Private 5G-Netzwerke gewinnen in der Industrie zunehmend an Bedeutung. Während klassische Vernetzungslösungen wie WLAN oder öffentliche Mobilfunknetze für viele Büroanwendungen ausreichen, stoßen sie bei industriellen Anforderungen schnell an ihre Grenzen. Fahrerlose Transportsysteme, vernetzte Roboter oder Echtzeitüberwachung von Produktionsanlagen in modernen Fabriken erfordern eine Konnektivität, die weder WLAN noch das öffentliche 5G-Netz zuverlässig liefern können.

Dieser Artikel erklärt, was ein privates 5G-Netzwerk ist, welche Vorteile es für die Industrie bietet, mit welchen Kosten Unternehmen rechnen müssen und für welche Anwendungsfälle die Technologie ihre Stärken ausspielt. Außerdem hilft eine Checkliste bei der Einschätzung, ob Private 5G für das eigene Unternehmen sinnvoll ist.

Was ist ein privates 5G-Netz?

Ein privates 5G-Netzwerk – auch als 5G-Campusnetz oder Non-Public Network (NPN) bezeichnet – ist ein exklusives Mobilfunknetzwerk für ein abgegrenztes (Firmen)gelände. Anders als beim öffentlichen 5G-Netz der großen Mobilfunkanbieter betreibt das Unternehmen dieses Netzwerk selbst oder über einen beauftragten Dienstleister. Die Infrastruktur befindet sich auf dem eigenen Gelände und ist von externen Netzen vollständig getrennt.

Das Kernprinzip ist einfach: Das Unternehmen beantragt bei der Bundesnetzagentur eine eigene Frequenzlizenz für sein Gelände. Seit November 2019 ist dies in Deutschland möglich. Damit erhält es die volle Kontrolle über das Netzwerk und ist vollständig unabhängig von externen Mobilfunkanbietern. Die zugewiesenen Frequenzen im Bereich 3,7 bis 3,8 GHz stehen exklusiv zur Verfügung – niemand anderes kann sie nutzen oder stören.

Diese Unabhängigkeit macht private 5G-Netzwerke zu einer besonders zuverlässigen Konnektivitätslösung für industrielle Anforderungen und IoT-Anwendungsfälle. Unternehmen können das Netzwerk exakt auf ihre Bedürfnisse zuschneiden, Ressourcen priorisieren und die Netzabdeckung dort optimieren, wo sie tatsächlich benötigt wird. Bis Ende 2024 hat die Bundesnetzagentur bereits über 420 Frequenzlizenzen an Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Hochschulen vergeben – ein klares Zeichen für das wachsende Interesse an dieser Technologie.

Wie unterscheiden sich WLAN, LTE und Private 5G?

Die drei Technologien unterscheiden sich grundlegend in ihren Leistungsmerkmalen. Für die Wahl der richtigen Vernetzungslösung ist es wichtig, diese Unterschiede zu verstehen. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Kriterien im direkten Vergleich:

Kriterium WLAN LTE/4G Private 5G
Latenz 10-50 ms 15-50 ms < 1 ms
Bandbreite/Geschwindigkeit bis 1 Gbit/s bis 300 Mbit/s bis 10 Gbit/s
Geräte pro km² ~200 ~100.000 bis 1 Mio.
Handover Problematisch Gut Nahtlos
Reichweite Indoor Begrenzt Gut Sehr gut
Sicherheit Mittel Hoch Sehr hoch
Determinismus Nein Eingeschränkt Ja
Mobile Roboter Eingeschränkt Bedingt Optimal

WLAN eignet sich für stationäre Büroanwendungen, stößt aber bei mobilen Szenarien schnell an Grenzen. Gerade in großen Produktionshallen und Fabriken benötigt WLAN etwa alle 30 Meter einen Access Point, und beim Wechsel zwischen Funkzellen kommt es häufig zu Verbindungsabbrüchen. LTE bietet bereits deutlich mehr Kapazität und bessere Mobilität, erfüllt jedoch nicht die strengen Echtzeitanforderungen industrieller Automatisierung. Private 5G vereint hohe Geschwindigkeiten, extrem niedrige Latenzzeiten und massive Geräteanbindung – die ideale Kombination für Industrie-4.0-Anwendungsfälle.

