В последнее время ни одна другая технологическая тема не привлекала такого внимания общества и средств массовой информации, как продолжающееся внедрение сетей 5G. Частные пользователи возлагают большие надежды на новый стандарт беспроводной сети, но ожидания заинтересованных сторон в различных отраслях промышленности ещё выше.
Мы живём в эпоху цифровизации и Интернета вещей. Темы, связанные с этим мегатрендом, автоматически становятся ведущими в средствах массовой информации. Бизнес и частные пользователи всегда заинтересованы в инновациях и разработках. Смартфоны и мобильные устройства теперь являются основным каналом доступа к приложениям, информации и услугам в любое время и из любого места. Возьмём, к примеру, навигацию – кто в наше время пользуется атласом или картой города? Необходимость поддерживать социальные связи на любом расстоянии – ещё один ключевой фактор развития инноваций. 5G обещает повышенную производительность и доступность для этих целей. Любой, кто прочитает в новостях, что среди телекоммуникационных компаний идёт жестокая война за миллиарды евро, неизбежно проявит интерес и подумает, каковы последствия для него как конечного пользователя и почему на карту поставлены такие большие суммы.
И все они потребуют надёжной и быстрой беспроводной связи. Если говорить о чисто бытовом уровне, то внедрение технологий 5G позволит многократно увеличить пропускную способность точек Wi-Fi, а также провести быстрый Интернет в места, где о нём и не мечтали. Кроме того, 5G обещает существенное снижение стоимости трафика, а это – возможность постоянно поддерживать онлайн-связь пользовательских мобильных устройств. По мнению ассоциации NGMN (Next Generation Mobile Networks), продвигающей развитие стандарта, для успеха необходимо выполнить ряд требований.
Чтобы в полной мере реализовать преимущества виртуализации, облачных и периферийных вычислений, промышленность должна избегать фрагментации, принимая глобальные стандарты с открытыми, совместимыми аппаратными интерфейсами и интерфейсами прикладного программирования, тем самым обеспечивая гибкость и масштабируемость. Для того чтобы позволить использовать граничные вычисления в глобальном масштабе, необходима общая архитектура операторских платформ.Операторы мобильной связи обладают уникальными возможностями для предоставления полностью интегрированного решения для вертикальных рынков, охватывающих сети, облачные сервисы и платформы с динамической настройкой, сквозным управлением, обеспечением безопасности на операторском уровне и эффективным использованием спектра частот. Операторы мобильной связи должны активнее участвовать в разработке значимых взаимовыгодных партнёрских отношений с промышленностью.
Частным пользователям чаще всего требуется более высокая скорость передачи данных. Технология 5G может обеспечить скорости загрузки до 20 Гбит/с. Этот уровень производительности открывает новый потенциал для потоковой передачи мультимедиа и виртуальной дополненной реальности даже через точки доступа, используемые многими людьми одновременно. 5G определяет три сценария обслуживания, которые полезно рассмотреть для объяснения преимуществ новой технологии.Чрезвычайно высокая скорость передачи данных, о которой мы упоминали ранее, называется eMBB – сокращённо от enhanced Mobile Broadband, или улучшенный мобильный широкополосный доступ (рис. 1). Преимущества двух других режимов обслуживания, uRLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) и mMTC (massive Machine Type Communication), могут быть не такими очевидными для конечного пользователя, как преимущества eMBB, но они всё равно будут иметь косвенное влияние на повседневную жизнь. uRLLC означает «сверхнадёжная связь с малой задержкой». Этот режим определяет высокую доступность 5G, которая особенно актуальна для критически важных с точки зрения безопасности приложений в обрабатывающей промышленности. mMTC означает «массовая межмашинная связь», то есть сложная связь между машинами и их компонентами посредством огромного количества соединений в ограниченном пространстве, например, структура завода с высокой степенью автоматизации. Частные пользователи с большей вероятностью столкнутся с этими двумя режимами обслуживания опосредованно благодаря промышленным продуктам.
Глядя на развитие стандартов мобильной беспроводной связи с начала 1980-х годов (рис. 2), мы понимаем, что сейчас наблюдается следующий эволюционный шаг во всё более цифровом мире: сети 1G использовались исключительно для аналоговой передачи голоса; сети 2G могли передавать SMS и MMS; 3G добавили возможности передачи видео и мобильный Интернет, а 4G – аудио в реальном времени и HDTV. 5G предлагает усовершенствования, которые будут стимулировать цифровизацию промышленности. Он станет первым стандартом для крупномасштабных сетевых объединений машин. Ключевым понятием здесь является M2M, или межмашинная связь. Таким образом, внедрение 5G можно рассматривать как революционный шаг в развитии беспроводных сетей в промышленных средах. В этом конкретном контексте 5G – скорее промышленный стандарт связи, чем просто стандарт мобильной беспроводной связи. Действующие ныне стандарты мобильной беспроводной связи являются лишь среднесрочным решением для промышленных приложений. Например, всё ещё широко используется GSM, но для установления соединения в этой технологии требуется больше энергии, чем собственно для передачи данных. Данная проблема особенно актуальна в контексте автономных датчиков с батарейным питанием. По мнению специалистов компании Pepperl+Fuchs, технология 5G предоставит гораздо больше свободы в разработке решений в области беспроводных датчиков, транслирующих данные через мобильную беспроводную сеть с малым временем цикла передачи.
