Vad är skillnaden mellan icke-fristående (NSA) och fristående (SA) 5G-nätverk inom området automatisering?
Ludger Boeggering
Ur ett tekniskt perspektiv, baserat på information från 3GPP, ligger skillnaden i kontrolllogiken. Icke-fristående (NSA) 5G-nätverk måste använda 4G/LTE-infrastruktur för att hantera kommunikation, medan fristående (SA) 5G-nätverk representerar en fullständig implementering av 5G-teknik.
Ur ett användarperspektiv betyder det att SA-baserade privata 5G-nätverk (icke-offentliga nätverk, förkortat NPN) är mer strömlinjeformade och kräver mindre ansträngning.
Ur ett applikationsperspektiv kan SA-nätverk stödja högre tillgänglighet och tillförlitlighet samtidigt som cykeltiderna minskar, särskilt i samband med NPN.
Vilka industriella applikationer kan dra nytta av 5G-teknik?
Ludger Boeggering
Per definition omfattar 5G flera tekniker inklusive eMBB, uRLLC, eMTC och RedCap, vilket möjliggör stöd för ett brett utbud av applikationer.
Till exempel kan förutsägande underhåll, miljöövervakning, service och konfiguration, anslutna verktyg och säkra anslutna arbetare dra nytta av de funktioner som definieras inom eMTC och RedCap. eMTC är redan kompatibel med LTE-M och NB-IoT, medan 3GPP fortsätter att utveckla 5G-teknikapplikationer.
Dessutom kan industriella monteringslösningar, processautomatiseringskontroll, mänskliga-maskingränssnitt (HMI), assistans med förstärkt verklighet, fabrikslogistik, mobila robotar, samarbetsrobotar och AGV:er dra nytta av RedCap- och uRLLC-funktioner. På dessa domäner är de viktigaste kraven tillförlitliga svarstider, tillräcklig bandbredd och kostnadseffektiva produkter-.
Under de kommande åren kommer 5G-teknik att användas inom alla relevanta vertikala industrier, inklusive tillverkning (maskiner, flyg, fordon, halvledare), kemi och petrokemi, läkemedel, olja och gas, energi och allmännyttiga tjänster samt vatten- och avloppsvattenrening. Detta antagande beror inte bara på själva tekniken utan också på regelverk och användningen av dedikerat spektrum.
Hur uppnår 5G-tekniken EVM-prestanda i-instrumentklass inom industriell automation? (Hur tar 5G-teknik emot signaler för att förbättra prestandan i termer av felvektorstorlek i industriell automation?)
Ludger Boeggering
Först måste vi överväga egenskaperna som skiljer 5G-tekniken från tidigare generationer.
I applikationer som kräver hög tillförlitlighet och tillgänglighet är låg latens avgörande. Jämfört med tidigare mobilnätsgenerationer är 5G-tekniken designad för att avsevärt minska latens och förbättra tillgängligheten.
5G-tekniken stöder nätverksdelning, vilket möjliggör tillhandahållande av skräddarsydda virtuella nätverk som är skräddarsydda för specifika applikations- eller tjänstekrav. Följaktligen kan industriell automation komma åt dedikerade skivor som är optimerade för dess speciella behov samtidigt som den säkerställer hög tillförlitlighet och prestanda.
Edge computing kommer att bli allt viktigare i framtiden. 5G-nätverk möjliggör edge computing för att behandla data närmare enheter och sensorer. Detta minskar tiden och energin som krävs för att överföra data till fjärrdatacenter, vilket förkortar svarstiderna och förbättrar prestanda i industriella automationsprocesser.
Sist men inte minst stöder 5G-tekniken mMTC, vilket gör att ett enormt antal enheter kan kommunicera samtidigt. Inom industriell automation innebär detta att tillåta stora mängder sensorer, ställdon och enheter inom samma nätverk att interagera med varandra. Detta ökar den totala effektiviteten avsevärt, både när det gäller utnyttjande och investeringar.
Hur minskar 5G-tekniken inom automation maskinens stilleståndstid, eliminerar fel, förbättrar materialspårbarheten och låter anställda fokusera på uppgifter som kräver komplexa manuella färdigheter?
