Campusnetzwerke An Private-5G führt auch im Krankenhaus kein Weg vorbei

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Universitäten, Flughäfen und Unternehmen bauen aktuell Campusnetzwerke auf 5G-Basis auf, und auch Krankenhäuser werden ihre WiFi-Infrastruktur entsprechend ergänzen müssen. Nur so können sie die steigenden Datenmengen in den Griff bekommen und einen hohen Datendurchsatz mit geringer Latenz gewährleisten.

Der Mobilfunkstandard 5G bringt deutliche Verbesserungen hinsichtlich Schnelligkeit, Durchsatz und Abdeckung. Er bietet theoretisch maximale Datenraten von bis zu 20 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) bei gleichzeitig extrem niedrigen Latenzen unter einer Millisekunde. Folglich gibt es bei der drahtlosen Kommunikation zwischen vernetzten Objekten kaum Verzögerungen. Ein wichtiger Bereich sind dabei Private-5G-Netzwerke, also unternehmensweite Campusnetze mit kontrolliertem Zugang. Die Bundesnetzagentur hat eine Bandbreite von 100 MHz im Bereich von 3,7 bis 3,8 GHz für nicht-öffentliche Mobilfunknetze reserviert.

Unternehmen können also für ein Gelände oder ein Werk ein eigenes Frequenzspektrum beantragen, um dort ein autarkes, privates 5G-Netz aufzubauen und zu betreiben. Bisher hat die Bundesnetzagentur bereits fast 400 Frequenzzuteilungen für lokale 5G-Netze vergeben. Im Vergleich zu WiFi-Lösungen oder öffentlichen 5G-Netzen mit ihren Rückfalloptionen auf LTE-, 3G- und 2G-Technologien bieten die Campusnetze auch eine deutlich höhere Sicherheit. Dazu tragen der in sich geschlossene Aufbau als Campuslösung, die zentralisierte Zugangskontrolle und Authentifizierung über SIM beziehungsweise eSIM und der insgesamt hohe Sicherheitsstandard der 5G-Architektur bei.

Patientenversorgung in Echtzeit

Durch die zahlreichen Vorteile sind Private-5G-Netze auch prädestiniert für den Einsatz im Gesundheitssektor, in dem ein steigendes Datenvolumen etwa durch den Einsatz von KI- und Big-Data-Lösungen oder umfangreiche Informationen aus der elektronischen Patientenakte anfällt. Es betrifft gleichermaßen Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen und Rehakliniken oder Seniorenresidenzen.

Datenübertragung

Private 5G-Netze im Gesundheitswesen

Herkömmliche Infrastrukturen mit LAN- und WiFi-Netzwerken kommen aufgrund des erforderlichen Datenverkehrs schnell an ihre Grenzen. So sind moderne medizinische Geräte auf höhere Bandbreiten und kurze Antwortzeiten angewiesen, sie hängen quasi von Datenauswertungen und Reaktionen in Echtzeit ab. 5G bietet hier zum Beispiel die Möglichkeit, Daten vom CT oder MRT in Echtzeit mit hoher Bandbreite ins OP-Zentrum zu übermitteln und damit die Operationsvorbereitung optimal zu unterstützen. Prinzipiell nutzbar sind 5G-Netze für die Datenübertragung in Bereichen wie Telemedizin, Radiologie oder Onkologie. Ist es einem Arzt nicht möglich, seinen Arbeitsplatz zu verlassen, kann er sich über 5G direkt in den OP-Saal zuschalten.

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Überwachung von Patienten auch über große Entfernungen hinweg auf einem Campusgelände. Vernetzte medizinische Geräte können Gesundheitsparameter wie Herzfrequenz, Blutdruck oder Blutzucker erfassen und in Echtzeit mithilfe von mobilen Geräten zur Analyse übermitteln. Ärzte sind damit in der Lage, bei kritischen Werten schnell einzugreifen und notwendige Behandlungen unverzüglich einzuleiten. Im Gesundheitswesen kann mit 5G die Versorgung von Patienten damit deutlich verbessert werden.

Natürlich ist der Aufbau eines Private-5G-Netzes auch mit Kosten verbunden. Die Lizenzkosten für die Beantragung eines Campusnetzes fallen dabei weniger ins Gewicht, allerdings sind die notwendigen Investitionen in die Netzwerkinfrastruktur zu berücksichtigen. Vielfach unbeachtet bleibt dabei, dass für die Realisierung von privaten 5G-Netzen sowohl nationale als auch europäische Fördermittel zur Verfügung stehen. Dienstleister wie NTT Data übernehmen nicht nur die Planung, den Aufbau und den Betrieb hochperformanter Private-5G-Netze, sie bieten Unternehmen und Organisationen auch Unterstützung bei der Beantragung von Frequenzen und Fördermitteln.

