5G und IoT: Neue Möglichkeiten für Unternehmen

Unterschiede von 5G zu anderen Mobilfunkgenerationen – und wann welche Technologie ist

Im Vergleich zu 4G besitzt 5G eine deutlich höhere Bandbreite, eine bis zu zehnmal schnellere Datenübertragung und eine niedrigere Latenz. 4G war bis jetzt für viele IoT-Anwendungen ausreichend, aber 5G eröffnet neue Möglichkeiten für Hochleistungsanwendungen im IoT, z.B. Echtzeitanwendungen wie autonomes Fahren. Die Leistung von 4G reicht dafür nicht aus.
 

Gleichzeitig gilt: Nicht jedes IoT-Projekt braucht 5G. LPWAN-Technologien (Low Power Wide Area Network) wie NB-IoT (Narrowband-IoT) und LTE-M punkten mit besonders niedriger Energieaufnahme, guter Gebäudedurchdringung und günstiger IoT-Konnektivität. NB-IoT ist als Nischentechnologie für stromsparende IoT-Anwendungen in Innenräumen gedacht. Dagegen vernetzt 5G vernetzt dagegen eine Vielzahl an IoT-Geräten über eine große Fläche und unterstützt eine breite Palette an IoT-Lösungen. Die NB-IoT-Technologie wird derzeit in 5G integriert und verbessert die Leistung von 5G. Die Kunst besteht darin, je Use Case die passende Funktechnologie zu wählen.

Die folgende Übersicht fasst die Stärken, typischen Einsatzfelder und groben Richtwerte der verschiedenen IoT-Protokolle zusammen:

Viele kleine Sensoren ohne Echtzeitanforderungen funktionieren am effizientesten mit NB-IoT oder LTE-M. Für mobile Telemetrie mit Sprache ist LTE-M ideal. Video, AR oder andere datenintensive Anwendungen im Internet der Dinge profitieren von 5G.

Was 5G fürs IoT wirklich leistet: eMBB, uRLLC, mMTC

Der Mobilfunk 5G umfasst drei Leistungsprofile: eMBB, uRLLC und mMTC. Je nach IoT-Anwendung sind diese Profile unterschiedlich wichtig. Die meisten IoT-Projekte kombinieren die 5G-Profile: mMTC für flächige Sensordaten plus URLLC für wenige kritische Steuerpfade.

eMBB (enhanced Mobile Broadband)

Das eMBB-Profil steht für hohe Datenraten und eignet sich überall dort, wo große Datenmengen schnell übertragen werden müssen. Dazu zählen mobile Videoinspektionen in 4K, AR-Anleitungen oder OTA-Firmware-Updates ganzer Geräteflotten. Abhängig von Netz und Standort sind in der Praxis Down- und Uploads im Bereich von rund 100 Mbit/s bis über 1 Gbit/s möglich.

uRLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communications)

Dieses Leistungsprofil adressiert zeitkritische Prozesse mit sehr niedriger Latenz und hoher Zuverlässigkeit. Typische Einsatzfelder sind echtzeitnahe Robotik und AGVs, Teleoperation, Prozesssteuerung oder Schutz- und Leittechnik. Realistisch lassen sich Ende-zu-Ende-Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich erreichen, insbesondere bei passender Architektur, z. B. mit Edge-Verarbeitung.

mMTC (massive Machine-Type Communications)

mMTC erlaubt eine sehr hohe Gerätedichte bei zugleich sparsamer Energieaufnahme. Das prädestiniert das Leistungsprofil für Smart-Metering, Umwelt- und Zustandssensorik oder Asset-Tracking. Charakteristisch sind viele Endpunkte pro Zelle bei kleinen Datenmengen und entsprechend langen Batterielaufzeiten.

5G NSA vs. 5G SA – und was Network Slicing für IoT bedeutet

Die Architektur von 5G entschiedet, ob ein IoT-Projekt einfach schnell funktioniert oder planbar mit garantierten Reaktionszeiten läuft. Der Standard unterscheidet zwischen 5G Non-Standalone (NSA) und 5G Standalone (SA).

