Новая область беспроводной связи в промышленной автоматизации

5G RadioDot от Ericsson

С середины 1990-х годов промышленные коммуникационные технологии все больше ориентируются на основные технологии. Эти основные решения - частично адаптированные - были включены в задачи автоматизации в обрабатывающей промышленности. «Примеры этого включают технологии Ethernet и WLAN, а также промышленные ПК», - говорит Александр Буфалино, вице-президент по маркетингу, Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.

Одной из причин этой тенденции является эффект масштаба, который может быть достигнут, например, за счет использования стандартных технологий ИТ и офисной среды, позволяющих отказаться от более экономичного оборудования, такого как микросхемы и устройства. Другая причина заключается в том, что основные технологии поддерживаются огромным количеством исследователей и разработчиков, которые обеспечивают технические характеристики, которые невозможно удовлетворить потребностям отдельной отрасли.

Похожая ситуация и с технологией мобильной связи. Он берет свое начало от ИКТ (информационных и коммуникационных технологий) и использовался в процессе своего развития, сначала для голосовой связи, а затем все чаще и чаще для передачи данных. Сегодня эта технология ориентирована на быструю беспроводную передачу данных не только локально, но и в сочетании с Интернетом, это действительно глобальная коммуникационная сеть, которую можно использовать практически из любой точки мира.

Успех в некритическом мониторинге

Индустрия промышленной автоматизации (IA) также пыталась использовать сотовые технологии (2G, Edge, 3G, LTE и другие) для своих приложений в течение последних 10-15 лет. Успешными приложениями были, в частности, некритические задачи мониторинга и удаленное обслуживание машин и установок.

Однако предыдущие поколения мобильных технологий были сосредоточены на вариантах использования мобильного широкополосного доступа для общедоступных пользователей смартфонов. Обработка критически важных сценариев использования автоматизации в мобильных сетях общего пользования предыдущих поколений сопряжена с рядом проблем, например, в области задержки, скорости передачи события и детерминизма - уверенности, с которой передается вышеупомянутое событие. Кроме того, прозрачность и диагностика мобильной связи по большей части не оправдали ожиданий IA.

С новым 5 ^th поколение технологий мобильной связи, 5G, сценарии промышленного использования и особенно сценарии использования промышленной автоматизации были сосредоточены на их особых требованиях к задержке, детерминированности и надежности коммуникационных решений. Технология 5G создается в несколько этапов, так называемые выпуски, которые разрабатываются и публикуются организацией по стандартизации 3GPP (партнерский проект третьего поколения - www.3gpp.org).

В настоящее время выпуск 15 опубликован как первый выпуск 5G. Релиз 16 близится к завершению, а Релизы 17 и 18 уже находятся в стадии планирования. Однако версия 15 является первой технологией 5G, появившейся на рынке, в которой используется новый метод радиосвязи по сравнению с 4G (LTE), называемый новым радио (NR). Благодаря этому - и многим другим нововведениям - Release 15 позволяет значительно увеличить скорость передачи данных, которая определяется как улучшенная мобильная широкополосная связь (eMBB).

Частные сети 5G

IA может извлечь выгоду из этих инноваций в нескольких приложениях. Однако особое внимание нужно будет уделить новым функциям, которые появятся в версиях 16 и 17. Нужно ли нам дольше сохранять терпение? Нет, потому что есть еще одна новинка, которая уже доступна в некоторых регионах мира и все чаще обсуждается в других регионах - в частных или негосударственных сетях 5G.

Частные сети - это выделенные сети для предприятий, предназначенные для удовлетворения конкретных потребностей соответствующего предприятия в производительности, надежности и безопасности. Частные сети 5G могут быть развернуты различными способами либо полностью изолированы от общедоступной сети, либо интегрированы в существующие сети операторов. Во многих странах, таких как Германия, органы, регулирующие использование спектра, создали возможности для использования технологии мобильной связи в отдельном спектре для работы частных сетей. Таким образом, помимо общедоступных сетей мобильной радиосвязи, доступны дополнительные частоты для обслуживания локальных приложений в отдельных сетях с той же технологией.

