Eines der Lufthansa-Campusnetze deckt den Bereich der Motorenwartung ab. (Bild: Nokia)

Gleich zwei Campusnetze betreibt die Lufthansa Technik an ihrem Standort in Hamburg. Die haben sich nach nur wenig mehr als einem Jahr bereits so gut bewährt, dass sie nun fest in die normalen Betriebsabläufe eingebunden werden. Warum 5G im Dunkeln schneller ist und weitere Erkenntnisse aus den Praxistests der Lufthansa liefern auch anderen Industrie-Unternehmen wichtige Hinweise beim Aufbau eigener Campusnetze.

Anfang 2020 startete die Lufthansa Technik gemeinsam mit Nokia ein 5G-Campusnetz in der Motoreninspektion. Die sogenannte „Virtual Table Inspection“ gestattet es Kunden, aus der Ferne an der Inspektion von Motorenteilen teilzunehmen anstatt nach Hamburg zu reisen und die Arbeiten vor Ort zu begleiten. Mit Hilfe eines mobilen Endgeräts werden die Auftraggeber durch die Motorenwerkstatt geführt, können per Videostream in Echtzeit mit den ausführenden Motorenmechanikern kommunizieren. Entscheidend ist, dass die ausgebauten Teile hochauflösend am Bildschirm begutachtet werden können, so dass die Kunden fundierte Entscheidungen zum Wartungsauftrag treffen können.

Was zum Auftakt dieses Pilotprojektes noch niemand wissen konnte: Nur wenige Wochen später gingen Deutschland und die halbe Welt in den Corona-Lockdown, Reisen wurden unmöglich, und die Virtual Table Inspection war die einzige Möglichkeit, die Motorenwartung praktisch ohne Einschränkungen für die Kunden fortzuführen.

Das zweite Campusnetz – in Kooperation mit Vodafone aufgesetzt – kommt beim Innenausbau der Flugzeuge zum Einsatz. Der VIP-Bereich der Lufthansa ist darauf spezialisiert, Flugzeugkabinen mit einem individuellen Innenausbau zu versehen. Mit Hilfe von Augmented Reality (AR) können bereits im noch leeren Flugzeugrumpf aus den 3D-Konstruktionsdaten die späteren Einbauten visualisiert werden, um frühzeitig mögliche Probleme zu entdecken und im Verlauf der Arbeiten zu kontrollieren, ob die Realisierung mit den Wünschen des Kunden übereinstimmt.

Lufthansa: Netzarchitektur entscheidend

Maik Voigt, Lufthansa Technik, und Dr. Claudius Noack, Lufthansa Industry Solutions, leiten gemeinsam das Projekt zur 5G-Einführung auf dem Lufthansa-Standort. Dass die hochauflösenden Bilder aus der Inspektion sowie die AR-Anwendung in Kombination mit 3D-Konstruktionsdaten eine hohe Bandbreite erfordern, war nur eines der Kriterien, die den Ausschlag zugunsten eines 5G-Campusnetzes gab.

Diese hätte man möglicherweise auch mit anderen Funkstandards, etwa der jüngsten WLAN-Variante WiFi 6 erreichen können. Keine Alternative gab es dagegen bei der Netzwerkarchitektur, die der neue Mobilfunkstandard bietet. Eine hohe Sendeleistung, die volle Kontrolle, welche Bandbreiten für Downloads und Uploads bereitgestellt werden und ein zuverlässiges Roaming, das Zellwechsel ohne Unterbrechungen garantiert, sind nur einige der Merkmale eines 5G-Netzes für die Industrie.

Das unscheinbare weiße Kästchen versorgt die Halle mit dem Lufthansa-eigenen privaten Netzwerk, wie die Kennung auf dem Smartphone belegt. (Quelle: Lufthansa)

Um dessen volle Funktionalität nutzen zu können und zugleich die größtmögliche Flexibilität zu genießen, war es unerlässlich, eigene Campusnetze einzurichten und nicht auf Public Networks oder ein Hybrid-Modell zu vertrauen, erläuterte Voigt bei der Vorstellung des Projektes.

Allerdings hatte man sich bewusst dafür entschieden, ein Netz in Kooperation mit einem Hardware-Hersteller, das andere zusammen mit einem Netzprovider zu errichten, um die unterschiedlichen Erfahrungen vergleichen zu können und Erkenntnisse für kommende Projekte abzuleiten. Wie die beiden Projektleiter bestätigten, kommen bei der Lufthansa an anderer Stelle auch Hybridnetze zu Einsatz. Das sei jeweils abhängig vom Use Case, Details dazu geben sie derzeit allerdings nicht preis.

