Вплив 5G та LPWAN на Промисловий IoT

Задачі 5G в IoT

Новини >> Публікації >> 05.12.2019

Це перша частина серії з трьох, у якій ми розглянемо питання 5G і LPWAN а також їх вплив на Промисловий IoT.

  • В першій частині розглядається питання «що таке 5G» у відношенні до IIoT?
  • Друга частина розвіює деякі міфи про 5G і LPWAN
  • У третій частині мова йтиметься про те, які нові можливості, архітектури та додатки дозволять використовувати технології 5G і LPWAN.

У 2019 технологія 5G піднялася на вершину новітніх технологій в Gartner Hype Cycle. Це означає, що ми знаходимося на піку цікавості, хвилювання і розгубленості щодо того, що являє собою ця технологія, як вона буде використовуватися і коли вона буде готова. У цій статті ми допоможемо зменшити плутанину з мережами 5G і малопотужними глобальними мережами (LPWAN).

У світі промислового IoT 5G і її відомий конкурент LPWAN LoRaWAN будуть ключовими гравцями в забезпеченні і прискоренні розгортання IoT.

Почнемо з 5G. 5G представляє п'яте покоління стільникових технологій. Якщо ви трохи заплуталися в новинах про 5G і про те, що він може робити, швидше за все, тому, що 5G надає ряд різних можливостей, призначених для кількох варіантів використання, які стануть доступні в різні моменти протягом життєвого циклу 5G.

Проcтіше кажучи, розділемо 5G на 3 сегменти:

  • 5G для бфльшої швидкості
  • 5G для надмалої затримки
  • 5G і LPWAN для під'єднаних пристроїв з низьким енергоспоживанням і низькою швидкістю

5G для швидкості

Давайте почнемо з найпростішого для розуміння варіанту використання 5G - швидкості. 5G забезпечує в 10-100 разів сильну пропускну здатність у порівнянні з LTE четвертого покоління. За словами Fierce Wireless, який невпинно вимірює продуктивність операторів США, сучасні мережі 4G LTE в США мають фактичну середню пропускну здатність, що коливається в діапазоні 25 Мбіт / с. З 5G теоретичні швидкості починаються близько 1 Гбіт / с, з можливістю досягати 10 Гбіт / с за допомогою агрегації смуг. Польові результати на ринках раннього розгортання вже опублікували результати від сотень Мбіт / с до 1,2 Гбіт / с.

Якщо ми думаємо тільки про вплив 5G на ринок стільникових телефонів, це не так вже й цікаво. Більш висока швидкість приємна, коли ви завантажуєте п'ять сезонів «Силіконової долини». Але сама повільна частина вашого портативного пристрою - це людський інтерфейс - здатність ваших очей і вух споживати дані, або ваших пальців або голосу для їх відтворення. Цей варіант використання навряд чи вимагає гігабітних швидкостей. Але якщо замість цього ми розглянемо такі речі, як заміна оптоволокна 5G, надаючи гігабітні і додаткові з'єднання з підприємствами, будинками, системами відеоспостереження, віддаленими вузлами, транспортними розв'язками, і все це з нульовою вартістю проводки, ви можете уявити, як будуть з'являтися нові додатки , а також зникати існуючі.

5G для надмалої затримки

Затримка є час між ініціюванням запиту даних і отриманням відповіді. Поточний стан затримки LTE в США становить від 40 до 60 мілісекунд. Це досить швидко для інтерфейсу human-device для додатків, які ми використовуємо сьогодні. Але 5G обіцяє знизити затримку до 1 мілісекунди. Цей рівень затримки відкриває двері для нових варіантів використання в реальному часі. Ігровій спільноті це сподобається. Нові додатки з'являться там, де в реальному часі необхідні людські зв'язки. Хочете записати джем-сейшн в реальному часі між музикантами в Нью-Йорку, Лос-Анджелесі та Чикаго? Тепер вони зможуть виступати разом «вживу» онлайн, як якщо б вони всі стояли разом на одній сцені.