На этом фоне Phoenix Contact, Ericsson и Quectel совместно разработали и развернули первый промышленный маршрутизатор 5G для локальных промышленных приложений в частной сети 5G. Начав взаимодействие на ранней стадии, три компании смогли быстро разработать решение, обеспечивающее производительность коммерческого уровня в частных сетях 5G.

В результате сотрудничества Quectel, Phoenix Contact и Ericsson в лаборатории Ericsson были проведены обширные испытания на совместимость, чтобы гарантировать надежную коммерческую производительность маршрутизатора 5G. Кроме того, все три компании тесно сотрудничали, чтобы реализовать приложения Индустрии 4.0 с этой автономной частной сетью 5G. Благодаря нашим совместным усилиям мы упрощаем и без риска для наших клиентов развертывание проверенной в будущем современной непубличной сети 5G для IA.

Quectel - глобальный поставщик модулей сотовой связи и GNSS с широким портфелем продуктов, охватывающим 5G, LTE / LTE-A, NB-IoT / LTE-M, UMTS / HSPA (+), GSM / GPRS и GNSS. Как профессиональный разработчик технологий Интернета вещей и поставщик сотовых модулей, Quectel может предоставить комплексные услуги для модулей сотовой связи Интернета вещей. Продукты Quectel широко применяются в IoT / M2M, включая интеллектуальные платежи, телематику и транспорт, интеллектуальную энергетику, интеллектуальные города, безопасность, беспроводные шлюзы, промышленность, здравоохранение, сельское хозяйство и мониторинг окружающей среды.

Компания представила первые модули на базе 5G со своими модулями мобильной радиосвязи RG500Q / RG510Q / RM500Q / RM510Q на MWC 2019, которые используют текущий набор микросхем Qualcomm X55 и поддерживают 5G Release 15 как в NSA (не автономный), так и в SA (автономный). в одиночку), причем RG500Q / RM500Q поддерживает частоту менее 6 ГГц, а RG510Q / RM510Q поддерживает частоту менее 6 ГГц и mmWave.

Эрикссон в качестве сетевого поставщика является движущей силой развития технологий 5G. Помимо оборудования традиционных общедоступных сетей мобильной широкополосной связи операторов мобильной связи (MNO), Эрикссон сотрудничает с поставщиками услуг связи (CSP), чтобы реализовать весь потенциал 5G в контексте индустрии 4.0.

По этой причине Эрикссон разработал специализированные сетевые решения для частных сетей, например. г. индивидуальное решение для частных сетей Ericsson или компактное решение Ericsson Industry Connect. Чтобы максимально использовать опыт различных игроков на рынке ИКТ на рынке, Эрикссон предпочитает предлагать эти решения 5G совместно с операторами мобильных сетей для всей отрасли.

Phoenix Contact является мировым поставщиком компонентов, систем и решений в области электротехники, электроники и автоматизации. Обладая более чем 20-летним опытом в области беспроводной передачи данных, Phoenix Contact поставляет маршрутизаторы WLAN, Bluetooth и мобильные радиомаршрутизаторы для промышленного применения.

Последняя разработка компании Phoenix Contact в области мобильной связи - это маршрутизатор 5G, один из первых промышленных сотовых маршрутизаторов 5G на рынке. С помощью этого устройства промышленные приложения, такие как машины, средства управления и другое оборудование, могут быть подключены к сети 5G. В центре внимания этих устройств - интеграция различных приложений в частную инфраструктуру связи 5G с целью согласования промышленных приложений с точки зрения использования ресурсов, приоритета и поведения.

Преимущества технологии мобильной связи 5G

В отличие от предыдущих беспроводных решений, не поддерживающих 3GPP, которые могут использовать только все - в основном безлицензионные - радиодиапазоны с принципом максимальных усилий и которые должны в равной мере принимать потери производительности, когда радиочастотный спектр сильно занят, частное мобильное радио сеть позволяет спроектировать использование спектра в соответствии с потребностями предприятия.

Таким образом, сеть 5G может стать новой коммуникационной магистралью в промышленной автоматизации, позволяя одновременно обслуживать множество различных приложений. От отдельных датчиков до временно подключенных машин, мобильных инструментов и даже транспортных систем без водителя с видеокамерами высокого разрешения - все коммуникации являются беспроводными, высокопроизводительными, масштабируемыми и приоритетными.

Автор - Александр Буфалино, вице-президент по маркетингу, Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.