Sztuczna inteligencja, big data, internet rzeczy (w tym również przemysłowy internet rzeczy), Przemysł 4.0 czy smart factory – tych kilka pojęć w niedalekiej już przyszłości będzie decydować o przewadze konkurencyjnej przedsiębiorstw produkcyjnych. Aby jednak móc w pełni skorzystać z tych nowoczesnych i niezwykle zaawansowanych technologii, niezbędne jest zapewnienie niezawodnej i szybkiej sieci transmisji danych, dlatego tak wielkie są oczekiwania związane z wdrożeniem technologii 5G.

Olbrzymi skok w przyszłość

Już podstawowe parametry sieci 5G pokazują, że możemy być świadkami prawdziwej rewolucji w obszarze komunikacji bezprzewodowej, porównywalnej nawet do pojawienia się Internetu czy telefonii komórkowej. Technologia rozszerzonego mobilnego szerokopasmowego dostępu do internetu (eMBB – enhanced Mobile Broadband) pozwoli na szybki transfer olbrzymich zbiorów danych do 10 GB na sekundę. Ta technologia sprawi, że 5G pozwoli nie tylko na szybsze przesyłanie i pobieranie filmów w jakości HD, ale również usprawni działanie wszystkich typów usług, które wymagają wysokiej przepustowości łącz, w tym m.in. wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości. W porównaniu do poprzednich generacji sieci (4G czy 3G) technologia 5G zapewni do 20 razy szybszą prędkość transferu danych.

Drugą składową sieci 5G jest technologia ultraniezawodnej transmisji danych o niskich opóźnieniach (uRLLC – Ultra-Reliable and Low Latency Communications), dzięki której czasy opóźnień nie powinny przekroczyć 1 milisekundy, a oferowana dostępność jest na poziomie ponad 99,99% (oznacza to zaledwie godzinę przestoju w ciągu dziesięciu lat). Ta sfera odpowiadać ma najwyższym wymaganiom stawianym przed usługami o najniższych możliwych opóźnieniach, czyli np. zdalnemu zarządzaniu produkcją, a także autonomicznym samochodom.

I wreszcie trzecia technologia, która ma zapewnić masową komunikację między maszynami (mMTC – Massive Machine Type Communications). Dzięki temu rozwiązaniu możliwe będzie podłączenie do sieci nawet miliona urządzeń na kilometr kwadratowy, co pozwoli realizować zadania wymagające dużej gęstości połączeń w ramach np. internetu rzeczy czy inteligentnych miast.

5G: możliwe zastosowania w praktyce

5G to jednak coś znacznie więcej niż tylko szybki internet. Praktycznie nie ma branży, która nie będzie czerpać korzyści z wdrożenia tej technologii i to do różnych procesów. Najczęściej wymienianym przykładem wykorzystania sieci 5G w zastosowaniach przemysłowych jest dalsze usprawnienie automatyzacji linii produkcyjnych, m.in. w kierunku bardziej elastycznych gniazd produkcyjnych bądź autonomicznych środków transportowych.

Również w rolnictwie i leśnictwie można sobie wyobrazić korzyści płynące z wdrożenia sieci 5G. Gromadzenie i późniejsza analiza szczegółowych danych nt. zasiewów oraz zbiorów pozwoli w przyszłości zoptymalizować uprawy, podpowiadając, gdzie np. zastosować więcej nawozu, a gdzie może być go mniej. Również autonomicznie poruszające się pojazdy rolnicze będą mogły bazować na komunikacji z wykorzystaniem technologii 5G. Kolejnym potencjalnym zastosowaniem tej technologii jest obsługa wielu towarów na dużych obszarach (np. w portach przeładunkowych, centrach logistycznych, na lotniskach), gdzie sposób oraz ilość generowanych danych przekracza możliwości dotychczasowych rozwiązań. 5G umożliwi niezawodną, bezpieczną i bezprzewodową komunikację między dźwigami, kontenerami, pojazdami i pracownikami.

Technologia 5G będzie mogła znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie wiele czujników gromadzi tak dużo danych, które nie mogły być przesyłane przez dotychczas stosowane technologie bezprzewodowe. Teoretycznie nie do wszystkich zastosowań w procesach produkcyjnych będzie potrzeba wdrażania technologii 5G. Już obecnie na produkcji wykorzystywane są nowoczesne technologie, które zapewniają optymalną komunikację pomiędzy maszynami, czujnikami a operatorem. Przemysłowe Wi-Fi, LoRa czy radiomodemy świetnie sobie radzą, gdyż taka komunikacja nie wymaga dużej przepustowości i nie jest rozproszona terytorialnie. Jednak już w sytuacjach, gdy te same linie produkcyjne będą musiały być sprzężone np. różnymi platformami usługowymi, w tym chociażby z aplikacjami kontrahentów, podwykonawców czy dostawców, niezbędna może okazać się niezawodna sieć o dużo większej przepustowości.

