Может ли производство стать беспроводным в мире 5G / Wi-Fi 6?

С появлением в последнее время решений Wi-Fi 6, запуском пилотных проектов 5G и новой политикой совместного использования лицензионного спектра многие задаются вопросом:может ли производство пойти дальше по пути беспроводной связи? Короткий ответ:да. Длинный ответ заключается в том, что существует множество нюансов и сложностей, связанных с тем, «когда», «как» и «какой ценой» внедрение беспроводной связи на производстве.

Во-первых, обрабатывающая промышленность полагается на оборудование с ожидаемым жизненным циклом не менее 10-15 лет. Приблизительно 80 процентов текущих заводских подключений является проводным. Хотя есть возможность перейти с Wi-Fi на Wi-Fi 6 и обеспечить обратную совместимость, 5G не так прост. Следовательно, обновления 5G будут происходить в течение длительного периода по мере обновления или замены инвестиций в технологии. Пользовательское оборудование 5G для заводов пока недоступно, поскольку рынок находится на ранней стадии развития, а стандарты все еще развиваются.

Для заводов ключевые варианты использования включают в себя мобильную рабочую силу, Remote Expert, связанный с безопасностью производственного оборудования, отслеживание местоположения персонала, отслеживание местоположения активов, беспроводное оборудование для машин, автономные транспортные средства и мобильные машины, физическую безопасность, оптимизацию рабочего процесса и беспроводную чувствительность. Скорее всего, появятся другие варианты использования, связанные с робототехникой, AR / VR, цифровыми близнецами и т. Д.

Потребности для этих различных вариантов использования различаются с точки зрения детерминизма, задержки и пропускной способности. Одно из главных направлений в беспроводной связи - обеспечение возможностей низкой задержки, традиционно связанных с проводным подключением и определяемых IEEE 802.1Q. Чувствительные ко времени сети (TSN) или сверхнадежная связь с малой задержкой (URLLC) 5G привязаны к приложениям, требующим очень малой задержки от 1 до 10 миллисекунд (например, системам автоматизации и управления). Обеспечить минимальную задержку, обеспечиваемую TSN в 1 миллисекунду, очень сложно для беспроводных технологий. Такие организации, как 3GPP и 5G-ACIA, прилагают значительные усилия для реализации этой возможности.

Еще один фактор - географическое положение фабрики. 10 ведущих индустриальных стран постепенно переходят к определенному типу выделенного спектра, который мог бы удовлетворить промышленные и аналогичные вертикальные потребности. В Германии, например, компании могут делать ставки и защищать частный спектр LTE / 5G блоками по 10 МГц на 10-летний период с возможностью продления. В недавнем заявлении крупный немецкий автопроизводитель заявил, что он будет запускать собственную сеть 5G на своих заводах. Имея выделенный спектр, промышленные компании могут выбирать между сохранением полного контроля над своей сетью или привлечением поставщика услуг для внедрения и запуска 5G.

Другой вариант - совместно используемый спектр, например система Citizens Band Radio System (CBRS) в США. CBRS имеет три уровня пользователей:действующие операторы, лицензии на приоритетный доступ (PAL) и доступ с общей авторизацией (GAA). Обратите внимание, что CBRS используется совместно, поэтому существует вероятность прерывания обслуживания / спектра со стороны действующих операторов (ВМС США) или пользователей PAL, если вы являетесь GAA. Более того, создание сети 5G требует вложений в новые радиомодули (NR), сетевые карты (NIC) и оконечное оборудование или адаптеры сетевого оборудования.

«Когда» развертывание беспроводной связи зависит от варианта (-ов) использования и потребностей сети, а также от стоимости владения и доступности спектра или сервисов SP для поддержки требований QoS в качестве «сегмента» сети 5G или выделенного спектра 5G.

Для производителей среда с множественным доступом, то есть среда, сочетающая проводную связь, Bluetooth, LoRa, Wi-Fi, Wi-Fi 6, LTE и 5G, вероятно, будет лучшим вариантом. Каждый из них предлагает отличительные преимущества в зависимости от потребностей и желаемого уровня контроля. Сегодня фабрики имеют множественный доступ, и в будущем они будут использовать множество вариантов подключения.

Строить или покупать?

Помимо этого, производители столкнутся с центральным вопросом о том, как развернуть 5G. Это вариант классического решения «построить или купить»:должен ли производитель обеспечить свой собственный выделенный спектр, а затем построить и запустить частную сеть 5G? Или следует сотрудничать с поставщиком услуг, который может предложить компании свой выделенный «кусок» спектра вместе с услугами по развертыванию, эксплуатации и поддержке сети?

Больший контроль - главное преимущество построения и обслуживания частной сети. Среди недостатков:крутая кривая обучения персонала работе с сетью 5G и головная боль при решении любых возникающих проблем; потенциально более высокая стоимость оборудования 5G с выделенным спектром; и, скорее всего, более медленный доступ к новейшим и лучшим функциям по сравнению с массовым оборудованием 5G. С другой стороны, передача на аутсорсинг поставщику услуг обеспечит доступ к новейшим технологиям, снимая при этом бремя повседневного управления, но за счет потери контроля над сетью.

Для производителей наилучшее «как» будет зависеть от предполагаемых вариантов использования. Для большинства наилучшим вариантом может быть среда с множественным доступом в сочетании с гибридным подходом к сети 5G. При любом развертывании необходимо учитывать очень разные затраты и проблемы контроля.

Расходы, которые следует учитывать

Когда дело доходит до инвестиций в 5G и / или Wi-Fi 6, может возникнуть вопрос «что важнее всего?» головоломка. Как отмечалось ранее, большинство производителей используют производственные цеха с преимущественно проводным оборудованием. Копирование и замена или переоборудование на беспроводную связь будет сложной задачей, а также вызовом для команды OT. Тем не менее, может быть сложно оправдать инвестиции в передовые технологии, такие как 5G, когда эти инновации невозможно использовать в небольшом оборудовании или вообще без него.

Хотя мы прогнозируем, что производители в конечном итоге перейдут на беспроводную связь, мы считаем, что каждой компании необходимо будет разработать долгосрочную дорожную карту того, как она этого добьется. Это похоже на подход, который мы использовали в Cisco. У нас есть постоянно развивающаяся дорожная карта, чтобы гарантировать, что наши клиенты могут делать сетевые инвестиции, которые являются безопасными и готовыми к будущему. Дорожная карта может перенести вас с сегодняшнего дня на 5G и далее, помогая открывать большую ценность на этом пути.

Дополнительные сведения о тенденциях в области беспроводной связи и различных этапах внедрения технологий см. В нашем новом техническом документе «Технологии Wi-Fi 6 и Private LTE / 5G и бизнес-модели в промышленном IoT» или в кратком изложении, чтобы узнать больше!