Indústria 4.0 Exige Implementação Extensiva de IoT e Conetividade Ininterrupta

Para permitir os benefícios de aplicações e serviços da Indústria 4.0, é necessária uma implementação massiva de sensores, gateways e sistemas de cloud computing, com conetividade perfeita.

Algumas pessoas pensam que a Internet das Coisas (IoT) requer sempre conetividade sem fios. Este equívoco deriva do uso massivo de dispositivos móveis, wearables e outros dispositivos conectados que não estão fisicamente ligados a uma rede com fios.

A realidade é que a maior parte da internet industrial é alcançada por redes com fios, e Ethernet continua a ser a espinha dorsal da conetividade na maioria das fábricas em todo o mundo.

Quando a conetividade sem fios é necessária, novas tecnologias como Redes de Longo Alcance e Baixa Potência (LPWANs) como Sigfox, LoRaWAN e NB-IoT ajudam a gerir milhões de dispositivos IoT em instalações locais e remotas.

Conetividade industrial com fios e M2M existem há décadas

Muitas indústrias beneficiaram de alguma forma de conetividade de dados com fios desde os anos 80, maioritariamente usando Controladores Lógicos Programáveis (PLC) a trabalhar a 24v, que é considerado o padrão de tensão global e linguagem digital para aplicações industriais.

Em 1990, a segunda geração de redes celulares (2G) e os cartões SIM introduziram o sem fios para serviços de conetividade industrial, a comunicação máquina-a-máquina (M2M) celular.

O M2M permitiu às indústrias aceder e controlar máquinas remotamente, implementar centenas de dispositivos conectados e recolher informação em qualquer lugar onde uma rede celular estivesse disponível. Em retrospectiva, o M2M é o framework do que hoje chamamos IoT. A maior parte da conetividade M2M restante funciona sobre o padrão 2G GPRS, requerendo cobertura 2G EDGE e cartões SIM.

A fábrica inteligente de hoje usa uma mistura de tecnologias com e sem fios, a trabalhar em conjunto por Time-Sensitive Networking (TSN).

TSN é um conjunto de padrões especificado pela IEEE 802.1 para permitir que redes Ethernet deem garantias QoS para tráfego e aplicações sensíveis ao tempo e críticas para a missão. TSN é uma caixa de ferramentas que inclui quatro categorias de ferramentas: gestão de recursos, modelagem de tráfego, fiabilidade e sincronização de tempo.

Em essência, uma rede de comunicação industrial baseada em TSN é um sistema convergido que permite uma mistura de vários tipos de tráfego. Requisitos de serviço variam desde tráfego best-effort até tráfego crítico em tempo real. TSN prevê a convergência de muitos serviços diferentes a correr numa rede partilhada, mantendo ainda ferramentas para priorizar serviços críticos de tempo.

Para a maioria das conexões, redes LPWAN são a melhor opção

Com a chegada da Evolução de Longo Prazo (LTE) ou redes 4G, uma nova gama de serviços e possibilidades tornou-se disponível para indústrias e consumidores. LTE permite vários tipos de conetividade, incluindo transmissão rápida de dados, baixa latência, Voice-over-IP (VoIP) e redes de longa distância e baixa potência (LPWAN).

As versões industriais mais comuns de redes 4G baseiam-se em LTE-M, que se tornou o novo M2M, e Narrowband-IoT (NB-IoT). Ambos os serviços são desenhados para IoT massivo, permitindo a conetividade para milhões de dispositivos conectados de baixa potência.

Adicionalmente, outras redes LPWAN que não dependem de conetividade celular estão amplamente disponíveis, incluindo LoRaWAN, Sigfox e Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah).

A maioria das conexões industriais não precisa de 5G, que ainda está nos estágios iniciais de implementação

Houve muito burburinho sobre 5G e as suas promessas de velocidades extremas e latência ultra-baixa para conetividade crítica nos últimos dois anos.

Imagem cortesia da Ericsson.

A realidade é que mais de 99% das conexões IoT industriais e profissionais não precisam dessas características únicas. Se serviço celular é desejado, 4G, LTE-M e NB-IoT podem fornecer a largura de banda e conetividade IoT massiva necessária para as aplicações de hoje e de amanhã.

Adicionalmente, as especificações completas do 5G para permitir algumas das suas características mais críticas ainda estão a ser definidas pelo 3GPP e outros organismos reguladores. Levará mais alguns anos a ter as redes 5G prontas para fornecer os serviços que algumas aplicações IoT críticas requerem.

"O 5G é realmente necessário quando precisa de algumas características especiais. Estamos a falar de maior valor, menor latência, muitas mais conexões ou pontos de conexão, onde realmente tem problemas com o LTE a ficar congestionado. Então toda a noção de que 5G é necessário para IoT celular de longa distância não é realmente verdade." diz Marie Hogan, head de IoT e Broadband na Ericsson.