Компания Pepperl+Fuchs активно формирует будущее Индустрии 4.0, работая в различных ассоциациях и участвуя с самого начала в определении новых стандартов. На сегодняшний день IO-Link, ASi 5 и расширенный физический уровень (APL) – всё это темы, разрабатывавшиеся при участии компании. Pepperl+Fuchs крайне заинтересована в развитии 5G, так как в результате широкого использования распределённых беспроводных датчиков с поддержкой 5G датчики компании обеспечат исчерпывающее отражение физического мира и помогут клиентам лучше планировать и контролировать огромный спектр производственных процессов.
В последнее время наблюдается тенденция к увеличению количества сенсорных технологий и более широкому использованию существующих данных. Эта идея также продвигается NAMUR (международная ассоциация пользователей технологий автоматизации в промышленности) через открытую архитектуру NAMUR. Непубличные сети 5G с определённым качеством обслуживания в первую очередь предлагают гибкость и надёжность для реализации этих концепций на предприятиях клиентов Pepperl+Fuchs с высокой степенью распределённости.
Когда же мы увидим 5G в своих личных смартфонах? Для покрытия существенных площадей требуется установка базовых станций нового типа, причём на расстояниях, меньших, чем в сетях 4G. Эта новая инфраструктура – очень дорогостоящее удовольствие, и сотовые операторы просто не имеют ресурсов, чтобы в одночасье заменить все свои станции 4G на новые. По оценкам специалистов, на создание инфраструктуры базовых станций 5G только в США потребуется не менее $30 млрд.
Другое дело – крупные потребители в промышленности, способные инвестировать в новую технологию и имеющие в ней заинтересованность как в единственно целесообразной альтернативе. Установить локально базовую станцию, которая будет обеспечивать коммуникации для удалённого промышленного объекта, – это уже гораздо более реалистичная и рентабельная задача для оператора связи. Вероятно, через несколько лет мы увидим массу примеров промышленных внедрений технологии, но на потребительский рынок она придёт не так скоро, как хотелось бы. Ведь и пользовательские мобильные устройства в подавляющем большинстве не поддерживают новую технологию и не смогут воспользоваться её преимуществами.Таким образом, потребуется ещё и массовая замена гаджетов на более дорогие, с поддержкой 5G (которая сейчас почти бесполезна). Тут получается некий замкнутый круг: потребители не готовы платить, так как не создана инфраструктура, а инфраструктура развивается медленно во многом потому, что недостаточен потребительский спрос. В связи с этим ожидать скорого прихода 5G в наши смартфоны не приходится. Однако стоит заметить, что сами производители и крупнейшие участники альянса 5G крайне заинтересованы в массовом внедрении новой технологии, поэтому всё больше гаджетов на рынке поддерживают 5G, и тестовая эксплуатация сетей нового поколения уже ведётся во многих мегаполисах мира. ●
Экономика профилактики: использование Интернета вещей для планирования профилактического обслуживания оборудования
Машины, а точнее, сложные высокотехнологичные установки – станки или другое технологическое оборудование для любой промышленной отрасли представляют собой ценные активы, которые необходимо защищать от повреждений, неисправностей и отказов с помощью надлежащих мер по техническому обслуживанию. В этой статье будет рассмотрен один из примеров создания системы, автоматически контролирующей состояние и время работы машин с последующей отправкой уведомлений о графике профилактического технического обслуживания (ПТО). 23.04.2024 СТА №2/2024 417 0 0Блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы
В статье представлен блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы. Приведены решения на аппаратном и программном уровнях, обоснован выбор средств автоматизации. 23.04.2024 СТА №2/2024 326 0 0Построение цифрового двойника склада металлопроката с использованием искусственной нейронной сети
Изложены методика и результаты эксперимента по применению искусственной нейронной сети для отслеживания перемещений продукции металлопроката на территории цеха. Приведены преимущества такого способа организации цифрового двойника склада. 23.04.2024 СТА №2/2024 295 0 0Горячее резервирование с MasterSCADA 4D и ПЛК Regul R500 на примере АСУ ТП для авиатопливных комплексов
В статье представлено решение для автоматизированного контроля и управления технологическими объектами склада одного из технологических лидеров российской авиатопливной отрасли. Система построена на базе ПЛК REGUL500 с поддержкой горячего резервирования центральных процессоров и программной платформе MasterSCADA 4D с поддержкой резервирования серверов, работы рантайм на операционной системе Astra Linux и синхронизацией данных на программном уровне. Эти составляющие, а также опыт сертифицированного интегратора ООО «ЛИТЭК», позволили создать отказоустойчивую систему управления повышенной надёжности в полном соответствии с современными требованиями стратегии цифровой трансформации. 23.04.2024 СТА №2/2024 428 0 0