Welche Vorteile bietet Private 5G für die Industrie?

Technische Vorteile

Private 5G-Netzwerke ermöglichen Latenzzeiten unter einer Millisekunde – ein Wert, der mit WLAN oder LTE nicht erreichbar ist. Für Echtzeitanwendungen wie die Steuerung von Roboterarmen oder fahrerlosen Transportsystemen ist das entscheidend. Mit Bandbreiten und Geschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s lassen sich auch datenintensive Prozesse wie hochauflösende Videoüberwachung oder AR/VR-Anwendungen problemlos umsetzen.

Ein weiterer Vorteil ist die massive Geräteanbindung: Auf einem Quadratkilometer können bis zu eine Million IIoT-Sensoren und Maschinen vernetzt werden. Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Digitalisierung von Produktionsprozessen in Fabriken. Der nahtlose Handover zwischen Funkzellen sorgt dafür, dass mobile Geräte auch bei Bewegung durchs Gelände ohne Unterbrechung verbunden bleiben. Die deterministische Datenübertragung garantiert vorhersagbare und reproduzierbare Latenzzeiten – eine Grundvoraussetzung für industrielle Automatisierung.

Betriebliche Vorteile

Mit einem eigenen 5G-Netzwerk behalten Unternehmen die volle Kontrolle über ihre Netzressourcen. Durch Network Slicing lassen sich verschiedene Anwendungsfälle priorisieren: Sicherheitskritische Maschinensteuerung erhält Vorrang vor weniger zeitkritischen Datenübertragungen. So kann beispielsweise ein virtuelles Netzwerksegment für autonome Fahrzeuge mit minimaler Latenz konfiguriert werden, während ein anderes Segment für hochauflösende Kameraübertragungen mit maximaler Bandbreite ausgelegt ist.

Die Unabhängigkeit von externen Mobilfunkanbietern bedeutet auch, dass unvorhergesehene Software-Updates oder Netzüberlastungen die Produktion nicht beeinträchtigen. Die kabellose Vernetzung schafft Flexibilität bei Umbauten und Erweiterungen der Produktionsanlagen – neue Maschinen lassen sich ohne aufwändige Verkabelung in das Netzwerk integrieren. Im Vergleich zu WLAN sind deutlich weniger Antennen erforderlich, was die Infrastruktur vereinfacht und Kosten spart.

Sicherheitsvorteile

In einem isolierten Campusnetz verlassen sensible Produktionsdaten nie das Firmengelände. Es gibt keinen Zugriff von außen, und nur registrierte Geräte mit eigenen SIM-Karten können sich mit dem Netz verbinden. Diese Architektur bietet ein Sicherheitsniveau, das weder WLAN noch öffentliche Mobilfunknetze erreichen können. Für Unternehmen mit strengen Datenschutzanforderungen oder in sicherheitskritischen Branchen ist das ein entscheidender Faktor.

Welche Varianten von 5G-Campusnetzen gibt es?

Je nach Anforderungen und Budget stehen drei grundlegende Varianten zur Verfügung, die sich in Bezug auf Kontrolle, Sicherheit und Aufwand unterscheiden.

