Anstoß für 5G

Zunahme der Netzkapazität in der Volkswagen Arena des VfL Wolfsburg dank 5G Technologie von Vodafone

Die Herausforderung

Wie digitalisiert man ein Stadion?

Das Smartphone hat nicht nur unseren Alltag radikal verändert, auch Großveranstaltungen wie Konzerte und Sportereignisse bekommen die transformative Kraft der Digitalisierung zu spüren. Das gilt auch für die vielfältige Welt des Fußballs. Sowohl bei Stammbesuchern als auch bei jüngeren Generationen wachsen die Erwartungen an den Stadionbesuch.

In der Halbzeitpause kurz die Spielstände checken oder Erinnerungsfotos aus der Arena in sozialen Netzwerken posten – das ist schon länger möglich. Dabei geht noch viel mehr: Digitale Realitätserweiterung heißt das Gebot der Stunde. Beim Bundesligisten VfL Wolfsburg wurde 2019 eine innovative App getestet: Welcher Spieler ist gerade am Ball, wie schnell stürmt er auf das Tor zu? Diese Informationen und zusätzliche Spieldaten, die bisher nur für übertragende TV-Sender und Vereine zur Verfügung standen, können Fans nun in Echtzeit via Augmented Reality auf ihrem Smartphone abrufen. 

Das Liveerlebnis im Stadion wird so um Live-Grafiken, Statistiken und Analysen erweitert, die bisher nur am heimischen Bildschirm verfügbar waren. 

Das Unternehmen

Protagonist der Deutschen Sportbranche 

Die Deutsche Fußball Liga e.V. (DFL) ist der Zusammenschluss der in der Bundesliga und 2. Bundesliga vertretenen Teams und stellt deren wichtigste Interessenvertretung gegenüber dem Deutschen Fußball-Bund dar. Der DFL ist für die Bereiche Spielbetrieb, Lizenzierung und Vermarktung verantwortlich und spielt somit eine zentrale Rolle in der Deutschen Sportbranche. Der Gesamterlös der zwei Ligen in der Saison 2021/22 betrug 4,48 Milliarden Euro, die Zahl der Beschäftigten lag bei 48.000.

Bereits zur Saison 2019/20 wurde zwischen Vodafone und dem DFL eine zweijährige Kooperation eingegangen, mit dem Ziel, den neuen Mobilfunkstandard 5G für Stadionbesucher zugänglich zu machen. Um das Potenzial der Technologie zu demonstrieren, haben die Partner gemeinsam eine innovative Augmented-Reality-App entwickelt.

Die Lösung

Die vernetzte Arena

Zur Umsetzung des Vorhabens wurde die Volkswagen Arena des VfL Wolfsburg als erstes Stadion in Deutschland mit einer 5G-Mobilfunkantenne von Vodafone ausgestattet. Durch die 5G-Technologie wird die verfügbare Netzkapazität im Stadion um mehr als 60 Prozent erhöht – dies kommt auch Fans zugute, die beispielsweise die Zwischenstände parallel stattfindender Spiele abrufen oder Videos streamen. DFL-Geschäftsführer Christian Seifert stellt fest: „Immer mehr Fußballzuschauer nutzen einen zusätzlichen Bildschirm, um sich mit Spieldaten oder sonstigen Informationen zu versorgen.“

Im Stadion befinden sich schon heute 16 Kameras, aus deren Videosignalen die DFL-Tochter Sportec Solutions etwa 3,6 Millionen Positionsdatenpunkte und 1.600 Spielereignisse wie beispielsweise Tore, Pässe und Fouls erhebt – pro Spiel! Diese Daten sowie zusätzliche Informationen, zum Beispiel individuelle Spielerstatistiken über die Anzahl der bestrittenen Bundesligaspiele oder die geschossenen Tore, wurden bisher während des Spiels exklusiv dem übertragenden TV-Sender und den Vereinen vom DFL zur Verfügung gestellt. Über die App können sie nun auch von den Fans abgerufen werden: Über eine Mobile Edge Cloud werden die Daten annähernd in Echtzeit an die 5G-fähigen Smartphones der Fans weitergeleitet. Im Livebild des Smartphones können sie so beispielsweise einen Spieler antippen, um dessen Geschwindigkeit zu erfahren.

