Частные сети 5G

Выбрать раздел:

1. Варианты развертывания и эксплуатации P5G

2. Преимущества частных сетей

3. Потенциальные недостатки

На современном этапе технологической трансформации, известной как концепция «Четвертой промышленной революции» (Industry 4.0), особое внимание уделяется процессам массовой интеграции передовых информационных технологий в промышленном производстве и обрабатывающей промышленности.

Высокие темпы повсеместного внедрения искусственного интеллекта (ИИ), машинного обучения (МО), интернета вещей (IoT) и роботизации способствует масштабной автоматизации и оптимизации бизнес-процессов, повышая производительность и эффективность за счет объединения физических и цифровых ресурсов в единую кибер-физическую экосистему, которая позволяет улучшить любые производственные процедуры, обеспечивая обмен данными в режиме реального времени.

Основной целью слияния цифровых технологий и физических процессов является развитие интеллектуальных производственных комплексов («умных» заводов, фабрик и т.д.) с максимальной автоматизацией, которая позволит частично или полностью исключить человека из производственных и бизнес-процессов, тем самым устранив или минимизировав факторы риска, приводящие к убыткам в бизнесе.

Ключевым элементом «умного» производства является простота подключения и связанность между устройствами, поддерживающими промышленный интернет вещей (Industrial IoT, IIoT). Крупные мировые компании стремятся найти инновационные беспроводные решения, которые обеспечат высокоскоростное подключение устройств IIoT с низкой задержкой сигнала и позволят использовать весь потенциал Интернета вещей, искусственного интеллекта и других передовых технологий на производстве. Одним из таких решений являются частные сети 5G (Private 5G, P5G).P5G – это локальные беспроводные 5G-сети, которые функционируют так же как и традиционные публичные сети, но только в пределах ограниченной области или закрытых объектов, таких как производственный завод или фабрика, морской порт, аэропорт, кампус или бизнес-парк.

Сеть считается частной, если организация владеет или арендует спектр и инфраструктуру.

- Полностью принадлежащие и управляемые сети, где организация владеет всем оборудованием, облачной инфраструктурой, спектром и сама управляет этой сетью.

- Гибридные частно-публичные облачные сети, в которых компания может владеть или арендовать локальное оборудование и использовать публичную или частную облачную инфраструктуру для размещения части сетевых элементов.

- P5G, в которой организация виртуализирует инфраструктуру беспроводной сети, логически разделяя её на сегменты, каждый из которых предназначен для отдельного варианта использования (5G network slicing).

- Предоставление сети как услуги. Организация сотрудничает с поставщиком, который отвечает за развертывание, эксплуатацию, управление и масштабирование частной мобильной сети.

Типичная P5G также как общедоступная работает в низком, среднем и высоком частотном диапазонах, но может использовать лицензированный, нелицензированный и общий беспроводной спектр.

Основные различия между сетями связаны с ограничением прав доступа и изоляцией для сохранения конфиденциальности цифровой среды. P5G обеспечивает более строгий и детальный контроль сети. В отличие от публичной, частная сеть имеет возможность установки различных уровней доступа, в зависимости от конкретных бизнес-потребностей и выполняемых задач. Также, P5G позволяют полностью или частично изолировать устройства конечных пользователей от сетей поставщиков традиционных телекоммуникационных услуг. Эта функция снижает риски угроз, ограничивая доступ к открытым платформам, обеспечивая тем самым сохранность персональных данных, интеллектуальной собственности или другой конфиденциальной информации.

- Высокоскоростное соединение с малой задержкой: технология обеспечивает высокую скорость и меньшую задержку по сравнению с традиционными Wi-Fi-сетями или проводными соединениями, что позволяет предприятиям обрабатывать данные в режиме реального времени и оптимизировать производственные процессы.

- Массовое подключение устройств: 5G может поддерживать среды с высокой плотностью соединений мобильных устройств и датчиков Интернета вещей, позволяя предприятиям собирать и анализировать данные из различных источников, таких как машины, роботы и оборудование.

- Настройка: адаптация сети к конкретным бизнес-потребностям, что позволяет компаниям проектировать собственную сетевую архитектуру, формировать протоколы безопасности и осуществлять управление трафиком для оптимизации деятельности.

- Безопасность: частные сети обеспечивают более высокий уровень безопасности, по сравнению с общедоступными сетями, используя расширенные протоколы шифрования и аутентификации.

Кроме этого, совместное использование P5G и облачных вычислений, предоставляет компаниям еще больше преимуществ.

Облачные вычисления могут обеспечить предприятия хранилищами данных, вычислительными мощностями и программными приложениями на платной основе, позволяя им получить доступ к передовым технологиям, таким как искусственный интеллект, машинное обучение и аналитика больших данных. В свою очередь частные сети 5G могут обеспечить высокоскоростное подключение с низкой задержкой, необходимое для этих приложений, позволяя предприятиям обрабатывать данные в режиме реального времени и принимать более эффективные решения. Сочетание частной технологии 5G и облачных вычислений также может обеспечить предприятиям масштабируемость, позволяя им расширять свои операции и инфраструктуру по мере необходимости.

P5G поддерживают массовое подключение устройств, предоставляя предприятиям возможность развертывать большое количество IIoT-систем и датчиков, в то время как облачные вычисления смогут обеспечить хранение и вычислительную мощность, необходимые для анализа и обработки данных, генерируемых этими устройствами. Для реализации этих возможностей, необходимо обеспечить высокопроизводительное выделенное подключение к облаку.

