Nova área de comunicação sem fio em automação industrial

RadioDot 5G da Ericsson
Desde meados da década de 1990, as tecnologias de comunicação industrial têm sido cada vez mais orientadas para as tecnologias convencionais. Essas soluções convencionais - em parte adaptadas - foram incorporadas às tarefas de automação da indústria de manufatura. Exemplos disso incluem a tecnologia Ethernet e WLAN, mas também o PC industrial, diz Alexander Bufalino, VP de marketing, Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.

Um motivo para essa tendência são as economias de escala que podem ser alcançadas, por exemplo, com o uso de tecnologias padrão do ambiente de TI e de escritório que possibilitam recorrer a hardware mais econômico, como chips e dispositivos. Outra razão é que as tecnologias convencionais são apoiadas por um grande número de pesquisadores e desenvolvedores, que fornecem desempenho de engenharia que não seria viável para atender às necessidades de um único setor.

A situação é semelhante com a tecnologia de comunicação móvel. Origina-se das TIC (tecnologia da informação e comunicação) e tem sido utilizada na sua evolução, primeiro para comunicação de voz e, posteriormente, cada vez mais para comunicação de dados. Hoje, essa tecnologia se concentra na comunicação de dados sem fio rápida, não apenas localmente, mas em combinação com a Internet, é uma rede de comunicação verdadeiramente global que pode ser usada em quase qualquer lugar do mundo.

Sucesso no monitoramento não crítico

A indústria de automação industrial (IA) também tentou usar tecnologias celulares (2G, Edge, 3G, LTE e outras) para suas aplicações nos últimos 10-15 anos. As aplicações bem-sucedidas têm sido, em particular, em tarefas de monitoramento não críticas e na manutenção remota de máquinas e instalações.

No entanto, as gerações anteriores de tecnologia móvel têm se concentrado em casos de uso de banda larga móvel para o usuário público de smartphones. O tratamento de casos de uso de automação críticos em gerações anteriores de redes públicas móveis traz vários desafios, por exemplo nas áreas de latência, a velocidade com que um evento é transmitido, e determinismo, a certeza com que o evento mencionado acima é transmitido. Além disso, a transparência e o diagnóstico das comunicações móveis ficaram aquém das expectativas do IA.

Com o novo 5 ^th geração de tecnologia de comunicação móvel, 5G, casos de uso industrial e especialmente casos de uso de automação industrial foram colocados em foco com seus requisitos especiais para latência, determinismo e confiabilidade da solução de comunicação. A tecnologia 5G é criada em várias etapas, os chamados lançamentos que são desenvolvidos e publicados pela organização de padronização 3GPP (o projeto de parceria de 3ª geração - www.3gpp.org).

Atualmente, a versão 15 foi publicada como a primeira versão 5G. A versão 16 está quase concluída e as versões 17 e 18 já estão em planejamento. No entanto, o Release 15 é a primeira tecnologia 5G a aparecer no mercado que usa um novo método de comunicação de rádio em comparação com o 4G (LTE) chamado novo rádio (NR). Com esta - e muitas outras inovações - a versão 15 permite um aumento significativo na velocidade de transmissão de dados, identificada como banda larga móvel aprimorada (eMBB).

Redes 5G privadas

IA pode se beneficiar dessas inovações em algumas aplicações. No entanto, atenção especial deverá ser dada aos novos recursos que virão com os lançamentos 16 e 17. Precisamos ser pacientes por mais tempo? Não, porque há outra novidade que já está disponível em algumas regiões do mundo e está sendo cada vez mais discutida em outras regiões - redes 5G privadas ou não públicas.

As redes privadas são redes dedicadas para empresas projetadas para atender às necessidades específicas de desempenho, confiabilidade e segurança da respectiva empresa. As redes privadas 5G podem ser implantadas de diferentes maneiras, totalmente isoladas da rede pública ou integradas às redes existentes das operadoras. Em muitos países, como a Alemanha, as autoridades reguladoras do espectro criaram oportunidades para usar a tecnologia de comunicações móveis em espectro separado para a operação de redes privadas. Assim, além das redes públicas de rádio móvel, frequências adicionais estão disponíveis para servir aplicações locais em redes separadas com a mesma tecnologia.