Die Vorteile

Auf einen Blick

Neben Kennzahlen zur Schussgenauigkeit, den Pass-Möglichkeiten oder im Spiel zurückgelegten Entfernungen soll die 5G Stadium App unter anderem auch Angriff- bzw. Verteidigungslinien und meist besetzte Bereiche des Spielfeldes visualisieren. Damit die Fans garantiert nichts verpassen, liefert die App zu jeder Zeit zusammenfassende Statistiken zu allen relevanten Ereignissen. Schon vor Anpfiff des Spiels sind außerdem Ranglisten, vergangene Spiele der Mannschaften oder die Aufstellung auf dem Spielfeld einsehbar.

Das 5G-Zeitalter hat längst begonnen: In Deutschland hat Vodafone den ersten Sendemast bereits im November 2018 auf seinem Testgelände in Aldenhoven bei Aachen in Betrieb genommen. Danach ging es mit dem Netzwerkausbau in rascher Folge weiter: Die ersten 25 Stationen mit mehr als 60 5G-Antennen in 20 Städten und Kommunen wurden im Juli 2018 aktiviert. Inzwischen sind 80 Prozent der deutschen Bevölkerung an das 5G Netz angeschlossen. Dafür hat Vodafone die modernste Mobilfunk-Technik an 12.000 Standorten mit mehr als 36.000 Antennen aktiviert. 

Was leistet der moderne Mobilfunkstandard – und wieso sind Wirtschaft und Politik so elektrisiert von der Technologie? Um das zu verstehen, haben wir uns einige aktuelle Anwendungsbeispiele angeschaut.

Flugtaxis kommen – dank 5G

Dabei konnten wir feststellen: 5G ist schnell – sogar bis zu zehnmal schneller als sein Vorgänger 4G. Noch wichtiger, besonders für industrielle Anwendungen, sind die extrem niedrigen Reaktionszeiten – auch Latenz genannt: Diese liegen bei 5G-basierten Campusnetzen bei weniger als 10 Millisekunden, was einer Kommunikation in Echtzeit gleichkommt. 

Dadurch eröffnen sich völlig neue Marktchancen. Beispiel „Urban Air Mobility“: Das rasche Voranschreiten der Drohnentechnologie hat dazu geführt, dass aktuell mehrere Unternehmen und Start-ups um die Lufthoheit über den Metropolen der Welt kämpfen. Getrieben wird der Bedarf vom Megatrend Urbanisierung und dem wachsenden Drang nach Mobilität.

Im Oktober 2019 haben das weltweit tätige Tech-Unternehmen EHang und Vodafone nun bekannt gegeben, in Europa gemeinsam kooperieren zu wollen, um diesen vielversprechenden Markt zu erobern. Bei der öffentlichen Vorstellung der Partnerschaft wurde ersichtlich, wieso 5G eine unverzichtbare Schlüsseltechnologie für die junge Branche ist. „Mobilfunk regelt die Vorfahrt im Luftverkehr“, erklärte Vodafone CEO Hannes Ametsreiter: „Jede Drohne braucht Mobilfunk. Schnelle Netze regeln die Vorfahrt im Luftverkehr. Sie werden das Verkehrsleitsystem für Flugtaxis und die Drohnenpost. Und sie machen Drohnen identifizierbar. Ähnlich wie Nummernschilder unserer Autos.“

Fahrerlose Züge im Erzgebirge

Dass 5G für die Mobilität der Zukunft eine strategische Bedeutung hat, beweist auch das nächste Anwendungsbeispiel: Im September 2019 wurde im Erzgebirge auf dem sogenannten Smart Rail Connectivity Campus gleich ein ganzer Thales-Zug aus der Ferne gesteuert – eine weltweite Premiere. Dabei wurde das Signal per Kamera aus dem Treibwagen zu einem Fahrzeug des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt übertragen, wo ein Lokführer dank ausgelagertem Führerstand – eine Art hoch entwickelte Fernbedienung – die Fahrt wie bei einer Modelleisenbahn steuern konnte. 