5G-Kennzahlen auf den Prüfstand gestellt

Um die Praxistauglichkeit von 5G-Technologie im Allgemeinen und der eigenen 5G-Campusnetze im Besonderen zu überprüfen, haben die Lufthansa-Techniker eine Reihe von Use-Cases entwickelt. Diese wurden begleitet von zahllosen Messungen, insbesondere der Bandbreite, der Signalstärke, der Latenz und der Zuverlässigkeit der Verbindungen.

Die Herausforderungen waren enorm. Denn die Technik sollte sowohl in Freigelände wie in Hallen funktionieren, musste mit Metall-Flächen von Gebäuden und in der Flugzeughaut zurechtkommen, und dazu noch mit unterschiedlicher Sende- und Empfangstechnik zurechtkommen. Letztendlich vielen die Ergebnisse so positiv aus, dass nun die 5G-Campusnetze und die damit verbundenen Anwendungen nicht länger als Pilotinstallationen geführt werden, sondern in den regulären Betrieb im MRO-Bereich (Maintenance, Repair and Overhaul) integriert sind.

Fußangeln und Stolpersteine auf dem Weg zu 5G

Neben den positiven Ergebnissen gaben die beiden Lufthansa-Projektleiter auch höchst spannende Erkenntnisse preis, die auch anderen Industrie-Unternehmen zugutekommen können.

• Netzwerk: Die beiden Campusnetze sind 5G Private Networks im Band n78, also im Bereich der für die Industrie reservierten Frequenzen von 3,7 bis 3,8 GHz, ausgeführt als Standalone-Netzwerke gemäß Release 16 der 5G-Spezifikation der 3GPP.
• Router: Die Sende- und Empfangstechnik der Lufthansa besteht derzeit teilweise aus Prototypen und Vorserien-Modellen, die noch nicht auf dem Markt verfügbar sind. Industrie-taugliche Geräte sind derzeit nämlich noch dünn gesät. Allerdings gibt es wohl auch von Seiten der Router-Hersteller großes Interesse, bei Pilotprojekten wie denen der Lufthansa vertreten zu sein und dadurch Erkenntnisse aus erster Hand über Kundenanforderungen und Praxistauglichkeit zu gewinnen. Neben Routern kommen auch 5G-taugliche Modems mit USB-C-Anschluss zum Einsatz.
• Smartphones: Die ersten Geräte, die die Lufthansa für den Praxistest beschafft hatte, mussten bald wieder ausgemustert werden. Sie funktionierten zwar erfolgreich bei Vortests, kamen aber mit der endgültigen Netz-Installation – als Standalone-Ausführung – nicht zurecht. Nach wie vor muss man darauf achten, dass das Industrie-Band n78 unterstützt wird. Einen weiteren Stolperstein stellen die Sicherheitsmaßnahmen der Smartphone-Hersteller dar. Diese legen zum Teil per Whitelist fest, in welche Netzwerke sich die Geräte einbuchen dürfen. Ein privates Netz, das keinem der üblichen Mobilfunkprovider zuzuordnen ist, wird von manchen Smartphones nicht akzeptiert – darunter auch Geräte eines großen Herstellers, wie man bei Lufthansa erfahren musste.
• Reichweite und Bandbreite: Die Abdeckung des Geländes war zum Teil überraschend gut. So konnte das 5G-Netz auch in einer Halle genutzt werden, in der keine eigene Antennentechnik installiert war. Allerdings geht dann die Bandbreite sichtbar zurück. Eine Überraschung erlebten die Netzwerk-Techniker beim Ausmessen des Empfangs innerhalb des Flugzeugs. Erste Erkenntnis: Im Dunkeln ist die verfügbare 5G-Bandbreite signifikant höher – sie lag nur noch 5 Prozent unter dem Wert außerhalb des Flugzeugs, mit eingeschaltetem Licht an Bord ging die Bandbreite dagegen um 32 Prozent zurück. Des Rätsels Lösung lag in den Vorschaltgeräten der alten Leuchtstoffröhren, die in dem zum Test genutzten Flugzeug verbaut waren. Diese erzeugten starke elektromagnetische Störungen, die wiederum das 5G-Netz beeinträchtigten.
• Wirtschaftlichkeit: Wie so häufig bei Digitalisierungsprojekten ist auch im Falle des 5G-Campusnetzes die Erkenntnis gereift, dass erst die Kombination mehrerer Use Cases die Investitionen rechtfertigen. Ein Beispiel sind Smart Devices, die per 5G-Ortung aufzufinden sind. Bislang gehen auf dem weitläufigen Gelände immer wieder Geräte verloren, doch die Kosten für die Neubeschaffung sind nicht so hoch, dass es sich lohnen würde, dafür ein 5G-Campusnetz zu installieren. Ist das Netz allerdings bereits da, können mit diesem Use Case sehr einfach Kosten eingespart werden.

Grundsätzliche Details zu dem Projekt liefert ein Webinar vom September 2020. Wer sich hier anmeldet, kann auf die Aufzeichnung des einstündigen Events zugreifen.