Kriterium Isoliert Hybrid Flex/Shared
Sicherheit Maximal Hoch Mittel
Kontrolle Voll Hoch Gering
Eigene Hardware Ja Ja Nein
Initialkosten Hoch Mittel-Hoch Gering
Implementierungszeit Monate Monate Wochen
Externe Anbindung Nein Ja Ja

Isoliertes Campusnetz

Das isolierte Campusnetz ist komplett autark und hat keine Verbindung zum öffentlichen Mobilfunknetz. Sämtliche Hardware – vom 5G Core bis zu den Basisstationen – befindet sich auf dem Firmengelände. Es bietet maximale Sicherheit und Kontrolle, da alle Daten ausschließlich innerhalb des Unternehmens verarbeitet werden.
Diese Variante eignet sich besonders für hochsensible Produktionsumgebungen mit strengen Datenschutzanforderungen, etwa in der Rüstungsindustrie oder bei kritischen Infrastrukturen.

Hybrides Campusnetz

Beim hybriden Ansatz wird das private Netz mit dem öffentlichen Mobilfunknetz kombiniert. Interne Produktionsdaten bleiben im geschützten Bereich, während gleichzeitig eine Kommunikation nach außen möglich ist – etwa für Fernwartung oder die Anbindung externer Dienstleister. Mitarbeiter können zudem ihre Smartphones sowohl im privaten als auch im öffentlichen Netz nutzen.
Diese Variante bietet einen guten Kompromiss zwischen Sicherheit und Flexibilität und ist für die meisten industriellen Anwendungen geeignet.

Flex-/Shared-Modell

Im Flex-Modell reserviert der Mobilfunkanbieter exklusive Kapazitäten im öffentlichen Netz für das Unternehmen. Der Vorteil: Es ist keine eigene Hardware erforderlich, der Einstieg ist schnell und unkompliziert. Anbieter wie Vodafone oder die Deutsche Telekom bieten solche Lösungen unter Bezeichnungen wie ‚Campus Flex‘ an.
Diese Lösung eignet sich für einfachere Anwendungen, bei denen keine maximale Kontrolle über die Infrastruktur notwendig ist, oder als Einstieg zum Testen der Technologie.

Wo werden private 5G-Netzwerke eingesetzt?

Fahrerlose Transportsysteme (AGVs/AMRs)

Fahrerlose Transportsysteme und autonome mobile Roboter gehören zu den wichtigsten Anwendungsfällen für Private 5G in Fabriken. Bei WLAN kommt es beim Wechsel zwischen Funkzellen häufig zu Verbindungsabbrüchen – das Fahrzeug stoppt, muss erst eine neue Verbindung aufbauen und setzt dann seine Fahrt fort. In einer automatisierten Produktion kann selbst ein kurzer Stopp erhebliche Auswirkungen haben. Mit 5G erfolgt der Handover nahtlos, sodass die Fahrzeuge ohne Unterbrechung navigieren können. Unternehmen wie OSRAM und Mercedes-Benz setzen bereits auf diese Technologie in ihren Werken.

Mobile Roboter und Cobots

Kollaborative Roboter und mobile Roboterarme benötigen eine Echtzeitsteuerung ohne Verbindungsabbrüche. In Pick-and-Place-Szenarien, bei denen Roboter und Transportfahrzeuge koordiniert zusammenarbeiten, sorgt Private 5G für die notwendige Zuverlässigkeit und niedrige Latenz. Die Roboter können in Echtzeit gesteuert werden, während sie sich frei durch die Produktionshalle bewegen.

Predictive Maintenance

Private 5G ermöglicht die Vernetzung einer großen Anzahl von Sensoren, die den Zustand von Maschinen kontinuierlich überwachen. Parameter wie Temperatur, Vibration oder Stromverbrauch werden in Echtzeit erfasst und analysiert. Verschleißerscheinungen lassen sich frühzeitig erkennen, bevor es zu einem Ausfall kommt. Das reduziert ungeplante Stillstände und senkt die Wartungskosten erheblich. Statt nach starren Intervallen wird nur dann gewartet, wenn es tatsächlich erforderlich ist.