„Wenn das Netz, wie hier auf der Teststrecke, in Echtzeit funkt, dann könnte so in Zukunft das Homeoffice für Zugfahrer Wirklichkeit werden“, kommentierte Vodafone Business Geschäftsführer Alexander Saul die Premiere. Ermöglicht wurde der Durchbruch durch Anwendung der 5G-Technologie Network Slicing, bei der mehrere virtuelle Netzwerke dieselbe physische Netzwerkstruktur teilen. Für das Testfeld stellte Vodafone außerdem ein eigens zugeschnittenes 5G-Netz zur Verfügung, um für die Fernsteuerung des Zuges immer optimale Mobilfunkkapazitäten garantieren zu können. Daten wurden unmittelbar vor Ort in einer Mobile Edge Cloud (MEC) verarbeitet, also einem kleinen Rechenzentrum in direkter Nähe der Mobilfunkstation.

AR für E-Mobility

Nicht nur Züge, selbst Baukräne lassen sich dank der minimalen Latenzzeiten von 5G aus der Ferne steuern. Der Vorteil: Kranführer sind weltweit begehrte Fachkräfte, die somit effizienter – und günstiger – eingesetzt werden könnten. Schon auf der CeBIT 2018 konnten Besucher die Technologie selbst testen, indem sie von Hannover aus einen Prototypen kontrollierten, der einen 4,4 Tonnen schweren Container im 350 km entfernten Aldenhoven steuerte. Für gefährliche oder arbeitsintensive Anwendungsbereiche eröffnen sich somit völlig neue Perspektiven: Minen- und Straßenbau könnten mittelfristig automatisiert, Produktionsstätten effizienter überwacht und allgemeine Kosten minimiert werden. 

Das Problem: Noch gibt es für die relativ neue Elektromobilitäts-Technologie nicht genügend erfahrene Mechaniker. Die Fehlersuche bei defekten oder beschädigten Fahrzeugen kann sich somit langwierig und umständlich gestalten, wobei der Handwerker unter Umständen andauernd zwischen Auto und Handbuch wechseln muss – und das über mehrere Stunden. Die Lösung: Durch Augmented Reality kann der Mechaniker alle Bestandteile des Autos auf einen Blick auf seinem Gerät sehen, eine selbstlernende KI suggeriert die richtigen Schritte und merkt sich wiederkehrende Defekte. Die erforderlichen Datenströme lassen sich dank 5G problemlos bewältigen. 

Eine Zukunft voller Chancen

Die hier angeführten Beispiele zeigen nur einen Bruchteil der potenziellen Anwendungsbereiche von 5G. „Es gibt nicht nur die eine 5G-Anwendung. 5G lebt von der Vielfalt an Möglichkeiten. In der Industrie und im Alltag. In Großstädten und in kleineren Regionen“, bestätigt Gerhard Mack, Technik-Chef von Vodafone Deutschland.

Es müssen auch nicht immer gleich Science-Fiction-Szenarien sein: Der neue Mobilfunkstandard eignet sich zum Beispiel hervorragend als schneller Ersatz für langsame DSL-Leitungen. Das demonstriert das Hotel Wasserschloss Mellenthin auf Usedom, das dank Installation des neuen GigaCube 5G – dem ersten kommerziellen 5G-Router in Deutschland – seinen Gästen nun Geschwindigkeiten von 500 Megabit pro Sekunde anbieten kann. Einfach und unkompliziert per Mobilfunk.

Egal ob Smart Citys, Telemedizin oder Mobilität – die Anwendungsfelder von 5G sind so vielfältig wie das menschliche Bedürfnis nach Kommunikation. Gerade in Zeiten großer gesellschaftlicher Umbrüche und tiefgreifender Transformationen zeigt sich hier: Dank voranschreitender Vernetzung muss man kein Träumer sein, um optimistisch in die Zukunft blicken zu können. 