Neste contexto, a Phoenix Contact, a Ericsson e a Quectel trabalharam juntas para desenvolver e implantar o primeiro roteador 5G industrial para aplicações industriais locais em uma rede 5G privada. Ao começar a interagir em um estágio inicial, as três empresas foram capazes de desenvolver rapidamente uma solução que fornece desempenho de nível comercial em redes 5G privadas.

A colaboração entre Quectel, Phoenix Contact e Ericsson passou por extensos testes de interoperabilidade no laboratório da Ericsson para garantir o desempenho comercial confiável do roteador 5G. Além disso, as três empresas cooperaram estreitamente para habilitar os aplicativos da Indústria 4.0 com esta rede privada independente 5G. Por meio de nossos esforços conjuntos, estamos tornando mais fácil e sem riscos para nossos clientes a implantação de uma rede 5G não pública de ponta comprovada para IA no futuro.

A Quectel é um fornecedor global de módulos celulares e GNSS, com um amplo portfólio de produtos que cobre 5G, LTE / LTE-A, NB-IoT / LTE-M, UMTS / HSPA (+), GSM / GPRS e GNSS. Como desenvolvedor profissional de tecnologia IoT e fornecedor de módulo celular, a Quectel pode fornecer serviços completos para módulos celulares IoT. Os produtos da Quectel têm sido amplamente aplicados em IoT / M2M, incluindo pagamento inteligente, telemática e transporte, energia inteligente, cidades inteligentes, segurança, gateways sem fio, indústria, saúde, agricultura e monitoramento ambiental.

A empresa lançou os primeiros módulos baseados em 5G com seus módulos de rádio móvel RG500Q / RG510Q / RM500Q / RM510Q no MWC 2019, que usam o chipset X55 atual da Qualcomm e suportam 5G Release 15 em NSA (independente) e SA (independente) sozinho), com RG500Q / RM500Q suportando sub-6GHz e RG510Q / RM510Q suportando sub-6GHz e mmWave.

Ericsson como um fornecedor de rede é uma força do desenvolvimento da tecnologia 5G. Além de equipar as tradicionais redes públicas de comunicação de banda larga móvel de operadoras de rede móvel (MNO), a Ericsson está colaborando com os provedores de serviços de comunicação (CSP) para viabilizar todo o potencial do 5G no contexto da indústria 4.0.

Por esse motivo, a Ericsson desenvolveu soluções de rede dedicadas para redes privadas, e. g. a Ericsson Private Networks Solution feita sob medida ou o compacto Ericsson Industry Connect. Para aproveitar ao máximo a experiência dos diferentes participantes de TIC no mercado, a estratégia preferida da Ericsson é oferecer essas soluções 5G em conjunto com operadoras de rede móvel para a indústria.

Phoenix Contact é fornecedora global de componentes, sistemas e soluções na área de engenharia elétrica, eletrônica e automação. Com mais de 20 anos de experiência no campo da transmissão de dados sem fio, a Phoenix Contact fornece roteadores WLAN, Bluetooth e rádio móvel para aplicações industriais.

O mais recente desenvolvimento de comunicação móvel da Phoenix Contact é um roteador 5G, um dos primeiros roteadores celulares 5G industriais do mercado. Com este dispositivo, aplicações industriais, como máquinas, controles e outros equipamentos, podem ser conectadas a uma rede 5G. O foco desses dispositivos é a integração de diferentes aplicativos em uma infraestrutura de comunicação 5G privada com o objetivo de orquestrar as aplicações industriais em seu uso de recursos, prioridade e comportamento.

Vantagem da tecnologia de comunicação móvel 5G

Em contraste com as soluções sem fio não 3GPP anteriores, que só podem usar todas - principalmente sem licença - as bandas de rádio com um princípio de melhor esforço e que têm que aceitar perdas de desempenho em igual medida quando o espectro de rádio está muito ocupado, um rádio móvel privado rede permite que o uso do espectro seja projetado de acordo com as necessidades da empresa.

Assim, a rede 5G pode se tornar um novo backbone de comunicação em automação industrial, possibilitando que muitas aplicações diferentes sejam atendidas simultaneamente. De sensores individuais a máquinas conectadas temporariamente, ferramentas móveis e até sistemas de transporte sem driver com câmeras de vídeo de alta resolução, toda a comunicação é sem fio, de alto desempenho, escalonável e priorizada.

O autor é Alexander Bufalino, VP de Marketing, Quectel Wireless Solutions Co., Ltd.