Vernetzte Baustelle

Autonome Edge-Infrastruktur
für intelligente Baumaschinen

März 2026

Die Herausforderung

Heute

Baumaschinen arbeiten isoliert
Daten fließen ungefiltert in die Cloud
Kein Netz = kein Betrieb
Abhängigkeit von einzelnen Cloud-Anbietern
Keine lokale KI-Verarbeitung

Ziel

Maschinen kommunizieren untereinander
Daten werden lokal verarbeitet
Betrieb auch ohne Internet
Offene Standards, mehrere Anbieter möglich
KI-gestützte Echtzeit-Entscheidungen

Das Kernproblem: Ende-zu-Ende-Pfad

Baumaschine
Kamera • Sensoren • Steuerung → Mobilfunknetz
Unterbruch? Bandbreite? → Cloud-RZ
Latenz? Lock-in? Kosten?

„Unterbruch und mangelnde Bandbreite im End-to-End-Pfad ist das Problem für lokale Baustellen und Cloud-Applikationen.“

Unsere Lösung: Die Intelligenz kommt auf die Baustelle.

Baumaschine → Lokales Edge-RZ
Verarbeitung vor Ort → nur Ergebnisse → Zentrale

Referenzarchitektur: Das digitale Baustellen-Gehirn

Baumaschinen & Sensoren

Bagger
OPC UA Kran
OPC UA Radlader
OPC UA Kameras
RTSP IoT-Sensoren
LoRa + MQTT

↓ WiFi 6E Mesh / Richtfunk / LoRaWAN ↓

Edge-Rechenzentrum (Container)

KI-Inferenz
NVIDIA CUDA / TensorRT Datenverarbeitung
Kubernetes Speicher
NVMe / Ceph

↓ Öffentliches 5G / Satellit / Glasfaser ↓

Zentrale (nur aggregierte Daten)

Zentrale
Dashboards • Planung • Flotten-Management

Datenflüsse auf der Baustelle

Von der Maschine zum Edge — und zurück

Datentyp	Richtung	Bandbreite	Latenz	Netzwerk
Kameradaten (HD/4K)	Maschine → Edge	5–25 Mbit/s	< 100 ms	WiFi 6E Mesh
LiDAR / 3D-Scan	Maschine → Edge	10–100 Mbit/s	< 50 ms	WiFi 6E / Richtfunk
Sensordaten	Sensor → Edge	1–100 kbit/s	< 1 s	LoRaWAN + MQTT
Steuerbefehle	Edge → Maschine	1–10 kbit/s	< 10 ms	WiFi 6E / OPC UA
Aggregierte Reports	Edge → Zentrale	1–10 Mbit/s	unkritisch	Öffentl. 5G / Satellit / Glasfaser

Schlüsseleffekt: ~95% der Rohdaten bleiben auf der Baustelle. Das Edge-RZ verarbeitet sie lokal zu Ergebnissen. Nur aggregierte Daten verlassen den Edge-Knoten — das reduziert die Backhaul-Bandbreite drastisch.