Das Smartphone als digitaler Begleiter im privaten sowie auch im Business-Bereich ist längst zum Standard geworden. Nun heißt es, Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Brillen könnten es in einigen Jahren ablösen. Und schon heute machen sich Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) daran, unser Leben und die Arbeitswelt zu verändern. Wir sprechen darüber mit Michael Albrecht – Co-Founder und CTO bei der Firma A4VR. Das Unternehmen ist auf die Produktion von VR-/AR-Inhalten spezialisiert und hat auch schon in Zusammenarbeit mit Vodafone spannende Anwendungen realisiert. Unser Thema: Der aktuelle Status quo bei AR und VR, wie sich diese Technologien voraussichtlich entwickeln werden und welche Relevanz 5G dabei hat.

Die meisten von uns kennen AR und VR in erster Linie aus dem Gaming-Bereich. Aber gibt es auch Einsatzmöglichkeiten für Unternehmen?
 

Michael Albrecht: Auf jeden Fall! Augmented Reality kommt sehr oft dann zum Einsatz, wenn man seine Hände zum Arbeiten frei halten, aber zum Beispiel aktuelle Informationen im Blick behalten muss. Zum Beispiel, um Wartungstechniker oder Kommissionierer zu unterstützen. Noch spannender werden dann die Möglichkeiten von Virtual Reality. Erfolgreiche Anwendungen liegen hier etwa im Trainingsbereich oder auch im Marketing.

An welche Use Cases denkst Du dabei primär? Hast Du vielleicht ein paar konkrete Beispiele?
 

Michael Albrecht: Wir haben zum Beispiel für einen großen deutschen Autohersteller eine VR-Anwendung entwickelt, die bei der Brandschutzhelferausbildung unterstützt. Die Mitarbeiter trainieren mit einer VR-Brille und adaptierten Feuerlöschern, in die wir Sensoren und VR-Controller eingebaut haben. Das birgt eine ganze Reihe von Vorteilen: Die Mitarbeiter haben wirklich den mehrere Kilo schweren Feuerlöscher in der Hand und bedienen ihn realistisch.

Der so erzielbare Lerneffekt ist um ein Vielfaches größer, als wenn man sich nur ein Schulungsvideo oder eine Präsentation anschaut. Das Trainingssystem lässt sich in einer Viertelstunde aufbauen und simuliert auch die Hitze bei einem Brand sowie verbrannten Geruch. Solche multiimmersiven Erlebnisse verankern sich ganz anders im Gehirn, das Anfassen und Bedienen bildet das sogenannte „Muscle Memory“ aus. Die Trainings werden viel realitätsnäher, zudem macht das Lernen mit dieser modernen Technik mehr Spaß. Gleichzeitig können viel mehr Menschen ausgebildet werden, zumal die Feuerlöscher nach der Übung nicht neu aufgefüllt werden müssen und der Löschschaum nicht weggeputzt werden muss. Dieser Use Case hat sich bereits nach zwei Monaten gerechnet.

Ein anderes Beispiel aus dem Marketingbereich ist der Einsatz auf Messen. Wir haben zum Beispiel für einen großen Hersteller von Baumaschinen eine VR-Präsentation realisiert, mit der Lösungen zum Abstützen von Baugruben vorgestellt werden. Vorher hatte das Unternehmen auf Fachmessen wirklich einige Meter tiefe Löcher in den Boden gegraben – doch das hat auf einem Messegelände enge Grenzen. Mit Virtual Reality können auch realistische Baugruben, die zig Meter breit sind, simuliert werden. Die Sales-Mitarbeiter auf der Messe haben auf ihren Tablets gesehen, wohin die Besucher schauen und konnten so unterschiedliche Lösungen aus ihrem Produktportfolio vorstellen.

Du hast angesprochen, dass solche Präsentationen und Trainings auch deshalb gut funktionieren, weil sie einen gewissen Erlebniswert bieten.
 

