Kan productie draadloos gaan in een 5G/Wi-Fi 6-wereld?

Met de recente beschikbaarheid van Wi-Fi 6-oplossingen, de lancering van 5G-pilootprojecten en een nieuw spectrumbeleid voor gedeelde licenties, vragen velen zich af:kan de productie verder gaan op het draadloze pad? Het korte antwoord is ja. Het lange antwoord is dat er tal van nuances en complicaties zijn met betrekking tot het "wanneer", "hoe" en "tegen welke kosten" van het implementeren van draadloos in de productie.

Om te beginnen vertrouwt de maakindustrie op apparatuur met een verwachte levensduur van minimaal 10 tot 15 jaar. Ongeveer 80 procent van de huidige fabrieksconnectiviteit is bedraad. Hoewel er de mogelijkheid is om te upgraden van Wi-Fi naar Wi-Fi 6 en achterwaartse compatibiliteit, is 5G niet zo eenvoudig. Daarom zullen 5G-upgrades gedurende een langere periode plaatsvinden naarmate technologische investeringen worden vernieuwd of vervangen. 5G-gebruikersapparatuur voor fabrieken is op dit moment niet direct beschikbaar, omdat de markt nog vroeg is en de normen nog in ontwikkeling zijn.

Voor fabrieken omvatten de belangrijkste use-cases mobiel personeel, Remote Expert gekoppeld aan beveiligde fabrieksapparatuur, het volgen van de locatie van het personeel, het volgen van activalocaties, draadloze machine-instrumentatie, autonome voertuigen en mobiele machines, fysieke beveiliging, workflow-optimalisatie en draadloze detectie. Er zullen hoogstwaarschijnlijk andere gebruiksscenario's naar voren komen die te maken hebben met robotica, AR/VR, digitale tweelingen en meer.

De behoeften voor deze verschillende use-cases variëren in termen van determinisme, latentie en doorvoer. Een van de belangrijkste aandachtsgebieden bij draadloos is het voldoen aan de low-latency-mogelijkheden die traditioneel zijn gekoppeld aan bekabelde connectiviteit en worden gedefinieerd door IEEE 802.1Q. Time-Sensitive Networking (TSN) of 5G Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) is gekoppeld aan toepassingen die een zeer lage latentie van 1 tot 10 milliseconden vereisen (bijvoorbeeld automatiserings- en controlesystemen). Om te voldoen aan de laagste latentie van TSN van 1 milliseconde is een grote uitdaging voor draadloze technologieën. Er wordt veel moeite gedaan in organisaties zoals 3GPP en 5G-ACIA om dit mogelijk te maken.

Een andere factor is de geografische ligging van een fabriek. De top 10 van industriële landen gaan geleidelijk over naar een soort specifiek spectrum dat industriële en vergelijkbare verticale behoeften zou kunnen ondersteunen. In Duitsland kunnen bedrijven bijvoorbeeld bieden op privé LTE/5G-spectrum in 10 MHz-blokken en dit beveiligen voor perioden van 10 jaar met een verlengingsoptie. In een recente aankondiging verklaarde een grote Duitse autofabrikant dat het zijn eigen 5G-netwerk in zijn fabrieken zal runnen. Met speciaal spectrum kunnen industriële bedrijven kiezen tussen volledige controle over hun netwerk of een serviceprovider inschakelen om 5G te implementeren en uit te voeren.

Een andere optie is gedeeld spectrum, zoals Citizens Band Radio System (CBRS) in de VS CBRS heeft drie gebruikersniveaus:gevestigde exploitanten, prioriteitstoegangslicenties (PAL's) en algemene autorisatietoegang (GAA). Houd er rekening mee dat de CBRS wordt gedeeld, dus er is een kans op service-/spectrumonderbrekingen van de gevestigde exploitanten (de Amerikaanse marine) of PAL-gebruikers als u GAA bent. Bovendien vereist het uitbouwen van een 5G-netwerk een investering in nieuwe radio (NR's), netwerkinterfacekaarten (NIC's) en adapters voor eindapparatuur of netwerkapparatuur.