Ludger Boeggering
5G-tekniken i sig har begränsad direkt inverkan på dessa parametrar. Nyckeln ligger i att implementera det som en del av ett integrerat system. 5G möjliggör säkra kommunikationsmiljöer som använder tilldelat spektrum. Trådlösa-baserade lösningar integreras också lättare och mer flexibelt i industriella miljöer.
Tekniken möjliggör därför mer målinriktad insamling och analys av processdata. Med dessa möjligheter kan företag etablera digitala tvillingsystem och/eller säkerställa tillförlitlig tillståndsövervakning för att implementera förebyggande åtgärder när som helst.
Genom att utnyttja den här tekniken effektivt kan företag på ett tillförlitligt sätt utföra olika processer och etablera flexibla "som-en-tjänst"-modeller. Detta minimerar stilleståndstiden till ett absolut minimum, förhindrar produktionsfel och säkerställer en riktad allokering av personal och material.
Hur påskyndar 5G digitaliseringen och möjliggör energibesparingar?
Ludger Boeggering
5G-teknik representerar en annan avgörande hörnsten för att hantera digitaliseringsutmaningar. I grunden underlättar denna teknik snabbare automatisering och driver företag mot större flexibilitet. Dess nyckelegenskaper inkluderar tillgänglighet och tillförlitlighet.
Vilka utmaningar och begränsningar kan uppstå när man använder 5G i industriell automation?
Ludger Boeggering
Jag skulle först vilja betona att tekniska framsteg oundvikligen ger upphov till applikationsspecifika-utmaningar. Styrkan och begränsningarna hos 5G är oskiljaktiga. Till exempel kräver tid-kritiska applikationer som kräver svarstider på millisekunder eller till och med mikrosekunder fortfarande trådbundna anslutningar. För närvarande har ingen investerat betydande resurser för att utveckla motsvarande 5G-lösningar för sådana scenarier.
Även i framtiden kommer industriella automationsmiljöer att ha samexisterande teknologier. Det finns ingen universell lösning.
Om du fortfarande vill dra nytta av flexibilitet och fördelar som oberoende, säker zontäckning som liknar campusnätverk, måste du etablera motsvarande infrastruktur, vilket kräver initiala investeringar.
Den första utmaningen att övervinna när man använder 5G-teknik inom industriell automation ligger i att hantera förväntningarna. Fler infrastrukturlösningar-kommer att dyka upp i framtiden, och små-implementeringar kommer också att bli möjliga.
Dessutom bör samma infrastruktur användas för så många applikationsscenarier som möjligt, och därigenom maximera fördelarna för användarna. Utformningen av nätverksinfrastruktur måste fullt ut ta hänsyn till dessa olika krav, och leverantörer måste tillhandahålla lämplig utrustning.
En kritisk aspekt av att implementera 5G-teknik i automationsmiljöer är spårbarhet från slut-till-slut. Operatörer eller integratörer som använder 5G-lösningar måste alltid kunna analysera varje del av kommunikationsinfrastrukturen för att snabbt identifiera fel och återställa normal drift.
Vilka distinkta frekvensband använder 5G-tekniken för industriell automation? Vilka är de respektive fördelarna med dessa band?
Ludger Boeggering
Den här frågan är ganska bred, så jag ska ta upp den ur ett tillämpningsperspektiv. För scenarier som prediktivt underhåll eller miljöövervakning ligger fokus på djup täckning, hög abonnentdensitet och enkel integration med befintlig infrastruktur. Det handlar i första hand om att använda traditionella band från offentliga nätleverantörer.
I andra scenarier, som processautomatisering och appar med stöd för förstärkt verklighet-, är tillgänglighet och tillförlitlighet av största vikt. I dessa fall spelar fördelarna med privata nätverk-inklusive datasäkerhet-en stor roll. Sådana anläggningar kan använda mellanbandet- från 3,xx till 4,xx GHz, där tillsynsmyndigheter i åratal har beviljat licenser för lokal användning under relativt attraktiva villkor.