Michael Albrecht: Auf jeden Fall. Und auch mehr Emotionen. Aus der Lernforschung wissen wir, dass auf diese Weise vermittelte Inhalte viel besser „hängen bleiben“. Dass das Ganze Spaß macht, hilft da noch zusätzlich. Man spricht von „Gamification“, also der Einbeziehung von Computerspiel-Elementen in ernsthafte Anwendungen. Ein weiteres Erfolgsbeispiel zeigt, wie wichtig die emotionalere Vermittlung von Inhalten ist: Wir haben eine kleine VR-Präsentation für die SOS-Kinderdörfer und die Kindernothilfe gebaut. Deren Mitarbeiter, die auf der Straße Spenden sammeln, bieten den angesprochenen Menschen an, sich für ein, zwei Minuten die VR-Brille aufzusetzen. Darin zeigen wir dann, wie die Hilfsprojekte zum Beispiel in Nairobi konkret aussehen. Die Zuschauer können in diese ihnen fremde Welt förmlich eintauchen. Ich nenne diese Anwendung „Empathiemaschine“. Denn die Spendenbereitschaft derjenigen, die bei diesem Erlebnis mitmachen, wächst dramatisch im Vergleich zum Verteilen von Flyern oder Aufstellen von Schaubildern.

Bietet die Technik schon genug Leistung für nützliche Anwendungen? 
 

Michael Albrecht: Mit Blick auf heute nützliche Anwendungen muss man fast sagen: Der Nutzen stellt sich trotz beschränkter Auflösungen und klobiger Brillen ein. Die genannten Beispiele zeigen ja, warum das so ist. Schon jetzt gelingt es, Umgebungen ausreichend gut zu simulieren, um etwa Anforderungen an Mitarbeiter realistisch zu repräsentieren. Es gibt zum Beispiel ein Training für Kindergärtner, bei dem die Kinder um die trainierende Person herumrennen. So etwas lässt sich auf andere Weise kaum simulieren, zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand. 

Auch im medizinischen Bereich gibt es sehr spannende Anwendungen, etwa um Chirurgen auszubilden oder auch bei den tatsächlichen Eingriffen. Dafür können Mediziner sich heute schon in CT-Scans oder MRT-Aufnahmen hineinbewegen und dort umschauen, um etwa Operationen zu planen. Bei Trainings lässt sich die Simulation mit haptischem Feedback kombinieren, um etwa das Gewebe beim Setzen eines OP-Schnitts zu spüren. Dass die Grafiken noch nicht hyperrealistisch sind, tut dem Mehrwert keinen Abbruch. 

Wenn wir uns jetzt aber mal vorstellen, dass solche und andere Anwendungen in einigen Jahren so hochauflösend sind, dass man die Pixel der virtuellen Grafiken gar nicht mehr erkennt, und dass dann auch noch Technologien wie künstliche Intelligenz zu diesen Anwendungen hinzukommen werden, dann zeigt das das Potenzial dieser Technologie.

AR und VR werden auch häufig als wichtige Anwendung für 5G genannt. Ist der LTE-Nachfolger wirklich ein Gamechanger in diesem Bereich?
 

Michael Albrecht: Zu hundert Prozent. Die kurzen Latenzen und die hohe Bandbreite sind ganz wichtige Faktoren, um AR-/VR-Inhalte in hoher Qualität bereitstellen zu können. Hinzu kommt noch ein weiterer Faktor: Um Akzeptanz zu finden, müssen die AR-/VR-Brillen künftig sehr kompakt sein. Sie dürfen sich optisch kaum von einer normalen Sonnenbrille unterscheiden. Dort passt dann kein Computer mit hoher Rechen- und Grafikleistung rein. Das mit 5G zunehmende Edge-Computing ist dafür die ideale Lösung. Kleinere, leichtere, dünnere Brillen sind dann sozusagen Thin Clients, die Rechenleistung steckt im Netz. Ich sage immer gern, 5G wird der Backbone des Holodecks. Star-Trek-Fans werden verstehen, was ich meine. Ich bin überzeugt, dass 5G diesen Markt erst in der gesamten Breite öffnen wird. Und die damit erzielbare Qualität wird einen Riesenunterschied machen.