Het "wanneer" van draadloze implementatie hangt af van use case(s) en netwerkbehoeften, evenals de eigendomskosten en de beschikbaarheid van het serviceplan van spectrum of SP-services om QoS-vereisten te ondersteunen als een netwerk 5G "slice" of specifiek 5G-spectrum.

Voor fabrikanten is een omgeving met meerdere toegangen - dat wil zeggen een omgeving die bekabeld, Bluetooth, LoRa, Wi-Fi, Wi-Fi 6, LTE en 5G combineert - waarschijnlijk de beste optie. Elk biedt onderscheidende voordelen, afhankelijk van de behoeften en het gewenste controleniveau. Tegenwoordig zijn fabrieken multi-access en zullen ze in de toekomst gebruik blijven maken van meerdere connectiviteitsopties.

Bouwen of kopen?

Verder zullen fabrikanten worden geconfronteerd met een centrale vraag hoe 5G moet worden ingezet. Het is een variatie op de klassieke build-versus-buy-beslissing:moet een fabrikant zijn eigen specifieke spectrum beveiligen en vervolgens een privé 5G-netwerk bouwen en beheren? Of moet het samenwerken met een serviceprovider die het bedrijf zijn eigen specifieke "deel" spectrum kan bieden, samen met netwerkimplementatie, operaties en ondersteunende diensten?

Meer controle is het belangrijkste voordeel van het bouwen en onderhouden van een particulier netwerk. Een van de nadelen:een steile leercurve van het trainen van personeel om een ​​5G-netwerk te runnen en de hoofdpijn van het omgaan met eventuele problemen; mogelijk hogere kosten voor speciale spectrum 5G-apparatuur; en hoogstwaarschijnlijk langzamere toegang tot de nieuwste en beste functies in vergelijking met 5G-apparatuur voor de massamarkt. Aan de andere kant zal uitbesteding aan een serviceprovider zorgen voor toegang tot de nieuwste technologieën terwijl de lasten van het dagelijkse beheer worden ontlast, maar ten koste van het verlies van de controle over het netwerk.

Voor fabrikanten hangt het beste "hoe" af van de beoogde gebruikssituaties. Voor de meesten zou een omgeving met meerdere toegangen – in combinatie met een hybride benadering van het 5G-netwerk – de beste optie kunnen zijn. Er zijn zeer verschillende kosten en controleproblemen die bij elke implementatie moeten worden gerealiseerd.

Kosten om rekening mee te houden

Als het gaat om investeringen in 5G en/of Wi-Fi 6, is er misschien een "wat komt eerst?" raadsel. Zoals eerder opgemerkt, exploiteren de meeste fabrikanten fabrieksvloeren met voornamelijk bedrade apparatuur. Rippen en vervangen of retrofitten om draadloos te gaan, zou een moeilijke zaak zijn en ook een uitdaging voor het OT-team. Toch kan het ook een uitdaging zijn om investeringen in geavanceerde technologieën zoals 5G te rechtvaardigen wanneer weinig of geen apparatuur gebruik kan maken van deze innovaties.

Hoewel we voorzien dat fabrikanten uiteindelijk draadloos gaan werken, zijn we van mening dat elk bedrijf een routekaart voor de lange termijn moet ontwikkelen om daar te komen. Het is vergelijkbaar met de aanpak die we bij Cisco hebben gevolgd. We hebben een constant evoluerend stappenplan om ervoor te zorgen dat onze klanten netwerkinvesteringen kunnen doen die veilig en klaar voor de toekomst zijn. De routekaart kan u vanaf vandaag helemaal naar 5G en verder brengen, en helpt u onderweg meer waarde te ontsluiten.

Voor meer details over draadloze trends en de verschillende fasen van technologie-adoptie, zie onze nieuwe whitepaper, Wi-Fi 6 en Private LTE/5G-technologie en bedrijfsmodellen in Industrial IoT of lees de Executive Summary voor meer informatie!