Diensten haben.

Schwierigkeiten bereiten uns dabei die Versäumnisse beim flächendeckenden Breitbandausbau in Deutschland. Die lückenhafte Versorgung mit Breitbandinternetanschlüssen im Bundesgebiet zeigt sich auch im aktuellen Breitbandatlas des BMVI. In ländlichen Gebieten haben aktuell nur rund 9,1 Prozent der Haushalte einen Glasfaseranschluss. In halbstädtischen Gebieten sind es 9,4 Prozent und in Städten 17,9 Prozent. Doch erst bis zum Jahr 2030 sollen laut Beschluss der EU-Kommission jeder Haushalt über eine Gigabit-Anbindung und alle bevölkerten Gebiete über 5G-Abdeckung verfügen. Lediglich 4,7 Prozent aller stationären Breitbandanschlüsse in Deutschland waren laut Daten der OECD im Juni 2020 mit einem Glasfaserkabel verbunden – gerade einmal 3,4 Prozentpunkte mehr als im Juni 2015.

Das Ende von Funklöchern und schlechtem Internet

Es gibt bereits einige Vorstöße, um das Problem zu beheben: Kürzlich kündigten Telekom, Vodafone und Telefónica (O2) an, an einer gemeinsamen Initiative für die Abdeckung ländlicher Netzabdeckungslücken zu arbeiten. Ziel ist, die Funklöcher in 2400 „Grauen Flecken“ im Bundesgebiet zu stopfen – also in Gebieten, in denen 4G/LTE nicht in allen drei Mobilfunknetzen zu empfangen ist und viele Verbraucher im Funkloch stecken. In „Weißen Flecken“, wo Verbraucher noch gar kein Netz empfangen, wollen die drei Konzerne insgesamt 6000 Mobilfunkstandorte errichten. Auch 1&1 Drillisch will den Ausbau des Mobilfunknetzes für nationales Roaming und den schnellen Mobilfunkstandard 5G in Deutschland vorantreiben. Hierfür soll sogar eine eigene Infrastruktur für Glasfaser und 5G-Antennnen aufgebaut werden.

Das sind zwar vielversprechende Ansätze, doch der Netzausbau könnte Jahre dauern.

Eine Lösung des Problems sehen Experten im Aufbau eines „intelligenten ländlichen Netzwerks“. Intelligente Netze ermöglichen einen schnellen, zuverlässigen und sicheren Internetzugang. Doch darüber hinaus sind intelligente ländliche Netze ein Ausgangspunkt, um voll vernetzte „Smart Cities“ zukünftig mit solchen 5G-„Smart-Countrysides“ zu verbinden oder ein landesweites Wirtschaftsnetz aufzubauen, das eine Vielzahl von Möglichkeiten für alle bietet – unabhängig davon, wo sie leben.

Das Potenzial von 5G erschließen

Damit intelligente ländliche Netze ihr Potenzial voll ausschöpfen können, müssen notwendige Investitionen in die 5G-Technologie getätigt werden, um die Geschwindigkeit, Netzwerkkapazität und Zuverlässigkeit der heutigen 4G-Netzwerke zu erweitern. Das größte Hindernis ist die Rentabilität. In dünn besiedelten Gegenden ist ein wirtschaftlicher Betrieb der Antennen schwierig. Bei kleineren Bevölkerungszahlen können die Betreiber nicht die gleichen Skalenerträge erzielen, die sie in städtischen Gebieten erreichen. Angesichts des steigenden Drucks, einen ROI für 5G-Investitionen zu erzielen, ist es für sie wenig attraktiv, die Abdeckungsbereiche zu erweitern. Die einzige Alternative besteht darin, die Kosten an den Endkunden weiterzugeben, was den Hochgeschwindigkeits-Internetzugang extrem teuer macht, wodurch wiederum die Akzeptanz in ländlichen Gemeinden sinkt.

