Em face a todo o movimento em torno da Transformação Digital e Indústria 4.0, o tema referente a nova geração nos sistemas de telecomunicação, a chamada 5G, que tão logo estará disponível para uso em diversos sistemas de comunicação de voz e dados, seguramente, provocará um grande impacto em toda a sociedade.
Nosso texto, tem a intenção de iniciar uma discussão a respeito dos principais pontos técnicos e de aplicação, a respeito desta evolução de rede de telecomunicação, principalmente voltado a aplicações na indústria, nosso foco de atividades, então vamos comentar sobre:
A Tecnologia da Telecomunicação Móvel 5G (5ª Geração)
A Realidade da Indústria 4.0 a partir da Tecnologia 5G
Aplicações e Tecnologias em 5G na Indústria
O que é a Rede 5G?
É a quinta geração de redes móveis, a evolução da banda larga sem fio
Esta rede permitirá o aprimoramento das telecomunicações, principalmente de dados
Tornará real a interconexão da IoE (Internet de Todas as Coisas)
Quanto a evolução das comunicações na indústria, podemos também associar as gerações dos sistemas de telecomunicação:
1G
Controles Mecânicos e Pneumáticos
Controles Eletromecânicos
Início da Eletrônica na Automação
Eletrônica Analógica e Início da Digital na Automação
2G
Início das Redes e Protocolos Industriais
Scada estabelecido no Controle
Uso do OPC
Início do Windows na Indústria
3G
Uso do OPC como Padrão de Comunicação
Uso de Windows nos Sistemas e Redes
Uso de Redes Ethernet
Conceitos de Cliente e Servidor
4G
Uso da Internet dentro da Automação Industrial
Acesso Remoto de Dados
Integração e Convergência na Indústria;
Conceitos de Publisher Subscriber
Indústria 4.0
5G
Evolução dos Sistemas de IoT na Indústria
Novas Formas de Interação no Controle e Operação Industrial
Realidade Virtual e Aumentada
Inteligência Artificial
Toda a transformação baseada na utilização de sistemas de telecomunicação, está diretamente relacionada ao uso de dados, hoje o uso de dados em dispositivos supera em crescimento outras formas de comunicação.
As redes 5G estão na classe de redes sem fio, WAN (Wide Area Network), onde temos as principais características:
Confiabilidade
Interoperabilidade
Acessibilidade
Disponibilidade de Espectro
Segurança de Ponta a Ponta
Qualidade de Serviços
Dentro das possibilidades que 5G oferece, temos novas terminologias que levarão a novos projetos de comunicação de dados, tais como:
IoE: Internet of Everything (Internet de Todas as Coisas)
Conceito e conectar qualquer dispositivo que gere dados e o torne disponível em qualquer local para processamento.
M2M: Machine To Machine (Máquina para Máquina)
Capacidade de dispositivos de controle de se comunicarem entre si para tomada de decisões autônomas.
Internet Táctil (Tactile Internet)
Com a diminuição nas latências das comunicações, será possível ter a percepção em tempo real dos dispositivos, parecido com a velocidade dos sentidos humanos, mudando nossa experiencias com as máquinas.
O 5G é uma resposta a alguns desafios da atualidade, em termos de demanda de uso, tais como:
Aumento exponencial na quantidade de dados trafegados pelos sistemas, mais pessoas conectas, advento da IoE (Internet of Everything)
Incorporação de serviços em tempo real (streaming de vídeo e internet táctil), necessitando de alta velocidade e alta capacidade de tráfego de dados
Novos formatos de serviço. Não somente monitoração, mas controle a distância para executar medição e controle mais preciso e em alta velocidade em tempo real
A Nova Geração das Redes 5G mudarão a forma como entendemos:
VELOCIDADE – é uma rede de alta velocidade de comunicação com diversas vias paralelas
LATÊNCIA (tempo de resposta) – uma rede de baixa latência, praticamente respostas em tempo real
CONECTIVIDADE – uma rede que permitirá grande quantidade de dispositivos em uma área (alta densidade)
Além de incorporar características adicionais, tais como:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA – baixo consumo de energia na rede e nos dispositivos (90% economia)
REDUÇÃO DE CUSTOS – com a escalada da rede, espera-se uma redução no CAPEX e OPEX em serviços móveis
NOVOS SERVIÇOS – dados em alta definição, comunicação M2M, localização e computação em nuvem
As principais tecnologias que permitirão as redes 5G operarem em um formato mais evoluído de comunicação são:
Ondas Milimétricas, trabalharemos com maiores frequências, isso diminuirá o alcance das comunicações
Pequenas células, utilizaremos maior quantidade de torres para ampliar a área de cobertura
Comunicação MIMO, esta tecnologia permitirá múltiplos envios e recepções das mesmas antenas de comunicação
Feixe de Comunicação (Beamforming), para que não haja interferência, a comunicação será direcional e endereçável no nível de dispositivo
Comunicação Full-Duplex, através de switches de alta velocidade, poderemos comunicar de forma bidirecional em alta velocidade
Relembrando o conceito de Indústria 4.0, interconexão de toda cadeia de valor (informações + pessoas + equipamentos) conectados na internet, utilizando inteligência artificial para tomada de decisões na indústria.
Observe que no conceito a interconexão via internet é um gargalo nas comunicações e tecnologias atuais, daí o 5G entra como grande alavancador para permitir colocar em prática o conceito de interconexão na totalidade.
Com a realidade do 5G, os equipamentos já virão equipados com o chip, poderemos colocar um chip de dados e iniciar uma comunicação na internet e com um provedor de nuvem por exemplo.
Na indústria, poderemos ter diversas aplicações, listamos abaixo algumas, veja a apresentação para entender melhor:
Sistemas de Automação Legados
Sistemas de Automação com Gateways
Sistemas de Automação com CHIP 5G
Como os Serviços serão compartilhados
Como fica a segurança da informação no 5G? Listamos abaixo as tecnologias que são utilizadas:
Utiliza USIM (Universal Subscriber Identity Module), permite algoritmo de autenticação e criptografia, além de uso de aplicativos para aprimoramento da segurança
Possui segurança na ponta, isto é, possui chaves digitais de autenticação entre os comunicantes da rede e segurança no núcleo (rede) – monitor de dados
Possui sistema em Hardware de criptografia (HSM), certificação dos dados, provisionamento Over-The-Air, que é atualização constante de perfil do usuário
A evolução não para e podemos ainda apontar algumas tendências na continuidade nos sistemas de telecomunicação, que impactarão na indústria:
Todos ativos industriais virem de fábrica com CHIP 5G de dados, desde o nível de IoT até o nível estruturado IIoT Internet Industrial das Coisas
Empresas de telecomunicação especialista em serviços de dados, o CHIP funcionará só para IoT e a cobrança será no consumo do serviço
Início das pesquisas com o 6G, comunicações da ordem de 1TB/s, operando em frequências de terahertz (THz)
Concluímos que a capacidade de comunicação de dados com confiabilidade, interoperabilidade e acessibilidade é o grande desafio para uma sociedade digital, a tecnologia 5G permitirá que a Indústria 4.0 seja uma realidade no âmbito da convergência da Cadeia de Valor.
Por: Márcio Venturelli
Fonte, imagens e vídeos: Automação Industrial
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