Отдельные сценарии использования P5G:

- Производство: массовое подключение устройств в робототехнике, внедрение на предприятиях автономных управляемых систем (дроны и автономные транспортные средства), подключение сканеров и удаленных устройств виртуальной реальности, а также оптимизация операций в замкнутом цикле производства, включая датчики и автоматизированный сбор напечатанных на 3D-принтере компонентов.

- Логистика и складирование: поддержка автономных систем и удаленных экспертных решений, таких как дополненная реальность, отслеживание активов и инвентаря в реальном режиме времени, моделирование объектов, предиктивная аналитика, автоматизированный контроль и управление логистикой, а также контроль объектов и окружающей среды.

- Образование: поддержка передовых исследований и разработок в области межтранспортной связи, беспилотников и связанных с ними данных, а также защита интеллектуальной собственности.

P5G могут обеспечить высокую надежность, поддержку массовых межмашинных коммуникаций с малой задержкой и безопасность по принципу нулевого доверия.

- Значительные финансовые затраты на установку и обслуживание. Некоторые компании и организации малого и среднего предпринимательства не могут позволить себе расходы на проектирование и реализацию частной сети, закупку необходимого оборудования, программного обеспечения и спектра.

- Необходимая компетенция и навыки в вопросах настройки, разработки и последующем регулярном обслуживании.

- Использование спектра для частных сетей в некоторых регионах может подлежать регулированию на местном уровне.

Несмотря на инновационность развертывания частных сетей 5G на промышленных предприятиях вопрос создания интеллектуальных фабрик остается на стадии проектных испытаний. Но есть ряд производителей, которые уже внедрили передовые технологии на своих предприятиях. Так, LG Electronics на одной из своих фабрик по производству бытовой техники в г. Чханвоне (Юж. Корея), запустил линию по доставке комплектующих деталей с использованием подвесной автономной конвейерной системы, управляемой через P5G предприятия. К линии прикреплен «интеллектуальный склад», который отслеживает запасы в режиме реального времени и запрашивает дополнительные детали и расходные материалы по мере необходимости. Система автоматизации логистики 3D минимизирует объем необходимого складского пространства на 30% по сравнению с обычными системами, одновременно сокращая время, необходимое для транспортировки материалов, на 25%. Датчики, которыми оснащены автономные транспортные средства, выявляют потенциальные производственные проблемы и дают указания роботам для их устранения ещё до того, как возникнет проблема. Роботы также находятся на опасных участках производства, таких как сварка и подъем тяжелого оборудования, что делает фабрику более безопасной для рабочих. По итогу проведенных испытаний компания LG планирует внедрить технологии интеллектуального производства ещё на 26 своих производственных предприятиях в 13 странах мира.

Производитель сельскохозяйственного оборудования из США John Deere, купив права на полосу пропускания в 50 МГц, развернул собственную P5G для своих заводов. Используя возможности передовых технологий, компания проводит анализ данных с производственных линий для оптимизации процесса сборки оборудования. Кроме этого, она планирует оснастить часть производственных линий на своих заводах роботами. Также в компании создаются 3D-модели или цифровые двойники производственных машин для мониторинга их производительности, обучения техников и помощи в обслуживании оборудования. Эти модели доступны в режиме реального времени на планшетах и смартфонах.

Ещё один проект 5G Enabled Manufacturing (5GEM) американской компании Ford Motor продемонстрировал, как технологии P5G, многопользовательские периферийные вычисления (Multi-Access Edge Computing, MEC), IoT, большие данные, облако и искусственный интеллект обеспечат реализацию концепции Industry 4.0 и завода будущего.

5GEM – это консорциум производственных, ИТ и телекоммуникационных компаний и организаций, которые провели совместное изучение вариантов производства, поддерживаемого беспроводной и мобильной связью пятого поколения, а также ожидаемые выгоды для компании Ford Motor. Проект был совместно профинансирован правительством Великобритании. Его реализация осуществлялась в течение двух лет на нескольких испытательных стендах на английском производственном предприятии Ford в Дантоне и в исследовательском институте TWI в Кембридже.

Проект продемонстрировал возможности использования P5G для повышения эффективности изменения конфигураций машин на производственной линии в режиме реального времени в ответ на параметры изменения окружающей среды, измеряемые датчиками, подключенными к сети.

Он также показал, как предиктивное обслуживание на основе искусственного интеллекта может сократить время простоя из-за поломок и ненужного обслуживания, которое требует защищенных, высокопроизводительных соединений 5G для доступа к большим объемам данных с производственных машин. Кроме того, он позволил удаленно обслуживать заводское оборудование с использованием дополненной реальности (AR) и смешанной реальности (MR) в реальном режиме времени для быстрой диагностики и устранения проблем и минимизации времени простоя.

Таким образом, частные мобильные сети 5G предоставляют новые возможности связи на производственных площадках с увеличенной производительностью сети и способностью управлять потоками данных с подключенных устройств, а также локализованной и удаленной обработкой, что обеспечивает основу для предиктивной аналитики, замкнутого цикла автоматизации и предотвращения сбоев.

В будущем заводы и фабрики смогут совершенствоваться и модернизироваться самостоятельно, без участия человека или с минимальным его присутствием. Бизнес-процессы, логистика, производственные циклы будут постоянно оптимизироваться в автономном режиме.

По мере ускорения внедрения Industry 4.0 ожидается, что все больше производственных компаний будут инвестировать в частные сети 5G, чтобы повысить эффективность своей деятельности и сократить расходы.

#5g #сети