Industrie 4.0 eist uitgebreide IoT-implementatie en ononderbroken connectiviteit

Om de voordelen van Industrie 4.0-toepassingen en -diensten te mogelijk maken, is een massive implementatie van sensoren, gateways, en cloudcomputingsystemen nodig, met naadloze connectiviteit.

Sommige mensen denken dat het Internet of Things (IoT) altijd draadloze connectiviteit vereist. Dit misverstand voort uit het massale gebruik van mobiele apparaten, wearables, en andere verbonden apparaten die niet fysiek aangesloten zijn op een bedraad netwerk.

De realiteit is dat het grootste deel van het industriële internet via bedrade netwerken wordt bereikt, en Ethernet is nog steeds de ruggengraat van connectiviteit in de meeste fabrieken wereldwijd.

Wanneer draadloze connectiviteit nodig is, helpen nieuwe technologieën zoals Low-Power Wide-Area Networks (LPWANs) zoals Sigfox, LoRaWAN, en NB-IoT om miljoenen IoT-apparaten in lokale en remote faciliteiten te beheren.

Bedrade industriële connectiviteit en M2M bestonden al decennialang

Veel industrieën hebben al sinds de jaren 80 geprofiteerd van een vorm van bedrade dataconnectiviteit, voornamelijk met Programmable Logic Controllers (PLC) die werken op 24V, wat als de wereldwijde spanningsstandaard en digitale taal voor industriële toepassingen wordt beschouwd.

In 1990 introduceerden de tweede generatie cellulairenetwerken (2G) en SIM-kaarten draadloze connectiviteit voor industriële diensten, de cellulair machine-to-machine communicatie (M2M).

M2M stelde industrieën in staat om machines op afstand te benaderen en te controleren, honderden verbonden apparaten te implementeren en informatie te verzamelen waar ook een cellulair netwerk beschikbaar was. In retrospect is M2M het framework van wat we vandaag IoT noemen. De meeste overgebleven M2M-connectiviteit werkt via de 2G GPRS-standaard, met 2G EDGE-dekking en SIM-kaarten.

Vandaags slimme fabriek gebruikt een mix van bedrade en draadloze technologieën, die samenwerken via Time-Sensitive Networking (TSN).

TSN is een set standaarden gespecificeerd door IEEE 802.1 om Ethernet-netwerken in staat te stellen QoS-garanties te geven voor tijdsgevoelige en mission-critical verkeer en toepassingen. TSN is een toolbox die vier categorieën tools omvat: resourcebeheer, verkeersvorming, betrouwbaarheid, en tijdssynchronisatie.

In essentie is een TSN-gebaseerd industriële communicatienetwerk een geconvergeerd systeem dat een mix van verschillende verkeerstypen toestaat. Servicerequirements variëren van best-effort verkeer tot kritiek realtime verkeer. TSN voorziet in de convergentie van veel verschillende diensten die op een gedeeld netwerk draaien, terwijl er nog tools zijn om tijdskritische diensten te prioriteren.

Voor de meeste verbindingen zijn LPWAN-netwerken de beste optie

Met de komst van Long-Term Evolution (LTE) of 4G-netwerken, werd een nieuw bereik aan diensten en mogelijkheden beschikbaar voor industrieën en consumenten. LTE stelt meerdere connectiviteitstypen in, waaronder snelle data-overdracht, lage latentie, Voice-over-IP (VoIP), en low-power wide-area networks (LPWAN).

De meest voorkomende industriële versies van 4G-netwerken zijn gebaseerd op LTE-M, dat de nieuwe M2M is geworden, en Narrowband-IoT (NB-IoT). Beide diensten zijn ontworpen voor massive IoT, waardoor connectiviteit voor miljoenen low-power verbonden apparaten mogelijk wordt.

Daarnaast zijn andere LPWAN-netwerken die niet op cellulairereconnectiviteit vertrouwen, breed beschikbaar, waaronder LoRaWAN, Sigfox, en Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah).

De meeste industriële verbindingen hebben geen 5G nodig, wat nog in vroege uitrolfase is

De laatste twee jaar was er veel buzz over 5G en de beloftes van razendsnelle snelheden en ultra-lage latentie voor kritieke connectiviteit.

Foto met toestemming van Ericsson.

De realiteit is dat meer dan 99% van de industriële en professionele IoT-verbindingen die unieke functies niet nodig hebben. Als cellulairere dienst gewenst is, kunnen 4G, LTE-M, en NB-IoT de bandbreedte en massive IoT-connectiviteit leveren die nodig is voor vandaag en morgen toepassingen.

Daarnaast zijn de volledige specificaties van 5G om sommige van de meest kritieke functies mogelijk te maken nog steeds in definiëring door de 3GPP en andere regelgevende instanties. Het zou nog enkele jaren duren voordat 5G-netwerken klaar zijn om de diensten te leveren die sommige kritieke IoT-toepassingen vereisen.

"5G is echt nodig wanneer je speciale functies nodig hebt. We praten over grotere waarde, lagere latentie, veel meer verbindingen of verbindingspunten, waar je eigenlijk problemen hebt met LTE-congestie. Dus de hele gedachte dat 5G nodig is voor wide-area cellulair IoT is niet echt waar." – Marie Hogan, head of IoT and Broadband bij Ericsson.