Genau hier kommt der „intelligente“ Teil des „Smart-Countryside“-Netzwerks ins Spiel, um die Kostenbarriere zu beseitigen. Ein Intelligent-Edge-Netzwerk ermöglicht die Verlagerung von Echtzeitrechenleistung in die Nähe des Ortes, an dem sie erzeugt wird – an den Netzwerkrand. Das ermöglicht eine einfachere Bereitstellung und damit geringere Betriebskosten. Die manuelle Wartung und Verwaltung des Netzwerks gehört der Vergangenheit an, da die smarten Endgeräte am Edge automatisch eingerichtet werden können und das gesamte Netzwerk mit einer entsprechenden Verwaltungssoftware überwacht und gesteuert werden kann. Die Kombination von 5G mit Intelligent-Edge-Technologien ermöglicht die gleiche Rechenleistung mit geringerem Betriebsaufwand, was zu erheblichen Kosteneinsparungen sowohl für den Netzbetreiber als auch für den Endkunden führt.

Intelligent Edge in der Praxis

Es gibt mehrere Bereiche, in denen sich ein 5G-gestütztes intelligentes ländliches Kommunikationsnetz als besonders vorteilhaft für ländliche Gemeinden erweisen könnte.

Smart Farming: Im Bereich Agrar- und Ernährungswirtschaft nutzen Landwirte heute digitale Tools wie Drohnen, Sensoren und Geräte, um die Ernte zu überwachen, Entscheidungen darüber zu treffen, wann geerntet werden soll, um GPS-gesteuerte Landmaschinen fernzuwarten etc. Diese Tools generieren große Datenmengen, und mit ihnen steigt die Nachfrage nach 5G, um die Daten in Echtzeit zu berechnen und zu verarbeiten. Laut Bauernverband werden auch neuere digitale Techniken wie KI, Machine Learning und Big Data schon erfolgreich eingesetzt. Aber mangels leistungsfähiger Netze ist dies in vielen Gegenden noch nicht möglich. Durch den Einsatz eines mit 5G betriebenen intelligenten ländlichen Edge-Netzwerks könnten Landwirte künftig diese Tools nutzen, die großen Datenmengen verarbeiten und ihre landwirtschaftlichen Betriebe effizienter und produktiver führen.

Bildungszugang: Mit der zunehmenden Verbreitung von Homeschooling und virtuellem Unterricht, insbesondere im Zuge der Pandemie, ist es entscheidend, dass Schüler und Studenten in abgelegenen Gebieten Zugang zu virtuellen Klassenzimmern haben. Auch Augmented Reality und Virtual Reality sind Technologien, die von der 5G-Konnektivität profitieren und die Klassenzimmer von morgen prägen können. Durch die Kombination von 5G und dem intelligenten Edge könnten Schulen im ländlichen Raum damit beginnen, AR/VR-Lehranwendungen einzuführen, ohne durch Latenzzeiten oder Probleme mit der Netzwerkzuverlässigkeit behindert zu werden. Dank des Einsatzes von „Intelligent-Edge“-Geräten werden alle Daten vom AR/VR-Gerät am Rand des Netzwerks verarbeitet, genau dort, wo sie generiert werden. Dadurch werden Verzögerungen bei der Konnektivität vermieden und das Benutzererlebnis für Schüler und Lehrkräfte maximiert.

„What’s next?“

Die Pandemie hat dazu geführt, dass die Einwohnerzahlen in den Großstädten rückläufig sind. Dank Homeoffice werden ländliche Regionen, die mehr Platz, saubere Luft und eine bessere Lebensqualität bieten, immer attraktiver. Die Nachfrage nach einer überdurchschnittlich guten Konnektivität wird durch diesen Trend sicherlich weiter steigen.

Netzbetreiber in Deutschland arbeiten bereits an der Verbesserung der Konnektivität im ländlichen Raum. Wichtig ist jedoch, dass dies über die 4G/LTE-Konnektivität hinausgeht und in Richtung einer vollständigen 5G-Netzwerkbereitstellung für alle ländlichen Standorte zielt.

Nermin Mohamed.
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(Bild: Wind River)

Darüber hinaus sollten Netzbetreiber über die Nutzung neuer Ansätze wie Open RAN und vRAN nachdenken, um die Kosten für die Bereitstellung von 5G-Netzen zu senken, insbesondere auf der „letzten Meile“. Sie sind gefordert, „Smart-Countryside“-Netze aufzubauen, die KI, Analytik, Automatisierung und verteilte Edge-Clouds nutzen und den Traum von Konnektivität auf dem Land Wirklichkeit werden lassen. Andernfalls werden ländliche Gemeinden sowie deren Bewohner und Wirtschaftsbetriebe zurückgelassen.

Über die Autorin

Nermin Mohamed ist Head of Telecommunications Solutions bei Wind River.

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