Nel campo dell'automazione, qual è la differenza tra le reti 5G non-autonome (NSA) e quelle autonome (SA)?
Ludger Boeggering
Dal punto di vista tecnico, sulla base delle informazioni fornite dal 3GPP, la distinzione risiede nella logica di controllo. Le reti 5G non-autonome (NSA) devono utilizzare l'infrastruttura 4G/LTE per gestire le comunicazioni, mentre le reti 5G autonome (SA) rappresentano un'implementazione completa della tecnologia 5G.
Dal punto di vista dell'utente, ciò significa che le reti 5G private basate su SA- (reti non- pubbliche, abbreviate in NPN) sono più snelle e richiedono meno sforzi.
Dal punto di vista applicativo, le reti SA possono supportare maggiore disponibilità e affidabilità riducendo i tempi di ciclo, in particolare nel contesto NPN.
Quali applicazioni industriali possono trarre vantaggio dalla tecnologia 5G?
Ludger Boeggering
Per definizione, il 5G comprende molteplici tecnologie tra cui eMBB, uRLLC, eMTC e RedCap, consentendo il supporto per un’ampia gamma di applicazioni.
Ad esempio, la manutenzione predittiva, il monitoraggio ambientale, l'assistenza e la configurazione, gli strumenti connessi e i lavoratori connessi sicuri possono tutti sfruttare le funzionalità definite all'interno di eMTC e RedCap. eMTC è già compatibile con LTE-M e NB-IoT, mentre 3GPP continua a far avanzare le applicazioni della tecnologia 5G.
Inoltre, le soluzioni di assemblaggio industriale, il controllo dell'automazione dei processi, le interfacce uomo-macchina (HMI), l'assistenza con la realtà aumentata, la logistica di fabbrica, i robot mobili, i robot collaborativi e gli AGV possono tutti sfruttare le funzionalità RedCap e uRLLC. In questi ambiti, i requisiti fondamentali sono tempi di risposta affidabili, larghezza di banda sufficiente e prodotti economicamente vantaggiosi.
Nei prossimi anni, la tecnologia 5G sarà adottata in tutti i settori verticali rilevanti, tra cui quello manifatturiero (macchinari, aerospaziale, automobilistico, semiconduttori), chimico e petrolchimico, farmaceutico, petrolio e gas, energia e servizi di pubblica utilità e trattamento delle acque e delle acque reflue. Questa adozione dipende non solo dalla tecnologia in sé, ma anche dai quadri normativi e dall’utilizzo dello spettro dedicato.
In che modo la tecnologia 5G raggiunge prestazioni EVM-di livello strumentale nell'automazione industriale? (In che modo la tecnologia 5G riceve segnali per migliorare le prestazioni in termini di ampiezza del vettore di errore nell’automazione industriale?)
Ludger Boeggering
Innanzitutto bisogna considerare le caratteristiche che distinguono la tecnologia 5G dalle generazioni precedenti.
Nelle applicazioni che richiedono affidabilità e disponibilità elevate, la bassa latenza è fondamentale. Rispetto alle precedenti generazioni di reti mobili, la tecnologia 5G è progettata per ridurre significativamente la latenza e migliorare la disponibilità.
La tecnologia 5G supporta il network slicing, consentendo la fornitura di reti virtuali personalizzate su misura per specifiche applicazioni o requisiti di servizio. Di conseguenza, l’automazione industriale può accedere a sezioni dedicate ottimizzate per le sue particolari esigenze garantendo elevata affidabilità e prestazioni.
L'edge computing diventerà sempre più vitale in futuro. 5Le reti G consentono all'edge computing di elaborare i dati più vicino a dispositivi e sensori. Ciò riduce il tempo e l'energia necessari per trasmettere i dati ai data center remoti, accorciando così i tempi di risposta e migliorando le prestazioni nei processi di automazione industriale.
Ultimo ma non meno importante, la tecnologia 5G supporta mMTC, consentendo a un gran numero di dispositivi di comunicare simultaneamente. Nell'automazione industriale, ciò significa consentire a grandi quantità di sensori, attuatori e dispositivi all'interno della stessa rete di interagire tra loro. Ciò aumenta significativamente l’efficienza complessiva, sia in termini di utilizzo che di investimenti.
In che modo la tecnologia 5G nell'automazione riduce i tempi di fermo macchina, elimina gli errori, migliora la tracciabilità dei materiali e consente ai dipendenti di concentrarsi su attività che richiedono competenze manuali complesse?
