Wat is op het gebied van automatisering het verschil tussen niet-standalone (NSA) en standalone (SA) 5G-netwerken?
Ludger Boeggering
Vanuit technisch perspectief, gebaseerd op informatie verstrekt door 3GPP, ligt het onderscheid in de besturingslogica. Niet-Standalone (NSA) 5G-netwerken moeten de 4G/LTE-infrastructuur gebruiken om de communicatie te beheren, terwijl Standalone (SA) 5G-netwerken een volledige implementatie van 5G-technologie vertegenwoordigen.
Vanuit gebruikersperspectief betekent dit dat op SA-gebaseerde particuliere 5G-netwerken (niet-openbare netwerken, afgekort als NPN) beter gestroomlijnd zijn en minder inspanning vergen.
Vanuit een toepassingsperspectief kunnen SA-netwerken een hogere beschikbaarheid en betrouwbaarheid ondersteunen en tegelijkertijd de cyclustijden verkorten, vooral in de context van NPN.
Welke industriële toepassingen kunnen profiteren van 5G-technologie?
Ludger Boeggering
5G omvat per definitie meerdere technologieën, waaronder eMBB, uRLLC, eMTC en RedCap, waardoor ondersteuning voor een breed scala aan toepassingen mogelijk is.
Voorspellend onderhoud, omgevingsmonitoring, service en configuratie, verbonden tools en veilig verbonden werknemers kunnen bijvoorbeeld allemaal gebruikmaken van de mogelijkheden die zijn gedefinieerd in eMTC en RedCap. eMTC is al compatibel met LTE-M en NB-IoT, terwijl 3GPP de toepassingen van de 5G-technologie blijft verbeteren.
Bovendien kunnen industriële assemblageoplossingen, procesautomatisering, mens-machine-interfaces (HMI), augmented reality-assistentie, fabriekslogistiek, mobiele robots, collaboratieve robots en AGV's allemaal gebruikmaken van de mogelijkheden van RedCap en uRLLC. In deze domeinen zijn de belangrijkste vereisten betrouwbare responstijden, voldoende bandbreedte en kosten-effectieve producten.
De komende jaren zal 5G-technologie worden toegepast in alle relevante verticale industrieën, waaronder productie (machines, ruimtevaart, automobielindustrie, halfgeleiders), chemische en petrochemische industrie, farmaceutische industrie, olie en gas, energie en nutsvoorzieningen, en water- en afvalwaterzuivering. Deze acceptatie hangt niet alleen af van de technologie zelf, maar ook van regelgevingskaders en het gebruik van speciaal spectrum.
Hoe bereikt 5G-technologie EVM-prestaties op instrument-niveau in industriële automatisering? (Hoe ontvangt 5G-technologie signalen om de prestaties te verbeteren in termen van foutvectoromvang in industriële automatisering?)
Ludger Boeggering
Ten eerste moeten we rekening houden met de kenmerken die de 5G-technologie onderscheiden van eerdere generaties.
In toepassingen die een hoge betrouwbaarheid en beschikbaarheid vereisen, is een lage latentie van cruciaal belang. Vergeleken met eerdere generaties mobiele netwerken is de 5G-technologie ontworpen om de latentie aanzienlijk te verminderen en de beschikbaarheid te verbeteren.
5G-technologie ondersteunt netwerkslicing, waardoor op maat gemaakte virtuele netwerken kunnen worden aangeboden die zijn afgestemd op specifieke applicatie- of servicevereisten. Bijgevolg heeft de industriële automatisering toegang tot speciale segmenten die zijn geoptimaliseerd voor zijn specifieke behoeften, terwijl hoge betrouwbaarheid en prestaties worden gegarandeerd.
Edge computing zal in de toekomst steeds belangrijker worden. 5G-netwerken stellen edge computing in staat gegevens dichter bij apparaten en sensoren te verwerken. Dit vermindert de tijd en energie die nodig is om gegevens naar afgelegen datacenters te verzenden, waardoor de responstijden worden verkort en de prestaties in industriële automatiseringsprocessen worden verbeterd.
Last but not least ondersteunt de 5G-technologie mMTC, waardoor enorme aantallen apparaten tegelijkertijd kunnen communiceren. In de industriële automatisering betekent dit dat grote hoeveelheden sensoren, actuatoren en apparaten binnen hetzelfde netwerk met elkaar kunnen communiceren. Dit verhoogt de algehele efficiëntie aanzienlijk, zowel wat betreft gebruik als investeringen.
Hoe vermindert 5G-technologie in de automatisering de stilstand van machines, elimineert u fouten, verbetert u de traceerbaarheid van materialen en zorgt u ervoor dat werknemers zich kunnen concentreren op taken die complexe handmatige vaardigheden vereisen?