5G NSA (Non-Standalone)

NSA koppelt 5G-Funkzellen an ein bestehendes 4G-Kernnetz. Das macht den Einstieg leicht und skaliert gut über vorhandene Abdeckung. Für datenintensive Anwendungen wie Video, AR-Unterstützung oder mobile Terminals liefert NSA hohe Raten und solide Latenzen, ohne die Komplexität eines neuen 5G-Cores.

• Stärken: Breite Verfügbarkeit, hoher Durchsatz, schneller Roll-out auf bestehender Infrastruktur
• Zu beachten: Fortgeschrittene 5G-Funktionen wie konsequentes Slicing oder sehr niedrige, garantierte Latenzen sind nur eingeschränkt bzw. nicht im gleichen Maß erreichbar

5G SA (Standalone)

SA setzt auf einen eigenständigen 5G-Core. Erst damit werden uRLLC-Profile, präzise QoS-Steuerung und Network Slicing voll nutzbar, die Basis für garantierte Maschinenkommunikation und sauber getrennte Anwendungspfade. 5G Standalone eignet sich, wenn IoT-Prozesse immer innerhalb definierter Grenzen reagieren müssen.

• Vorteile: Niedrigere und stabilere Latenzen, Ende-zu-Ende-Kontrolle, vollständige Slicing-Unterstützung
• Geeignet, wenn: Deterministische Reaktionszeiten, harte QoS-Garantien oder strikte Trennung von Datenströmen gefordert sind (z. B. Produktion, eHealth, Energie)

Was ist Network Slicing

Ein Slice ist ein virtuelles, logisch getrenntes 5G-Netz mit zugesicherten Ressourcen, Policies und Sicherheitsregeln. In der Praxis bedeutet das: eine Infrastruktur mit mehreren dedizierte Netzen, jedes exakt auf einen Anwendungsfall zugeschnitten (insbesondere unter SA).

Beispiele aus dem Werksalltag:

• Produktions-Slice: uRLLC-Pfad für Maschinen- und Robotik-Steuerung, priorisierte Safety-Signale, lokales Routing zum Edge
• AR-Support-Slice: Priorisiertes eMBB für stabile Video-/XR-Streams mit definierter Mindestbandbreite.
• Service-/IT-Slice: Best-effort für Monitoring, Telemetrie und nicht-kritische Daten

Praxisnutzen: Kritische Lasten bleiben von unkritischen getrennt, Performance wird planbar, Compliance wird einfacher und Änderungen (z. B. neue Linien, zusätzliche Kameras) lassen sich per Policy umsetzen, ohne das Gesamtnetz umzukrempeln.

Die Vorteile von 5G speziell für IoT

• Erhöhte Datenübertragungsrate: Die hohe Datenübertragungsrate von bis zu 10 Gbit pro Sekunde ist entscheidend für Anwendungen, die große Datenmengen in Echtzeit verarbeiten müssen. Dazu zählen die industrielle Automatisierung und IoT-Lösungen im Gesundheitswesen. Ebenso profitieren Städte, Ballungsgebiete und lokale Netzwerke von der erhöhten Datenübertragungsrate.
• Niedrige Latenz:  Mit Latenzzeiten von unter einer Millisekunde ermöglicht 5G im Internet der Dinge eine nahezu sofortige Kommunikation zwischen vernetzten IoT-Geräten. Diese Eigenschaft ist besonders relevant für zeitkritische Anwendungen, wie autonome Fahrzeuge und Remote-Surgery.
• Hohe Kapazität: Im Internet of Things kann 5G kann gleichzeitig bis zu einer Million Geräte pro Quadratkilometer vernetzen. Immer mehr Geräte werden vernetzt und müssen miteinander kommunizieren, zum Beispiel Sensoren in Smart Cities oder vernetzte Haushaltsgeräte. Daher wird diese Eigenschaft zunehmend wichtiger.
• Verbesserte Energieeffizienz: Trotz der hohen Datenrate und Verbindungsdichte ist 5G auf Energieeffizienz ausgerichtet. Dadurch verlängert sich die Batterielaufzeit von IoT-Geräten und der Wartungsaufwand wird reduziert. Dies gilt insbesondere für Geräte, die in Innenräumen verwendet werden.
• Stabile Verbindung: 5G fördert die Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) durch eine stabile und schnelle Verbindung. Das ist relevant für Anwendungen wie die industrielle Automatisierung, wo eine zuverlässige Kommunikation zwischen Maschinen unerlässlich ist. Zudem verbindet 5G ländliche Gebiete zuverlässiger mit dem Internet, sobald es die veralteten 2G- und 3G-Netze ersetzt.
• Hohe Sicherheit: 5G gewährleistet im Internet of Things hohe Sicherheitsstandards. Vor allem kritische Anwendungen wie industrielle Steuerungssysteme und medizinische Geräte profitieren davon.