KI auf der Baustelle

Von der Assistenz zur Autonomie — Edge-Inferenz in Echtzeit

Heute — produktionsreif

▮ Objekterkennung
Personen, Fahrzeuge, Hindernisse

▮ Prädiktive Wartung
Vibration, Verschleiß, Temperatur

▮ Kollisionsvermeidung
Autonome Sicherheitsstopps

▮ Baufortschritt
3D-Scan Soll-Ist-Vergleich

▮ Gefahrenzonen
Helmkontrolle, Zutritt

▮ Materialerkennung
Sortierung, Qualitätskontrolle

Zukunft — zunehmend autonom

▮ Autonomes Fahren
GPS-geführte Radlader, Muldenkipper

▮ Autonomes Graben
Aushub nach digitalem Geländemodell

▮ Schwarmkoordination
Maschinen planen Routen untereinander

▮ Drohnen-Vermessung
Autonomer Tages-Scan, KI-Abgleich

Edge-Hardware

DGX Spark 128 GB • Desktop

Jetson Orin 64 GB • Embedded

MI300X 192 GB • Alternative

Software-Stack

CUDA + TensorRT Empfohlen

Triton Multi-Modell Serving

PyTorch ONNX • Framework-neutral

ROCm Open Source • AMD

Edge-Rechenzentrum im 40ft Container

Container-Layout

Bereich	Inhalt	Fläche
Compute	2–4 GPU-Server (19"-Rack)	~8 m²
Netzwerk	Switches, Firewall, WiFi-Controller	~3 m²
Strom	USV, Wechselrichter	~4 m²
Kühlung	Klimaanlage + Staubfilter	~3 m²
Batterie	LiFePO4-Speicher	~6 m²
Zugang	Wartung, Monitoring	~4 m²

40ft Container: 12,0 × 2,4 m = 28,8 m²

Leistungsbedarf

Komponente	Leistung
2× GPU-Server	2–4 kW
Netzwerk	0,5–1 kW
Speicher	0,3–0,5 kW
Kühlung	2–4 kW
Gesamt-Dauerlast	5–10 kW

Server-Hardware: NVIDIA DGX, Supermicro, Dell PowerEdge, HPE ProLiant, Lenovo ThinkSystem, Advantech/Kontron (ruggedized)

Maschinensteuerung mit OPC UA

Offener Industrie-Standard — läuft über WiFi, 5G, Ethernet oder Satellit

Steuerungszyklus

1 Maschine meldet
Position, Last, Drehzahl

→

2 Edge-RZ + KI
Analyse & Entscheidung

→

3 Steuerbefehl
Geschwindigkeit, Stopp

→

4 Ausführung
Bestätigung

WiFi 6E Standard

2–10 ms Latenz
Mobile Maschinen auf der Baustelle

Ethernet + TSN

< 1 ms Latenz
Feste Anlagen, Roboter (verkabelt)

5G URLLC

1–5 ms Latenz
Großbaustelle mit 5G-Lizenz

Protokoll-Stack (parallel)

OPC UA Maschinensteuerung

MQTT Ereignis-Meldungen

LoRaWAN Sensor-Telemetrie

CAN-Bus Legacy → Gateway

„Liebherr-Mobilbagger A918 — Bauen-4.0, vertikale Datenintegration mittels OPC UA.“ — Liebherr / Fraunhofer

▮ Notaus immer hardverdrahtet (ISO 13849)

Lokales Baustellennetz: Unsere Empfehlung

Lizenzfrei, sofort einsetzbar, weltweit — keine Behörde, kein Warten

Technologie	Reichweite	Bandbreite	Lizenz?	Einsatz
WiFi 6E/7 Outdoor-Mesh Primär	bis 1 km (Mesh-Kette)	bis 9 Gbit/s	Nein	HD-Video, LiDAR, Maschinensteuerung
60-GHz-Richtfunk	bis 20 km	bis 10 Gbit/s	Nein	Backbone zwischen Bauabschnitten / Containern
LoRaWAN	bis 15 km	0,3–50 kbit/s	Nein (ISM)	Sensoren, GPS, Telemetrie — auch als Notfall-Kanal

Warum kein privates 5G als Standard? Private 5G-Lizenzen sind in den meisten Ländern standortgebunden — pro Baustelle ein neuer Antrag (DE: 6 Wochen, ~4.600 EUR). Für ein Bauunternehmen mit vielen wechselnden Standorten ist das unpraktisch. WiFi 6E/7 Mesh + Richtfunk liefern vergleichbare Bandbreite — ohne jede Genehmigung.

Wann lohnt sich privates 5G?