AR/VR-Anwendungen

Augmented Reality und Virtual Reality erfordern hohe Bandbreiten und niedrige Latenzzeiten, um flüssig zu funktionieren. In der Industrie kommen diese Technologien bei der Remote-Wartung zum Einsatz: Servicetechniker erhalten über Datenbrillen Echtzeitinformationen zum Maschinenzustand und können sich von Experten an anderen Standorten unterstützen lassen. Auch für Schulungen und Trainings an virtuellen Maschinen bieten AR/VR-Anwendungen über 5G neue Möglichkeiten.

Qualitätskontrolle mit Video und KI

Hochauflösende Kamerasysteme erfassen Produktionsprozesse und übertragen die Bilder in Echtzeit zur Analyse. KI-gestützte Bildverarbeitung erkennt Defekte und Qualitätsabweichungen unmittelbar – schneller und zuverlässiger als das menschliche Auge. Die hohen Datenraten von Private 5G machen diese datenintensive Anwendung erst wirtschaftlich umsetzbar.

Weitere Einsatzorte

Neben der klassischen Fertigung profitieren auch andere Branchen von Private 5G: Logistikzentren und Häfen nutzen die Technologie für die Koordination von Containertransporten und den Einsatz von Kränen. In der Prozessindustrie – etwa in Chemieparks oder Raffinerien – ermöglicht 5G die durchgängige Kommunikation auf weitläufigen Betriebsgeländen mit oft schwierigen Umgebungsbedingungen. Industrieparks wie der Industriepark Höchst (Infraserv) setzen auf private 5G-Netzwerke für ihre komplexe Infrastruktur und vielfältigen Anwendungsfälle. In der Landwirtschaft unterstützt 5G Precision-Farming-Anwendungen mit vernetzten Traktoren und Drohnen, und Flughäfen vernetzen damit ihre Vorfeldfahrzeuge und Bodenabfertigungsprozesse.

Was kostet ein privates 5G-Netzwerk?

Die Gesamtkosten für ein privates 5G-Netzwerk setzen sich aus mehreren Komponenten zusammen: Lizenzgebühren, Infrastrukturkosten und laufende Betriebskosten. Die gute Nachricht: Die Lizenzkosten sind in Deutschland bewusst niedrig gehalten, um auch mittelständischen Unternehmen den Zugang zu ermöglichen.

Lizenzkosten bei der Bundesnetzagentur

Die Kosten für die Frequenzlizenz berechnen sich nach einer transparenten Formel der Bundesnetzagentur:

Gebühr = 1.000 + B × t × 5 × (6 × a1 + a2)

Dabei steht B für die benötigte Bandbreite (10 bis 100 MHz), t für die Laufzeit in Jahren (maximal 10 Jahre) und a1/a2 für die Fläche in Quadratkilometern (Siedlungs- bzw. sonstige Flächen). Im Vergleich zu den Milliarden, die Mobilfunkanbieter für bundesweite Lizenzen gezahlt haben, sind das moderate Beträge.

Unternehmenstyp Fläche Bandbreite Lizenzgebühr (10 Jahre)
Mittelstand 15.000 m² 40 MHz ca. 2.800 €
Großunternehmen 0,5 km² 50 MHz ca. 11.000 €
Chemiepark/Industriepark 8 km² 100 MHz ca. 165.000 €

Infrastrukturkosten

Neben der Lizenz fallen Kosten für die Hardware an: Ein 5G Core als zentrale Steuerungseinheit, Basisstationen und Antennen für die Funkabdeckung sowie entsprechende Endgeräte bilden die technische Grundlage. Hinzu kommen Aufwände für Planung und Aufbau, die meist ein spezialisierter Systemintegrator übernimmt. Einfache Starterkits für kleinere Flächen sind ab etwa 75.000 Euro erhältlich. Für umfassende Komplettlösungen in größeren Produktionsumgebungen müssen Unternehmen mit sechs- bis siebenstelligen Beträgen rechnen.

