Nieuw gebied van draadloze communicatie in industriële automatisering

Sinds het midden van de jaren negentig zijn industriële communicatietechnologieën in toenemende mate gericht op reguliere technologieën. Deze mainstream oplossingen – deels aangepast – zijn opgenomen in de automatiseringstaken van de maakindustrie. Voorbeelden hiervan zijn Ethernet- en WLAN-technologie, maar ook de industriële pc, zegt Alexander Bufalino, VP marketing, Quectel Wireless Solutions Co.,Ltd.

Een reden voor deze trend zijn de schaalvoordelen die bijvoorbeeld behaald kunnen worden door gebruik te maken van standaardtechnologieën uit de IT- en kantooromgeving die het mogelijk maken terug te vallen op goedkopere hardware zoals chips en devices. Een andere reden is dat reguliere technologieën worden ondersteund door een enorm aantal onderzoekers en ontwikkelaars, die technische prestaties leveren die niet haalbaar zouden zijn om aan de behoeften van één enkele industrie te voldoen.

De situatie is vergelijkbaar met mobiele communicatietechnologie. Het is afkomstig uit de ICT (informatie- en communicatietechnologie) en is in zijn evolutie gebruikt, eerst voor spraakcommunicatie en later steeds meer voor datacommunicatie. Tegenwoordig richt deze technologie zich op snelle, draadloze datacommunicatie, niet alleen lokaal, maar in combinatie met internet is het een echt wereldwijd communicatienetwerk dat van bijna overal ter wereld kan worden gebruikt.

Succes in niet-kritieke monitoring

De industrie voor industriële automatisering (IA) heeft de afgelopen 10-15 jaar ook geprobeerd cellulaire technologieën (2G, Edge, 3G, LTE en andere) te gebruiken voor hun toepassingen. Succesvolle toepassingen zijn met name bij niet-kritieke bewakingstaken en bij onderhoud op afstand van machines en installaties.

De vorige generaties van mobiele technologie waren echter gericht op mobiele breedbandgebruiksscenario's voor de openbare smartphonegebruiker. Het omgaan met kritische automatiseringstoepassingen in eerdere generaties openbare mobiele netwerken brengt verschillende uitdagingen met zich mee, bijvoorbeeld op het gebied van latentie, de snelheid waarmee een gebeurtenis wordt doorgegeven en determinisme, de zekerheid waarmee de bovengenoemde gebeurtenis wordt doorgegeven. Bovendien voldeed de transparantie en diagnose van mobiele communicatie meestal niet aan de verwachtingen van IA.

Met de nieuwe 5 ^e generatie van mobiele communicatietechnologie, 5G, industriële use-cases en vooral industriële automatisering use-cases zijn onder de aandacht gebracht met hun speciale eisen ten aanzien van latentie, determinisme en betrouwbaarheid van de communicatie-oplossing. 5G-technologie wordt in verschillende stappen gemaakt, de zogenaamde releases die worden ontwikkeld en gepubliceerd door standaardisatieorganisatie 3GPP (het 3e generatie partnerschapsproject - www.3gpp.org).

Momenteel is Release 15 gepubliceerd als de eerste 5G-release. Release 16 nadert zijn voltooiing en releases 17 en 18 zijn al in de planning. Release 15 is echter de eerste 5G-technologie die op de markt verschijnt die een nieuwe radiocommunicatiemethode gebruikt in vergelijking met 4G (LTE), genaamd nieuwe radio (NR). Met deze – en vele andere innovaties – maakt Release 15 een aanzienlijk hogere datatransmissiesnelheid mogelijk, geïdentificeerd als verbeterde mobiele breedband (eMBB).

Privé 5G-netwerken

IA kan in enkele toepassingen profiteren van deze innovaties. Er zal echter speciale aandacht moeten worden besteed aan de nieuwe functies die met releases 16 en 17 zullen komen. Moeten we nog langer geduld hebben? Nee, want er is nog een nieuwigheid die in sommige regio's van de wereld al beschikbaar is en in andere regio's steeds meer wordt besproken:particuliere of niet-openbare 5G-netwerken.

Niet-openbare netwerken zijn speciale netwerken voor ondernemingen die zijn ontworpen om te voldoen aan de specifieke prestatie-, betrouwbaarheids- en beveiligingsbehoeften van de betreffende onderneming. 5G-privénetwerken kunnen op verschillende manieren worden ingezet, hetzij volledig geïsoleerd van het openbare netwerk, hetzij geïntegreerd in bestaande operatornetwerken. In veel landen, zoals Duitsland, hebben de spectrumregulerende autoriteiten mogelijkheden gecreëerd om mobiele communicatietechnologie in gescheiden spectrum te gebruiken voor de exploitatie van particuliere netwerken. Zo zijn er naast de openbare mobiele radionetwerken extra frequenties beschikbaar om lokale toepassingen in afzonderlijke netwerken met dezelfde technologie te bedienen.