Nur unter bestimmten Voraussetzungen sinnvoll

	WiFi 6E Mesh + Richtfunk Standard	Privates 5G Campus-Netz
Baustellengröße	Klein bis mittel (< 2 km²)	Sehr groß (> 2 km², z.B. Tunnel, Autobahn)
Laufzeit	Wochen bis Jahre	> 2 Jahre (Lizenzaufwand lohnt sich)
Maschinen	< 50 gleichzeitige Geräte	> 50 Geräte, hohe Dichte
Land	Überall	USA (CBRS — lizenzfrei!) oder DE (mit Vorlauf)
Latenz	< 10 ms (WiFi 6E reicht meist)	< 1 ms (URLLC für Safety-Critical)
Lizenzaufwand	Keiner	DE: 6 Wochen + ~4.600 EUR pro Standort
Mobilität	Sofort umziehbar	Neue Lizenz pro Standort (außer USA)

Fazit: Privates 5G ist die Premium-Option für sehr große, langfristige Baustellen oder safety-critical Steuerung. Für den Regelbetrieb ist WiFi 6E Mesh + Richtfunk die pragmatische Wahl — schneller, billiger, weltweit einsetzbar.

5G — Zukunftssicher?

Generation	Start	Abschaltung	Lebensdauer	Status
2G (GSM)	1991	2028	37 Jahre	Noch aktiv
3G (UMTS)	2000	2021	21 Jahre	Abgeschaltet
4G (LTE)	2010	—	16+ Jahre	Aktiv
5G (NR)	2019	—	Erst 7 Jahre alt!	Standard — gerade erst am Anfang
6G	~2030	—	—	Nicht standardisiert

20–37

Jahre Lebensdauer
pro Generation

Jahre alt ist 5G
(von mind. 20+)

2040+

Garantierte
5G-Verfügbarkeit

Fazit: 5G ist erst 7 Jahre alt — keine Generation wurde nach so kurzer Zeit abgeschaltet. 3G lief 21 Jahre, 2G sogar 37 Jahre. 5G wird mindestens bis 2040 laufen. 6G ergänzt 5G, ersetzt es nicht. Öffentliches 5G als Backhaul ist eine sichere Langzeit-Investition.

Exkurs: 5G-Regulierung nach Land

Falls privates 5G doch gewünscht — so sieht die Rechtslage aus

Land	Modell	Lizenz pro Standort?	Umzug	Bewertung
USA	CBRS GAA (3,5 GHz) — keine Lizenz nötig	Nein	Gerät beim SAS umregistrieren (Minuten)	Ideal
Deutschland	BNetzA Campuslizenz (3,7–3,8 GHz)	Ja (standortgebunden)	Neuer Antrag, ~6 Wochen, ~4.600 EUR	Aufwendig
Australien	ACMA Apparatus Licence (3,8 GHz)	Ja	Neue Lizenz pro Standort	Aufwendig
China	Nur über Telko-Partner (Unicom/Mobile/Telecom)	Entfällt	Network Slicing des Betreibers	– Kein eigenes Netz

EConoM-Projekt (Fraunhofer + HOCHTIEF, 2023–2024): Hat nomadische 5G-Campusnetze auf Baustellen getestet. Ergebnis: technisch machbar, regulatorisch die größte Hürde. Ein nomadisches Lizenzmodell wird erst für 6G standardisiert.

Open-Source 5G: Kein Vendor-Lock-in

So sieht ein herstellerunabhängiges privates 5G-Netz aus

Open-Source 5G Stack

Open5GS
5G Core
Das Gehirn: Authentifizierung,
Routing, Datenpriorisierung

OpenAirInterface + SDR
5G RAN (Basisstation)
Software + Funkmodul (USRP)
= eine Basisstation

Eigenes 5G-Netz
Kein Vendor-Lock-in
Alles Open Source,
jede Komponente austauschbar

Schicht	Was ist das?	Proprietär	Open Source
5G Core	Gehirn des Netzes — entscheidet wer rein darf, wohin Daten fließen, was Vorrang hat	Azure / Nokia	Open5GS / Free5GC
5G RAN (Basisstation)	Funkseite — Software + Funkmodul zusammen bilden die Basisstation, die das Signal zu den Maschinen sendet	Nokia / Ericsson (alles aus einer Hand)	OpenAirInterface (SW) + USRP SDR (HW)
SIM	Identitätsverwaltung — welche Geräte dürfen ins Netz, Verschlüsselung	Anbieter-Portal	Open5GS HSS/UDM
Plattform	Betriebsumgebung — auf welcher Hardware und Software läuft alles	Azure Stack Edge	Kubernetes + Linux