Potężnymi grupami beneficjentów wdrożenia sieci 5G będą także sektory mediów oraz rozrywki, a także motoryzacja. Transmisja filmów 3D i rozwój innych usług wideo, trójwymiarowe hologramy oraz wspomniane już wyżej wirtualna i rozszerzona rzeczywistość dopiero wraz z technologią 5G będą mogły w pełni rozwinąć skrzydła. Technologia ta będzie również niezbędna dla dalszego rozwoju autonomicznych pojazdów. Jeśli rzeczywiście przyszłość ma należeć do samojeżdżących pojazdów, muszą one w czasie rzeczywistym przetwarzać ogromne ilości danych i komunikować się z innymi pojazdami oraz z szeroko rozumianą infrastrukturą drogową.

Prywatne sieci 5G

W prace nad technologią 5G zaangażowanych jest wiele przedsiębiorstw. Jak wynika z najnowszej edycji raportu "Prognozy dla sektora technologii, mediów i telekomunikacji" firmy Deloitte, do końca tego roku testy prywatnych sieci 5G powinno rozpocząć ponad 100 firm na całym świecie. Nawet jeśli pandemia koronawirusa spowolni nieco ten proces, to z pewnością go nie zatrzyma. Większość z obecnie wdrażanych testowych sieci 5G bazuje na poprzednich rozwiązaniach (4G/LTE), które poddane zostały m.in. aktualizacji oprogramowania. Całkowicie nowe technologie 5G testowane są obecnie przede wszystkim w państwach azjatyckich (Korei Południowej, Japonii oraz Chinach). Liderami we wdrażaniu nowych technologii wykorzystywanych w sieciach 5G są obecnie Ericsson, Huawei, Nokia oraz Samsung Electronics. Szacuje się, że tylko w tym roku w nowe instalacje i niezbędny sprzęt firmy zainwestują łącznie co najmniej kilkaset milionów dolarów.

Testy już trwają

Możliwości sieci piątej generacji sprawdzane są już na różnych polach. Audi i Ericsson współpracują np. przy testach sieci 5G pod kątem współpracy na linii człowiek-robot. W tym celu powstało ramię robotyczne wyposażone w specjalny chwytak do instalacji poduszek powietrznych w samochodach, które będzie mogło komunikować się bezprzewodowo w czasie rzeczywistym. Z kolei Siemens i Qualcomm Technologies stworzyły testowe środowisko przemysłowe 5G, w którym w warunkach bardzo zbliżonych do rzeczywistych sprawdzane są różne technologie. Prywatną sieć 5G w swoim zakładzie produkcyjnym w Haiger w tym roku zainstaluje także Rittal. Nowa technologia przyspieszy i uprości przepływ danych oraz pomoże przeprowadzić analizy, które wskażą konieczność wykonania ewentualnych napraw i konserwacji urządzeń produkcyjnych.

Szwedzka firma Ericsson stworzyła specjalny portal partnerski, w ramach którego powstała sieć partnerów tej firmy, pomagających zarówno w tworzeniu nowej infrastruktury komunikacyjnej na terenie firmy, jak i we wdrażaniu technologii 5G dla poszczególnych maszyn czy komponentów zakładu produkcyjnego. Firma HMS Industrial Networks z Karlsruhe jest przykładowo certyfikowanym partnerem w zakresie produktów do komunikacji w automatyce fabrycznej. Aby ułatwić integrację 5G producentom maszyn, firma zapewnia porady i odpowiednie komponenty, w tym np. routery bezprzewodowe Anybus, które łączą wydajność i niezawodność z większą mobilnością i mniejszymi opóźnieniami w sieciach bezprzewodowych. Obecnie są oferowane dla LTE i WLAN, ale planowany jest już wariant 5G. W fazie końcowych weryfikacji są również brama radiowa, która pozwala na bezpośredni dostęp do maszyny za pośrednictwem 4G/5G, a także switche, których można użyć do podłączenia maszyn bezpośrednio do sieci 5G.

Trwają również prace nad możliwością wykorzystania technologii 5G w obecnie dostępnych bezprzewodowych systemach przemysłowych, jak np. Profinet i Profisafe. Takie połączenie powinno być interesujące zarówno dla firm, które chcą dopasować istniejące już systemy komunikacyjne do możliwości sieci 5G, jak i dla tych, które przy budowie nowych obiektów od razu chcą stosować najnowsze technologie komunikacyjne.