Але справжня магія буде в додатках управління машинами і рухом, де все відбувається швидше, потрібна точність, і багато чого може статися за 50 мілісекунд. Рої дронів зможуть спілкуватися разом в режимі реального часу. Високошвидкісне управління рухом в автоматизації та виробництві більше не буде прив'язане дорогими в установці кабелями даних. Усунення затримки між нашим фізичним і цифровим світами дозволить створювати нові додатки доповненої реальності, де ми зможемо накладати цифрову інформацію на наш власний досвід в режимі реального часу.

Однак, є і деякі застереження щодо цієї переваги 5G. Ви отримаєте ефект наднизької затримки тільки в тому випадку, якщо ви обслуговуєте 5G в високочастотних смугах «міліметрового діапазону» спектра 5G. Це частоти 24 ГГц і вище. Проблема полягає в тому, що зі зростанням частоти віддаленість і здатність долати перешкоди знижуються. Отже, якщо ви плануєте побудувати високотехнологічну фабрику 5G, вам потрібно буде працювати з вашим оператором, щоб встановити комплект антен 5G міліметрового діапазону на вашому підприємстві. Якщо ви перебуваєте в густонаселеному місті, великі оператори, ймовірно, будуть вкладати кошти в розгортання міліметрового діапазону. Якщо ви перебуваєте в сільській місцевості з низькою щільністю населення, ви навряд чи отримаєте можливість насолоджуватися низьким рівнем затримки.

Багато написано про те, як 5G включатиме автономні транспортні засоби. Це може бути правдою, але я можу забігати наперед. Низька затримка, безумовно, має вирішальне значення для високошвидкісного управління рухом. Якщо ви знаєте свою затримку і швидкість, ви можете легко розрахувати буферну зону або межу похибки, необхідні для забезпечення позитивного результату. Але більш важливим, ніж затримка, є інше поняття, зване «детермінізмом». Якщо затримка може становити 1, 5 або 10 мс, важко скористатися чимось більшим, ніж найгірший випадок затримки системи. Найкращі програми для переваг наднизької затримки 5G будуть в додатках з фіксованою майданчиком, де може бути гарантована мережева інфраструктура міліметрового діапазону.

5G і LPWAN для пристроїв з низькими енергоспоживанням і швидкістю

Якщо ви чули про LTE категорії M1 і вузькополосному IoT (NB-IoT), вони теж є частиною сімейства 5G. За іронією долі, Cat M1 і NB-IoT зовсім не про швидкість. Навпаки, мова йде про уповільнення зв'язку для збільшення дальності і зниження енергоспоживання. Цей набір технологій 5G дозволяє нам інтегрувати бездротовий зв'язок в невеликі пристрої з наднизьким енергоспоживанням. Ці пристрої можуть працювати від батареї або навіть від технологій збору енергії. Датчики на дорогах, в мостах і полях є для нас можливістю з'єднувати наші фізичні та цифрові світи.

5G категорії M1 і NB-IoT - не єдині технології, призначені для підключення датчиків малої потужності. Конкуруюча технологія LoRaWAN використовує неліцензійний спектр для того ж додатка. LoRaWAN використовує неліцензовані низькочастотні діапазони (915 МГц в Північній Америці) і передові бездротові технології для досягнення хорошого діапазону і зв'язку з низьким енергоспоживанням для дуже низькошвидкісних пристроїв. LoRaWAN, 5G категорії M1 і NB-IoT будуть конкурувати за багато з тих же бездротових датчиків з низьким енергоспоживанням.

5G і LPWAN будуть впроваджувати технології подальшого зросту IIoT, що спричинить постійне зростання їх використання. Деякі з його переваг прийдуть раніше, ніж інші. Категорії M1, NB-IoT і LoRaWAN готові до ринку сьогодні. Деякі функції будуть впроваджуватися на різних ринках і з різною швидкістю. І все ж іншим потрібні роки, щоб зрозуміти, що зараз саме час почати представляти і оцінювати, як і коли ці технології вплинуть на ваші продукти, послуги та операції.