5G ist besonders für IoT-Anwendungen geeignet, die hohe Bandbreiten und niedrige Latenzen erfordern.

Gesundheitswesen (eHealth)

Im Gesundheitswesen ermöglicht 5G  im Internet der Dinge die Telemedizin und Fernüberwachung von Patienten. Ärzte führen Operationen aus der Ferne durch und medizinische Geräte sind in der Lage, Daten in Echtzeit zu übertragen. Die 5G-Technologie erleichtert somit die Fernbehandlung von beispielsweise Patienten in ländlichen Gebieten.

Industrielle Automatisierung

In der Industrie 4.0 optimiert 5G Produktionsprozesse durch die Automatisierung und Vernetzung von Produktionsanlagen. Dies umfasst die nahtlose Integration von Robotik, Sensoren und KI in die Produktionslinien. Maschinen werden effizienter gesteuert und überwacht. Das führt zu einer höheren Produktivität und geringeren Ausfallzeiten.

Smart Cities

In Smart Cities kommt 5G bei der Verkehrssteuerung, Überwachung von Umweltbedingungen und bei intelligenten Beleuchtungssystemen zum Einsatz. Ein smartes Verkehrs- und Energiemanagementsystem mit 5G erhöht die Effizienz und Lebensqualität in Städten.

Landwirtschaft

Die Landwirtschaft verändert sich auch durch 5G.. Die Sensoren in IoT-Anwendungen überwachen Boden- und Wetterbedingungen und ermitteln eine präzise Bewässerung und Düngung. Dies bewirkt höhere Erträge und eine nachhaltige Nutzung der Ressourcen.

Transport und Logistik

Im IoT-gestützten Transportwesen sorgt 5G für eine effiziente Steuerung und Überwachung von Flottenfahrzeugen. Echtzeitdaten ermöglichen eine bessere Routenplanung und verringern die Ausfallzeiten. Die 5G-Technologie fördert ebenso die Entwicklung des autonomen Fahrens. Damit kommunizieren Fahrzeuge miteinander und gleichzeitig mit der Infrastruktur.

Energiewirtschaft

In der smarten Energiewirtschaft überwacht und steuert 5G die Stromnetze. Indem Energieversorger Daten in Echtzeit analysieren und sofort reagieren können, verbessern sich die Netzwerkeffizienz und Versorgungssicherheit deutlich.

5G-Campusnetz für IoT: Datenhoheit, Sicherheit und planbare Performance

Ein Campus-Netz ist ein privates 5G-Netz auf einem Unternehmensgelände mit eigener Funkinfrastruktur und maßgeschneiderten Policies, betrieben eigenständig oder in Partnerschaft mit einem Provider.

Vorteile von 5G für das Internet of Things:

• Deterministische Performance: Dedizierte Ressourcen, planbare Latenz & Durchsatz
• Datensouveränität: Verarbeitung on-prem (Edge), klare Datenhoheit
• Security by Design: SIM-basierte Identitäten, Segmentierung per Slice/Policy, Zero-Trust-Prinzipien
• Skalierbarkeit: Von Halle bis Campus, Integration ins Unternehmens-LAN/OT

Wie Unternehmen mit IoT-Projekten ein 5G-Campusnetz betreiben, entscheidet über Sicherheit, Steuerbarkeit und Time-to-Value. In der Praxis haben sich drei Modelle etabliert, die sich vor allem in Kontrolle, Aufwand und Geschwindigkeit unterscheiden.