Ludger Boeggering
La stessa tecnologia 5G ha un impatto diretto limitato su questi parametri. La chiave sta nell'implementarlo come parte di un sistema integrato. 5G consente ambienti di comunicazione sicuri utilizzando lo spettro allocato. Le soluzioni basate su wireless-si integrano inoltre in modo più semplice e flessibile negli ambienti industriali.
Di conseguenza, la tecnologia consente una raccolta e un’analisi più mirata dei dati di processo. Con queste funzionalità, le aziende possono creare sistemi di gemello digitale e/o garantire un monitoraggio affidabile delle condizioni per implementare misure preventive in qualsiasi momento.
Sfruttando questa tecnologia in modo efficace, le aziende possono eseguire in modo affidabile diversi processi e stabilire modelli flessibili "as-a-service". Ciò riduce al minimo i tempi di inattività, previene errori di produzione e garantisce un'allocazione mirata di personale e materiali.
In che modo il 5G accelera la digitalizzazione e consente il risparmio energetico?
Ludger Boeggering
La tecnologia 5G rappresenta un’altra pietra miliare cruciale per affrontare le sfide della digitalizzazione. Fondamentalmente, questa tecnologia facilita un’automazione più rapida e spinge le aziende verso una maggiore flessibilità. I suoi attributi chiave includono disponibilità e affidabilità.
Quali sfide e limitazioni potrebbero sorgere quando si implementa il 5G nell’automazione industriale?
Ludger Boeggering
Vorrei innanzitutto sottolineare che i progressi tecnologici inevitabilmente danno origine a sfide specifiche-delle applicazioni. I punti di forza e i limiti del 5G sono inseparabili. Ad esempio, le applicazioni-critical che richiedono tempi di risposta di millisecondi o addirittura microsecondi richiedono ancora connessioni cablate. Attualmente nessuno ha investito risorse significative per sviluppare soluzioni 5G corrispondenti per tali scenari.
Anche in futuro gli ambienti di automazione industriale saranno caratterizzati da tecnologie coesistenti. Non esiste una soluzione universale.
Se desiderate comunque beneficiare della flessibilità e dei vantaggi come una copertura zonale indipendente e sicura simile alle reti dei campus, è necessario realizzare l'infrastruttura corrispondente, che richiede un investimento iniziale.
La prima sfida da superare quando si adotta la tecnologia 5G nell’automazione industriale risiede nella gestione delle aspettative. In futuro emergeranno altre soluzioni-per la creazione di infrastrutture e diventeranno fattibili anche implementazioni-su piccola scala.
Inoltre, la stessa infrastruttura dovrebbe essere utilizzata per il maggior numero possibile di scenari applicativi, massimizzando così i vantaggi per gli utenti. La progettazione dell’infrastruttura di rete deve tenere pienamente conto di questi diversi requisiti e i fornitori devono fornire attrezzature adeguate.
Un aspetto fondamentale dell'implementazione della tecnologia 5G negli ambienti di automazione è la tracciabilità end-to-end. Gli operatori o gli integratori che adottano soluzioni 5G devono essere sempre in grado di analizzare ogni parte dell’infrastruttura di comunicazione per individuare rapidamente guasti e ripristinare il normale funzionamento.
Quali bande di frequenza distinte utilizza la tecnologia 5G per l’automazione industriale? Quali sono i rispettivi vantaggi di queste bande?
Ludger Boeggering
Questa domanda è piuttosto ampia, quindi la affronterò dal punto di vista dell'applicazione. Per scenari come la manutenzione predittiva o il monitoraggio ambientale, l’attenzione si concentra su una copertura approfondita, un’elevata densità di abbonati e una facile integrazione con l’infrastruttura esistente. Si tratta principalmente dell'utilizzo delle bande tradizionali degli operatori di rete pubblici.
In altri scenari, come il controllo dell'automazione dei processi e le applicazioni assistite dalla realtà aumentata-, la disponibilità e l'affidabilità sono fondamentali. In questi casi, i vantaggi delle reti private-inclusa la sicurezza dei dati-giocano un ruolo significativo. Tali strutture possono utilizzare lo spettro della banda media-da 3,xx a 4,xx GHz, dove le autorità di regolamentazione concedono da anni licenze per l'uso locale a termini relativamente interessanti.