Tegen deze achtergrond hebben Phoenix Contact, Ericsson en Quectel samengewerkt aan de ontwikkeling en implementatie van de eerste industriële 5G-router voor lokale industriële toepassingen in een particulier 5G-netwerk. Door in een vroeg stadium met elkaar te beginnen, hebben de drie bedrijven snel een oplossing kunnen ontwikkelen die commerciële prestaties levert via particuliere 5G-netwerken.

De samenwerking tussen Quectel, Phoenix Contact en Ericsson heeft geleid tot uitgebreide interoperabiliteitstests in het Ericsson-lab om de betrouwbare commerciële prestaties van de 5G-router te garanderen. Bovendien werkten alle drie de bedrijven nauw samen om Industrie 4.0-toepassingen mogelijk te maken met dit standalone 5G-privénetwerk. Door onze gezamenlijke inspanningen maken we het onze klanten gemakkelijk en zonder risico's om een ​​toekomstig bewezen, state-of-the-art 5G niet-openbaar netwerk voor IA te implementeren.

Quectel is een wereldwijde leverancier van mobiele en GNSS-modules, met een breed productportfolio dat 5G, LTE/LTE-A, NB-IoT/LTE-M, UMTS/HSPA(+), GSM/GPRS en GNSS omvat. Als professionele ontwikkelaar van IoT-technologie en leverancier van mobiele modules is Quectel in staat om one-stop-services te bieden voor IoT-cellulaire modules. Quectel-producten zijn op grote schaal toegepast in IoT/M2M, waaronder voor slimme betalingen, telematica en transport, slimme energie, slimme steden, beveiliging, draadloze gateways, industrie, gezondheidszorg, landbouw en milieumonitoring.

Het bedrijf lanceerde de eerste 5G-gebaseerde modules met zijn RG500Q/RG510Q/RM500Q/RM510Q mobiele radiomodules op MWC 2019, die de huidige X55-chipset van Qualcomm gebruiken en 5G Release 15 ondersteunen in zowel NSA (niet-stand-alone) als SA (stand-alone). alleen) modus, met RG500Q/RM500Q die sub-6GHz ondersteunt en RG510Q/RM510Q die sub-6GHz en mmWave ondersteunt.

Ericsson als netwerkleverancier is een kracht van de 5G-technologieontwikkeling. Naast het uitrusten van traditionele openbare mobiele breedbandcommunicatienetwerken van mobiele netwerkoperators (MNO) werkt Ericsson samen met communicatieserviceproviders (CSP) om het volledige potentieel van 5G in de context van industrie 4.0 mogelijk te maken.

Om deze reden heeft Ericsson speciale netwerkoplossingen ontwikkeld voor particuliere netwerken, bijv. G. de op maat gemaakte Ericsson Private Networks Solution of de compacte Ericsson Industry Connect. Om het meeste uit de expertise van de verschillende ICT-spelers op de markt te halen, is de voorkeursstrategie van Ericsson om deze 5G-oplossingen samen met mobiele netwerkoperators aan de industrie aan te bieden.

Phoenix Contact is wereldwijde leverancier van componenten, systemen en oplossingen op het gebied van elektrotechniek, elektronica en automatisering. Met meer dan 20 jaar ervaring op het gebied van draadloze datatransmissie levert Phoenix Contact WLAN-, Bluetooth- en mobiele radiorouters voor industriële toepassingen.

De nieuwste mobiele communicatie-ontwikkeling van Phoenix Contact is een 5G-router, een van de eerste industriële 5G-mobiele routers op de markt. Met dit apparaat kunnen industriële toepassingen, zoals machines, besturingen en andere apparatuur, worden aangesloten op een 5G-netwerk. De focus van deze apparaten is de integratie van verschillende applicaties in een private 5G-communicatie-infrastructuur met als doel de industriële applicaties te orkestreren in hun resourcegebruik, prioriteit en gedrag.

Voordeel van 5G mobiele communicatietechnologie

In tegenstelling tot eerdere niet-3GPP draadloze oplossingen, die alleen gebruik kunnen maken van alle – meestal licentievrije – radiobanden met een best effort-principe en die in gelijke mate prestatieverliezen moeten opvangen wanneer het radiospectrum zwaar bezet is, is een particuliere mobiele radio netwerk maakt het mogelijk spectrumgebruik te ontwerpen volgens de behoeften van de onderneming.

Zo kan het 5G-netwerk een nieuwe communicatieruggengraat worden in de industriële automatisering, waardoor veel verschillende toepassingen tegelijkertijd kunnen worden bediend. Van individuele sensoren tot tijdelijk verbonden machines, mobiele gereedschappen en zelfs onbemande transportsystemen met videocamera's met hoge resolutie, alle communicatie is draadloos, krachtig, schaalbaar en geprioriteerd.

De auteur is Alexander Bufalino, VP Marketing, Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.