Referenzprojekte

EConoM
Fraunhofer + HOCHTIEF
Open5GCore + OpenRAN
Nomadisch auf Baustellen

5G-Testnetze DE
TU Dresden, TU Kaiserslautern,
Fraunhofer FOKUS — alle auf
Open5GS + OAI

Kosten-Vergleich

Nokia/Ericsson
100.000–500.000 EUR Lizenz
+ jährliche Wartung

Open Source
~10.000 EUR Hardware (SDR)
+ eigenes Know-how

Anbindung an die Außenwelt

Redundant, ausfallsicher — automatisches Failover

Priorität	Technologie	Bandbreite	Verfügbarkeit	Einsatz
Primär	Öffentliches 5G / LTE	50–300 Mbit/s	Standortabhängig	Standard-Backhaul
Backup 1	Starlink (SpaceX)	50–200 Mbit/s	Überall	Sofort verfügbar, hohe Kapazität
Backup 2	Eutelsat OneWeb (EU)	10–50 Mbit/s	Überall	Europäische Diversifikation
Großbaustelle	Glasfaser	1–10 Gbit/s	Standortabhängig	Langfristige Baustellen (> 6 Monate)

Starlink SpaceX (USA)

+ 7.000+ Satelliten, zuverlässigste LEO-Konstellation
+ ~50 EUR/Monat, keine Langzeitverträge
+ 50–200 Mbit/s, einfache Selbstinstallation
– US-Anbieter, Abhängigkeit von SpaceX

Eutelsat OneWeb FR / UK

+ 650 LEO-Satelliten, europäischer Anbieter
+ IRIS² (EU-Flaggschiff, 10,5 Mrd. EUR) ab 2030
+ Diversifikation — zweite Quelle
– Geringere Kapazität, höhere Kosten/Mbit

Dual-Source

Beide parallel
= maximale
Ausfallsicherheit

Autonome Stromversorgung im 40ft Container

Dimensionierung

Komponente	Spezifikation
Dauerlast	5–10 kW
Solar (Dach)	10–15 kWp
Batterie	80–150 kWh (8–15h)
Generator	15–25 kW

Anbieter

TESVOLT (DE)	Batteriespeicher
Faber Infrastructure (DE)	Mobile Solar
xelectrix (AT)	Microgrids
Caterpillar / Atlas Copco	Generatoren

Alternativen zum Diesel

Technologie	Pro	Contra
H2-Brennstoffzelle	+ Emissionsfrei	– H2-Logistik
Methanol-BZ	+ Flüssig, transportabel	– Geringe Leistung
Erdgas/LPG	+ Sauberer, leiser	– Gaslogistik
HVO/Biodiesel	+ Bewährt, -90% CO2	– Lärm
Netzanschluss	+ Unbegrenzt	– Nicht immer verfügbar

Referenz: Q-Tainer (Rhomberg Sersa)

Validiertes Konzept — wir bauen darauf auf, ohne den Lock-in

Komponente	Q-Tainer	Unser Ansatz	Vorteil
Plattform	Microsoft Azure Stack Edge	Kubernetes (Open Source)	Kein Cloud-Lock-in
5G	Azure Private 5G Core	WiFi 6E Mesh (Standard) / 5G (optional)	Keine Lizenz nötig
KI	Azure ML	NVIDIA CUDA/TensorRT + PyTorch	Beste Performance
Hardware	nicht spezifiziert	NVIDIA DGX, Supermicro, Dell, HPE	Mehrere Lieferanten
Lock-in	Microsoft (Cloud + 5G + KI)	Jede Schicht einzeln austauschbar	Freiheit

Kernunterschied: Der Q-Tainer nutzt Azure Private 5G Core — das setzt eine Lizenz pro Standort voraus. Unser Ansatz nutzt lizenzfreies WiFi 6E Mesh als Standard und bietet privates 5G nur als optionales Upgrade für Großbaustellen an.