Laufende Kosten

Neben den einmaligen Investitionen entstehen laufende Kosten für Frequenznutzungsbeiträge, die jährlich an die Bundesnetzagentur zu entrichten sind. Diese fallen jedoch deutlich geringer aus als die initiale Lizenzgebühr. Dazu kommen Ausgaben für Wartung, Betrieb und Software-Updates des Netzwerks. Wer keinen eigenen Betrieb aufbauen möchte, kann auf Managed Services von Anbietern zurückgreifen.

ROI-Perspektive

Den Investitionen stehen erhebliche Einsparungspotenziale gegenüber. Weniger ungeplante Ausfälle, höhere Produktivität und effizientere Prozesse zahlen sich langfristig aus. Eine gemeinsame Studie von Ericsson und ABI Research beziffert die möglichen Betriebskosteneinsparungen durch Campusnetze auf durchschnittlich 8,5 Prozent. Bei großen Produktionsstandorten kann sich die Investition daher innerhalb weniger Jahre amortisieren.

Checkliste: Ist Private 5G das Richtige für mein Unternehmen?

Die folgende Checkliste hilft bei der ersten Einschätzung, ob sich die Investition in ein privates 5G-Netzwerk lohnen könnte.

Ausgangslage prüfen:

☐    Treten bei mobilen Anwendungen WLAN-Probleme auf (Abbrüche, Handover)?

☐    Sind viele vernetzte IoT-Geräte oder Sensoren geplant oder bereits vorhanden?

☐    Bestehen Echtzeitanforderungen mit Latenzzeiten unter 10 ms?

☐    Sind mobile Roboter, AGVs oder autonome Systeme im Einsatz oder geplant?

☐    Bestehen hohe Sicherheitsanforderungen an Produktionsdaten?

Rahmenbedingungen:

☐    Ist die Firmenfläche groß genug (ab ca. 5.000 m² wird es lohnenswert)?

☐    Ist Budget für eine Initialinvestition vorhanden (mindestens 75.000 Euro)?

☐    Stehen interne IT-Ressourcen oder externe Partner zur Verfügung?

☐    Existiert eine langfristige Digitalisierungsstrategie?

Ergebnis-Interpretation:

✅ 7+ Haken: Private 5G ist sehr wahrscheinlich sinnvoll.

🟡 4-6 Haken: Eine Detailprüfung ist empfohlen.

❌ Weniger als 4 Haken: WLAN- oder LTE-Alternativen sollten zunächst geprüft werden.

Fazit

Private 5G-Netzwerke bieten der Industrie eine leistungsfähige Alternative zu WLAN und öffentlichen Mobilfunknetzen. Die Kombination aus ultra-niedrigen Latenzzeiten, hohen Bandbreiten und Geschwindigkeiten, massiver IIoT-Geräteanbindung und maximaler Sicherheit macht sie zur idealen Konnektivitätslösung für Industrie-4.0-Anwendungsfälle in Fabriken und Industrieparks.

Die Einstiegshürden sind geringer als oft angenommen. Die Lizenzkosten bei der Bundesnetzagentur bleiben auch für mittelständische Unternehmen überschaubar. Mit Starterkits ab 75.000 Euro ist ein Einstieg möglich, und zahlreiche Anbieter unterstützen bei Planung, Aufbau und Betrieb der Netzwerke.

Ob sich Private 5G für ein konkretes Unternehmen lohnt, hängt von den individuellen Anforderungen ab. Wer mobile Roboter, fahrerlose Transportsysteme oder Echtzeitanwendungen einsetzt, findet in Private 5G eine zukunftssichere Lösung. Mit über 420 vergebenen Lizenzen in Deutschland zeigt sich: Die Technologie ist im industriellen Alltag angekommen. In den kommenden Jahren ist mit einer weiteren Verbreitung zu rechnen, da die Lösungen ausgereifter und die Kosten durch zunehmende Standardisierung weiter sinken werden.

Hendrik Schrandt

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