• Eigenes Spektrum/SNPN: Hier betreiben Betriebe mit IoT ein vollständig privates 5G-Netz (Standalone Non-Public Network) mit eigener Funk- und Core-Infrastruktur. Das bringt maximale Souveränität: Policies, QoS, Security und Datenflüsse liegen beim Unternehmen und sensible Anwendungen bleiben lokal. Dafür nötig sind höhere Planungs- und Genehmigungsaufwände, mehr CAPEX sowie Know-how für Betrieb und Weiterentwicklung.
• Betreibermodell/MOCN: Im Betreibermodell stellen Provider Funk und Core bereit. Die Infrastruktur und Ressourcen werden geteilt, das Netz wird auf dem Werksgelände aufgestellt. Vorteile sind sehr schnelle Realisierung, klare SLAs, weniger Betriebsrisiko und optional nahtlose Anbindung an das öffentliche Netz.
• Hybrid: Der Hybridansatz von eigenem und betriebenen 5G-Campusnetz für das Internet der Dinge kombiniert beides. Kritische Prozesse laufen auf einem privaten Slice bzw. in einer privaten Teilinfrastruktur, unkritischer Traffic nutzt das öffentliche 5G. So lassen sich garantierte Pfade und Datenhoheit für Kernprozesse mit der Wirtschaftlichkeit und Reichweite des Provider-Netzes verbinden.

Ein Campusnetz mit 5G rechnet sich, wenn IoT-Prozesse harte QoS-Zusagen brauchen (z. B. Robotik, Safety-Signale), Compliance und Datenhoheit eine lokale Verarbeitung verlangt oder viele Endgeräte in anspruchsvoller Umgebung zuverlässig versorgt werden müssen. 

Implementierungsfahrplan von 5G-Netzen für IoT: Von der Idee zum stabilen Betrieb

Der kürzeste Weg zu belastbarem 5G-Netzwerken für das Internet of Things ist eine klare Abfolge kleiner, überprüfbarer Schritte. Ziel ist es, früh ein realistisches Nutzen-/Kostenbild zu bekommen, Risiken zu isolieren und am Ende ein Netz zu betreiben, das auch unter Last vorhersagbar liefert.

1. Assess & Business Case

Am Anfang steht die Sortierung: Welche Anwendungen brauchen vor allem Bandbreite (z. B. Video/AR), welche niedrige Latenz (Steuerung/Robotik) und welche Gerätedichte oder Energieeffizienz (Sensorik)? Parallel prüfen Unternehmen den Standort auf Indoor/Outdoor-Abdeckung, mögliche Störquellen und verfügbare Glasfaser/Backhaul. Aus diesen Fakten wird der Business Case abgeleitet.                                        

2. Architektur & Security-Design

Auf dieser Basis entsteht das Zielbild des 5G-Netzes für IoT: NSA/SA-Mix, benötigte Slices, Edge-Topologie und die Einbindung in bestehende IT/OT-Systeme (Identitäten, Zertifikate, Logging/SIEM). Unternehmen legen fest, wie Geräte vernetzt und aktuell gehalten, ob IoT-eSIMs oder physische IoT-SIM-Karten genutzt werden und definieren ein Zero-Trust-Modell. Am Ende wissen alle Beteiligten, welcher Datenstrom wohin darf, mit welcher Priorität und welchen Zusagen.

3. PoC & Feldtest

Für jeden priorisierten IoT-Anwendungsfall im 5G-Netzwerk wird ein Minimal-Viable-Slice mit konkreten Sollwerten für Latenz, Jitter, Durchsatz, Paketverlust und Verfügbarkeit definiert. Anschließend führen Unternehmen Tests unter Last und mit realen Endgeräten durch. Die Abnahmekriterien (z. B. „≤ x ms in 99,9 % der Pakete“) werden schriftlich fixiert und nur wenn sie erfüllt sind, geht es weiter. So vermeiden Betriebe, dass Schwächen erst im Rollout auffallen.

4. Rollout & Skalierung

Die Funk-Feinplanung bestimmt Small-Cell-Standorte, Redundanzen und Indoor-Coverage. Wiederkehrende Aufgaben werden automatisiert: Provisioning (SIM/eSIM), Konfiguration, Observability und falls vorhanden CI/CD für Edge-Workloads. Gleichzeitig etablieren Unternehmen Betriebsprozesse wie Incident/Problem/Change-Management, Patchfenster und Notfall-Runbooks. So bleibt der Betrieb reproduzierbar, auch wenn die Geräteflotte wächst.

