En muchos casos, el WiFi sigue siendo el método preferido para los despliegues de redes LAN inalámbricas, y seguirá siéndolo para las redes domésticas.
Pero cuando se trata de redes de tipo empresarial, como una planta de fabricación, que tiene un gran número de ubicaciones, trabajadores de campo conectados, dispositivos de Internet industrial de las Cosas (IIoT) y aplicaciones, el WiFi tiene muchas limitaciones.
La falta de velocidad, cobertura, seguridad y rendimiento de las redes WiFi desplegadas en grandes empresas ha abierto las puertas de la banda CBRS y de la infraestructura privada LTE.
En este artículo, destacaremos seis razones principales por las que el CBRS es el ingrediente adecuado para la Manufactura Inteligente.
El panorama de la manufactura inteligente
El nacimiento de los Controladores Lógicos Programables (PLC), en los años 70, cambió toda la historia de la fabricación industrial. La mayoría de las antiguas empresas manufactureras, basadas en las tradicionales líneas de montaje de producción en masa, adoptaron los PLC e introdujeron la automatización industrial. Los PLC comenzaron lo que hoy conocemos como la tercera revolución industrial.
Ahora estamos poniendo el pie en una nueva revolución industrial. Nos dirigimos hacia la Industria 4.0, donde la automatización es el estándar de facto y donde se introducen nuevas tecnologías.
La Manufactura Inteligente se construye a partir de la automatización y una combinación de estas nuevas tecnologías, incluyendo:
- Internet Industrial de las Cosas (IIoT),
- Computación en la nube,
- Computación de borde,
- y procesos más sofisticados para la automatización, como la Inteligencia Artificial, Aprendizaje Automático, Aprendizaje Profundo y Visión Artificial.
El surgimiento de estas tecnologías está pintando un cuadro totalmente nuevo en las líneas de montaje de la fabricación. Las fábricas pueden ahora ser más eficientes en sus procesos de fabricación.
Pero para unir todas estas nuevas tecnologías y proporcionar una transmisión fluida para los datos generados por el IIoT, se requiere un nuevo tipo de conectividad.
Volverse más inteligente con CBRS inalámbrico
Las plantas de fabricación se centran ahora en mejorar los sistemas y procesos de la tecnología de operaciones físicas (OT). Una cinta transportadora mejor y más rápida, un brazo robótico más preciso y sistemas de clasificación más rápidos, que por supuesto son críticos para una mejor fabricación. La mayoría de estos dispositivos de IIoT, generalmente con capacidades inalámbricas, generan tantos datos valiosos, que son críticos para obtener conocimientos comerciales y mejorar los procesos empresariales.
Desafortunadamente, las redes inalámbricas típicas como WiFi en las plantas de fabricación no tienen la velocidad, seguridad y fiabilidad para manejar cantidades tan grandes de datos.
El CBRS (Servicio de Radio de Banda Ancha para Ciudadanos) nació como una solución para este tipo de demandas inalámbricas de grado empresarial. Proporciona un uso sin licencia (y con licencia opcional) para una porción de la banda de transmisión de 150MHz de la banda de 3.5GHz dentro de los Estados Unidos.
Afortunadamente, la tecnología LTE puede funcionar en la banda CBRS, lo que hace que la oportunidad de tener la tecnología LTE celular, sea privada. CBRS en la banda 48 también se conoce como LTE Privado.
El siguiente diagrama muestra una breve descripción de cómo estos dispositivos IIoT se interconectan entre sí utilizando la tecnología CBRS LTE privada.
- Dispositivos IoT industriales: No todos los dispositivos IIoT son compatibles con CBRS. La mayoría de los dispositivos IIoT vienen con interfaces tradicionales como WiFi o Ethernet.
- El Gateway CBRS: El IIoT puede usar un módulo de radio LTE como el PGN-600 de Lanner para proporcionar conectividad a la red CBRS. Este dispositivo actúa como un Gateway CBRS para servir de medio entre los dispositivos CBRS y los que no lo son.
- Las estaciones base de CBRS LTE privado y el núcleo de paquetes: Esta es una infraestructura LTE compatible con CBRS. El núcleo de paquetes debe tener una conexión segura con las PDN (redes públicas de datos).
- El Centro de Datos en la Nube: No es un componente de CBRS, pero es clave para la manufactura inteligente. En la nube es donde ocurren los cálculos complejos, IA, ML, visión artificial, análisis, etc.
Seis razones por las que el CBRS es el ingrediente adecuado para la manufactura inteligente
Como ya se ha dicho, el CBRS LTE privado proporciona las capacidades para despliegues inalámbricos a gran escala.
Los trabajadores de las plantas de fabricación y los dispositivos pueden ser potenciados con toda una serie de aplicaciones inalámbricas móviles para mejorar su productividad, la toma de decisiones e incluso su seguridad. Estas capacidades son, por supuesto, aprovechadas por los análisis de datos proporcionados por los servidores de computación de borde y la computación en la nube.
Hay seis razones principales por las que el CBRS LTE privado debería ser un componente integral para el desarrollo de la red en la manufactura inteligente.
- Ancho de banda dedicado.
- Reducción de latencia.
- Amplia cobertura y movilidad.
- Seguridad inherente.
- Escalabilidad.
- Rentabilidad.
Ancho de banda dedicado
El rendimiento de una red inalámbrica típica, como WiFi, se ve comprometido cuando las frecuencias inalámbricas disponibles en el espectro son limitadas, y hay un gran número de dispositivos que intentan comunicarse.