Vendor-Lock-in: Schicht für Schicht vermeidbar

Schicht	Empfehlung	Alternativen	Lock-in
GPU-Hardware	NVIDIA (DGX, A100, H100)	AMD Instinct (ROCm)	Diversifizierbar
GPU-Software	NVIDIA CUDA + TensorRT	ROCm, ONNX, SYCL	Vermeidbar
Server-HW	NVIDIA DGX, Supermicro	Dell, HPE, Lenovo, Kontron	Viele Anbieter
Lokales Netz	WiFi 6E Mesh + Richtfunk	Privates 5G (Großbaustelle)	Lizenzfrei
Container/OS	Kubernetes + Linux	K3s, Nomad	Open Source
Backhaul	Starlink + Eutelsat	SES O3b, IRIS² (2030)	Dual-Source
Maschinen	OPC UA	—	Offener Standard
Strom	TESVOLT, xelectrix	Faber, Caterpillar	Viele Anbieter

Skalierung nach Baustellengröße

	Klein (< 5 Maschinen)	Mittel (5–20)	Groß (> 20, langfristig)
Edge-Compute	1× Kompakt-GPU (DGX Spark / Jetson)	1–2 GPU-Server (20ft Container)	Multi-GPU-Cluster (40ft Container)
Lokales Netz	WiFi 6E + LoRaWAN	WiFi 6E Mesh + Richtfunk + LoRaWAN	Privates 5G + LoRaWAN
Kameras	2–5 Streams (WiFi)	5–20 Streams (WiFi Mesh)	20+ Streams (5G)
Steuerung	OPC UA über WiFi	OPC UA über WiFi Mesh	OPC UA über 5G (+ TSN für feste Anlagen)
Sensorik	LoRaWAN + MQTT	LoRaWAN + MQTT	LoRaWAN + MQTT
Backhaul	LTE / 5G	Öffentl. 5G + Satellit	Glasfaser + 5G + Satellit
Strom	Batterie + Solar	Solar + Generator + Batterie	Microgrid / Netzanschluss

Prinzip: Gleiche Software (Kubernetes, PyTorch, OPC UA). Hardware skaliert. Privates 5G erst ab Großbaustelle — darunter reicht WiFi 6E Mesh + Richtfunk.

Warum JRosum Engineering?

Unsere Kompetenz

KI & GPU-Systeme — NVIDIA CUDA, TensorRT, ROCm, Kubernetes auf GPU-Hardware
Netzwerk-Architektur — WiFi Mesh, Richtfunk, 5G, OPC UA, MQTT
Edge Computing — Container-Infrastruktur unter rauen Bedingungen
Herstellerunabhängig — Wir planen Lösungen, verkaufen keine Produkte

Unser Ansatz

Pragmatisch — WiFi Mesh statt 5G-Bürokratie
Evidenzbasiert — Jede Empfehlung durch Quellen belegt
Austauschbar — Jede Schicht einzeln wechselbar
End-to-End — Von der Maschine bis zum Microgrid

Nächste Schritte

Phase	Inhalt	Ergebnis
1. Workshop	Anforderungsanalyse, Use-Case-Priorisierung, Referenz-Baustelle definieren	Lastenheft
2. Proof of Concept	Edge-Knoten aufbauen, 2–3 Maschinen anbinden, WiFi Mesh testen	Funktionsnachweis
3. Pilotprojekt	Reale Baustelle, vollständiger Stack, 3–6 Monate	Betriebserfahrung
4. Rollout	Standardisierung, Fleet Management, Skalierung	Produkt

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JRosum Engineering — Intelligente Infrastruktur für die Baustelle der Zukunft