5. Betrieb & Optimierung

Im Regelbetrieb zählt Transparenz. Kontinuierliche Telemetrie macht Abweichungen früh sichtbar. Policies je Slice und Funkparameter werden bei Bedarf nachgezogen, Edge-Ressourcen dynamisch verteilt. Sicherheit bleibt ein Prozess. Regelmäßige Pen-Tests, OT-Szenario-Übungen und Compliance-Audits halten das Niveau hoch und verhindern schleichende Verschlechterungen.

Typische KPIs zur Erfolgsmessung:

• Ende-zu-Ende-Latenz und Jitter pro Use Case
• Verfügbarkeit und SLA-Einhaltung je Slice
• Qualitäts-/Prozesskennzahlen (z. B. First-Pass-Yield, Fehlerquote, Downtime)
• Durchsatz- bzw. Zeitgewinne in Logistik/Service
• Mean-Time-to-Repair und Tickets je Monat

So entsteht Schritt für Schritt ein 5G-Netz für das Internet der Dinge, das im Betrieb messbar, auditierbar und skalierbar ist.

Herausforderungen und Zukunft von 5G für IoT

Die hohen 5G-Frequenzen haben kürzere Reichweiten und Schwierigkeiten beim Durchdringen von Gebäuden. Das führt zu einer ungleichmäßigen Abdeckung, besonders in Innenräumen. Für die Infrastruktur sind mehr Sendemasten und eine dichtere Netzabdeckung notwendig.

Die Implementierung von 5G-Technologien ist kostspielig und zeitaufwendig. Unternehmen müssen in neue Hardware und Software investieren. Dadurch steigen die initialen Kosten erheblich. Insbesondere für kleinere Unternehmen stellt dies eine finanzielle Belastung dar.

Mit der zunehmenden  IoT Konnektivität durch 5G steigt auch das Risiko für Cyberangriffe. Jedes verbundene IoT-Gerät kann ein potenzielles Ziel für Hackerangriffe sein. Die Einführung von 5G erfordert eine robuste Netzwerksicherheit für den Schutz von Daten und Geräten.
 

Zukunftsausblick von 5G für das Internet of Things

Trotz dieser Herausforderungen bietet 5G immense Chancen für das IoT. In den kommenden Jahren wird 5G eine Schlüsselrolle in der Digitalisierung von Branchen wie Gesundheitswesen, Industrie und Transport spielen. Die Vorteile von 5G ermöglichen neue und innovative Anwendungen, die mit bisherigen Technologien nicht realisierbar sind. Die Integration von LPWAN-Technologien wie NB-IoT und LTE-M in 5G-Netze wird die Abdeckung weiter verbessern und den Energieverbrauch optimieren.

FAQ zu 5G und IoT

Was hat IoT mit 5G zu tun?

Das Internet of Things (IoT) vernetzt zahlreiche Geräte miteinander und sammelt ihre Daten. 5G bietet für das Internet der Dinge die nötige Geschwindigkeit und Kapazität, große Datenmengen effizient zu übertragen und ermöglicht eine nahtlose Kommunikation zwischen den IoT-Geräten.

Warum sind IoT und 5G eine gute Kombination?

5G und IoT (Internet of Things) ergänzen sich ideal, weil 5G hohe Datenraten, geringe Latenz und die Anbindung tausender Geräte gleichzeitig ermöglicht. So können IoT-Anwendungen in Echtzeit reagieren, skalieren besser und funktionieren auch in stark vernetzten Umgebungen zuverlässig.

Warum ist 5G besser als 4G für IoT?

5G ist schneller und hat eine geringere Latenz als 4G. Das ist für Echtzeitanwendungen im Internet of Things relevant. Zudem kann 5G mehr Geräte gleichzeitig verbinden.

Wie viele IoT-Geräte kann 5G unterstützen?

5G kann gleichzeitig bis zu einer Million IoT-Geräte pro Quadratkilometer unterstützen. Andere IoT-Technologien haben eine niedrigere Kapazität.