5G als Ergänzung zu WiFi

Gegenüber einem klassischen WiFi bietet 5G weitreichende Vorteile, vor allem hinsichtlich der kompletten Abdeckung eines Campusgeländes. Bei WiFi existieren Bereiche ohne ausreichende Signalstärke oder auch mit totem Funkbereich, sodass etwa ortsveränderliche medizinische Produkte oder auch Betten nicht überall erfasst werden. 5G hingegen unterstützt auch ein „Track and Trace“ von Geräten im Krankenhaus: Intelligente und vernetzte Geräte können ihren Standort und den Status übermitteln. So lassen sich die Verfügbarkeit oder der Akku-Ladezustand remote ermitteln, um unnötige manuelle Überprüfungen zu vermeiden und Prozesse zu optimieren.

Das heißt aber nicht, dass 5G bestehende WiFi-Netze ersetzen muss, sondern vielmehr optimal ergänzen kann. So werden vor allem WiFi 6 und 5G dank der in der Standardisierung vorgesehenen Interoperabilität koexistieren. Auf mittlere Sicht wird WiFi auch verstärkt als Zugangsnetz zu einem 5G-Netz fungieren, also Teil einer übergreifenden 5G-Infrastruktur werden. Ein 5G-Hintergrundnetzwerk, das eine größere Abdeckung bietet, wird dabei Informationen von den WiFi Access Points erhalten, die mit den einzelnen medizinischen Geräten vernetzt sind.

Generell empfiehlt sich 5G für die Echtzeitkommunikation bei sensiblen, kritischen Daten, die ein hohes Sicherheitsniveau erfordern. Drastisch formuliert kann man einen OP-Roboter wohl kaum einem WLAN anvertrauen. Bei einem Roboter, der drahtlos über ein 5G-Netz gesteuert wird, sind die Performance und Sicherheit auf dem gleichen Level wie bei einem Kabeleinsatz, aber der Aufwand für eine stationäre Verkabelung entfällt. Für eher unkritische Szenarien wie etwa die Nutzung von Office-Anwendungen ist hingegen der Wireless-Bereich durchaus ausreichend.

Die Grenzen von Glasfaser und öffentlichen 5G-Netzen

Eine Frage könnte aber lauten: Gibt es auch eine Alternative zum Private-5G-Einsatz? Dabei kommt unweigerlich Glasfaser ins Spiel. Allerdings greift hier das Bestandsschutz-Problem der Krankenhäuser bei baulichen Veränderungen wie Wand- und Deckendurchbrüchen oder der Auflösung von Brandabschottungen, die bei der Verlegung von Glasfaser vonnöten sind. Im Unterschied dazu kann mit einer Private-5G-Infrastruktur ein Campus an den Gebäudeenden bestrahlt werden – und zwar auch mit der Anbindung von stromführenden Access Points. So kann eine Kommunikation über WiFi und 5G erfolgen, ohne dass die Gefahr besteht, den Bestandsschutz zu verlieren.

Eine weitere Alternative zu Private 5G wäre die Nutzung eines öffentlichen 5G-Netzes der Mobilfunkanbieter. Aus Sicht der Netzbetreiber stellen bereits sogenannte Network Slices eines 5G-Netzes, also reservierte virtuelle Netzabschnitte, ein privates 5G dar. Allerdings kann es dabei bei einer Überlastung des Netzes auch zu einer Beeinträchtigung des privaten Bereichs kommen. Außerdem liegen nur komplett eigenständige Private-5G-Netze unter der vollständigen Hoheit und Kontrolle des Nutzers. Beim Network Slicing bestehen immer Abhängigkeiten vom externen Anbieter, die auch unter Sicherheitsaspekten kritisch sein können.

Insgesamt betrachtet ist das Interesse am Aufbau von Private-5G-Netzen in letzter Zeit deutlich gestiegen. Dazu beigetragen hat die zunehmende Verfügbarkeit von 5G-fähigen Endgeräten. Auch viele Anbieter von Krankenkasseninformationssystemen passen derzeit ihre Lösungen an die Verwendung in Private-5G-Netzen an. Im Zuge dessen sollten auch Krankenhäuser den neuen Trend nicht ignorieren, denn auf mittlere Sicht wird am Aufbau eines Private-5G-Netzes kein Weg vorbeiführen. Allein schon die steigenden Datenmengen lassen Krankenhäusern hier keine Wahl. Ein wesentlicher Aspekt darf ohnehin nie vergessen werden: Ein 5G-Netz stellt letztlich die Basistechnologie für die Digitalisierung und Modernisierung von Prozessen bereit, die auch die Zukunft des Gesundheitswesens maßgeblich bestimmen werden.

Michael Marquardt ist Senior Enterprise Architect bei NTT DATA in Deutschland, Marcus Giehrl arbeitet als Practice Director – Innovations and Smart Technologies bei NTT DATA in Deutschland.

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