El CBRS resuelve este problema proporcionando un ancho de banda ampliado y dedicado a la infraestructura de LTE privado. La nueva y amplia banda del espectro CBRS se extiende entre los 3550-3700MHz. De los 150 MHz, 80-100MHz están disponibles para el Acceso General Autorizado (GAA) o “LTE Privado”
Este nuevo ancho de banda es como proporcionar un nuevo carril de tráfico para los dispositivos IIoT con capacidades inalámbricas. Estos dispositivos habilitados por CBRS no sufrirán interferencias del habitual y congestionado espectro inalámbrico público.
Reducción de latencia
Algunas operaciones de automatización industrial requieren respuestas en tiempo real o latencias muy inferiores a 2ms. Dentro de la planta, ninguna tecnología WiFi puede lograr eso; sólo la fibra óptica cableada sería capaz de devolver latencias tan bajas como 2 ms.
El CBRS LTE privado es una red celular totalmente independiente, incluyendo la red central y los sitios celulares. Tener este tipo de independencia permite a los fabricantes optimizar sus redes y proporcionar una latencia reducida para sus operaciones de automatización específicas de misión crítica.
El LTE privado puede ser configurado para manejar tipos específicos de tráfico con requerimientos individuales. Se puede garantizar una cierta QoS (Calidad de Servicio) para procesos de fabricación específicos que necesitan latencias extremadamente bajas. Gracias a esta flexibilidad, el LTE privado puede alcanzar latencias de entre 1 y 2 ms.
Amplia cobertura y movilidad
Los fabricantes pueden desplegar LTE privado para garantizar una amplia cobertura en toda la planta e incluso llegar a lugares remotos imposibles para el WiFi. Mientras que los dispositivos WiFi deben estar ubicados a un promedio de 100 metros del punto de acceso inalámbrico, los dispositivos LTE pueden conectarse a la estación base a kilómetros de distancia.
El LTE privado proporciona la cobertura interior y exterior necesaria que los dispositivos de la planta de fabricación necesitan para una comunicación fiable. Como el LTE privado pone toda la planta de fabricación en una frecuencia diferente, los dispositivos de interior como los robots no tienen que luchar por la cobertura de la señal.
Pero la cobertura no es la única ventaja; el LTE privado también proporciona una movilidad perfecta en toda una zona. La tecnología LTE ha sido diseñada desde el principio para proporcionar una itinerancia móvil perfecta.
Seguridad inherente
A diferencia del LTE Público, que utiliza una infraestructura compartida para transmitir y recibir datos dentro de un rango, el LTE Privado está construido sobre una red privada totalmente nueva y separada.
El tráfico entre los dispositivos IoT industriales de la planta de fabricación y los servidores de las instalaciones sigue siendo local. El LTE privado utiliza un equipo de radio dedicado y una red central de paquetes para que todo el tráfico esté segregado a nivel del espectro.
Otra ventaja del LTE privado es que las terminales LTE utilizan autenticación aislada basada en SIM y códigos PUK para acceder a la infraestructura inalámbrica.
Escalabilidad
La tecnología celular, como el LTE privado, se considera una solución altamente escalable y robusta. Puede escalar rápidamente hacia arriba y hacia abajo. Dependiendo del tipo de tráfico, un único servidor LTE privado puede soportar hasta 500,000 sesiones con un rendimiento de 3 Gbps.
A medida que crece la demanda de una planta de fabricación, la red privada de LTE puede escalar añadiendo más recursos de radio, sin tener que cambiar todo el sistema.
La implementación de una red LTE privado de alta velocidad permite a los fabricantes tener un mejor control de su capacidad de expansión. Como pueden elegir dónde crecer y qué recursos expandir, la red LTE privado se vuelve muy eficiente en cuanto a costos.
Rentabilidad
El despliegue de redes WiFi en plantas de fabricación a gran escala es posible, pero puede ser bastante caro. Para construir una red WiFi amplia, se necesitarían toneladas de equipos WiFi, repetidores, controladores WLAN, etc., que pueden resultar costosos.
El LTE privado proporciona más cobertura, velocidad y seguridad, por lo que requiere menos equipo. Se trata de una solución mucho más rentable que los despliegues de WiFi a gran escala, en primer lugar porque la infraestructura es menos costosa y, en segundo lugar, porque los fabricantes pueden obtener todos los beneficios enumerados sin ningún costo adicional de datos.
El fabricante puede tener un control totalmente autónomo de la capacidad de la red sin depender de los operadores de la red ni de los costos de las licencias.
Palabras finales
El CBRS LTE privado junto con otras tecnologías emergentes como IA/ML, IIoT, Big Data y la computación de borde, moverá la aguja y mejorará la producción y calidad de fabricación, como nunca antes se había visto.
El CBRS LTE privado será un elemento clave en la manufactura inteligente. Proporcionará una baja latencia para las aplicaciones de misión crítica en la planta de fabricación, evitará las interferencias inalámbricas con un ancho de banda dedicado, proporcionará un alto nivel de seguridad, una cobertura extendida, proporcionará una alta escalabilidad, y todo a un precio rentable.
El módulo de radio LTE PGN-600 de Lanner es un buen comienzo. Con este módulo, que actúa como un gateway CBRS, puede proporcionar una comunicación fluida con la red que no es CBRS.