Ludger Boeggering
De 5G-technologie zelf heeft een beperkte directe impact op deze parameters. De sleutel ligt in de implementatie ervan als onderdeel van een geïntegreerd systeem.. 5G maakt veilige communicatieomgevingen mogelijk met behulp van toegewezen spectrum. Op draadloze-gebaseerde oplossingen kunnen ook gemakkelijker en flexibeler worden geïntegreerd in industriële omgevingen.
Hierdoor maakt de technologie een gerichtere verzameling en analyse van procesgegevens mogelijk. Met deze mogelijkheden kunnen bedrijven digitale tweelingsystemen opzetten en/of zorgen voor betrouwbare conditiemonitoring om op elk moment preventieve maatregelen te implementeren.
Door deze technologie effectief in te zetten, kunnen bedrijven op betrouwbare wijze uiteenlopende processen uitvoeren en flexibele 'as-a-service'-modellen opzetten. Dit minimaliseert stilstand tot het absolute minimum, voorkomt productiefouten en zorgt voor een gerichte inzet van personeel en materialen.
Hoe versnelt 5G de digitalisering en maakt energiebesparingen mogelijk?
Ludger Boeggering
5G-technologie vormt een andere cruciale hoeksteen voor het aanpakken van de digitaliseringsuitdagingen. In essentie maakt deze technologie snellere automatisering mogelijk en drijft het bedrijven naar grotere flexibiliteit. De belangrijkste kenmerken zijn beschikbaarheid en betrouwbaarheid.
Welke uitdagingen en beperkingen kunnen zich voordoen bij de inzet van 5G in industriële automatisering?
Ludger Boeggering
Ik wil eerst benadrukken dat technologische vooruitgang onvermijdelijk aanleiding geeft tot toepassings-specifieke uitdagingen. De sterke punten en beperkingen van 5G zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Tijdkritische toepassingen die milliseconden of zelfs microseconden responstijden vereisen, vereisen bijvoorbeeld nog steeds bekabelde verbindingen. Momenteel heeft niemand aanzienlijke middelen geïnvesteerd om overeenkomstige 5G-oplossingen voor dergelijke scenario’s te ontwikkelen.
Zelfs in de toekomst zullen industriële automatiseringsomgevingen naast elkaar bestaande technologieën bevatten. Er bestaat geen universele oplossing.
Als u toch wilt profiteren van flexibiliteit en voordelen zoals onafhankelijke, veilige zonedekking vergelijkbaar met campusnetwerken, moet u de bijbehorende infrastructuur opzetten, waarvoor initiële investeringen nodig zijn.
De eerste uitdaging die moet worden overwonnen bij de invoering van 5G-technologie in de industriële automatisering ligt in het managen van de verwachtingen. In de toekomst zullen er meer oplossingen voor het bouwen van infrastructuur- verschijnen, en kleinschalige-implementaties zullen ook haalbaar worden.
Bovendien moet dezelfde infrastructuur voor zoveel mogelijk toepassingsscenario's worden gebruikt, waardoor de voordelen voor gebruikers worden gemaximaliseerd. Het ontwerp van de netwerkinfrastructuur moet volledig rekening houden met deze uiteenlopende eisen, en leveranciers moeten geschikte apparatuur leveren.
Een cruciaal aspect bij de implementatie van 5G-technologie in automatiseringsomgevingen is de traceerbaarheid van begin tot eind. Operators of integrators die 5G-oplossingen adopteren, moeten altijd elk onderdeel van de communicatie-infrastructuur kunnen analyseren om snel fouten te identificeren en de normale werking te herstellen.
Welke verschillende frequentiebanden gebruikt de 5G-technologie voor industriële automatisering? Wat zijn de respectievelijke voordelen van deze bands?
Ludger Boeggering
Deze vraag is vrij breed, dus ik zal deze vanuit een toepassingsperspectief behandelen. Voor scenario's als voorspellend onderhoud of omgevingsmonitoring ligt de focus op een diepe dekking, een hoge abonneedichtheid en eenvoudige integratie met de bestaande infrastructuur. Hierbij wordt vooral gebruik gemaakt van traditionele banden van aanbieders van openbare netwerken.
In andere scenario's, zoals procesautomatisering en augmented reality-ondersteunde applicaties, zijn beschikbaarheid en betrouwbaarheid van het grootste belang. In deze gevallen spelen de voordelen van particuliere netwerken-waaronder gegevensbeveiliging-een belangrijke rol. Dergelijke faciliteiten kunnen gebruik maken van het midden-bandspectrum van 3,xx tot 4,xx GHz, waar toezichthouders jarenlang onder relatief aantrekkelijke voorwaarden licenties hebben verleend voor lokaal gebruik.