5G nin endüstri dünyasına girişi standartların geliştirilmesi ile başlar. Spektrumda 5G özel ağlarının yer alması, sivil ve askeri uygulamalar için hükümet katılımını; denemeler, test ortamları ve ekosistem çözümleri için ise endüstriden katılımı gerektirir.
Birçok endüstri kuruluşu, 5G özel ağları için standartların geliştirilmesine katılmaktadır. En dikkate değer olanlar, 3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP) ve Bağlantılı Endüstriler ve Otomasyon için 5G İttifakı (5G-ACIA).
3GPP Standartları
İlk 5G standart sürümü (3GPP Release 15) esas olarak tüketici hizmetlerine odaklandı. En son sürüm (Sürüm 16) ve yaklaşanlar (Şekil 1) endüstriyel alan için özel yetenekler sunar.
Sürüm 16, aşağıdakiler de dahil olmak üzere düşük gecikme süresi elde etmek için önemli geliştirmeler sunar:
• Uplink pre-emption göstergesi, gNodeB (gNB), gelişmiş mobil geniş bant (eMBB) kullanıcı ekipmanına (UE) önceden zamanlanmış uplink iletimini durdurmasını ve diğer UE'lerden daha yüksek öncelikli, düşük gecikmeli trafik için kanalı temizlemesini söyleyebilir,
• Fiziksel uplink paylaşılan kanal (PUSCH) tekrarlarında iyileştirmeler,
• ABD'lerin verileri daha erken göndermesine izin vermek için uplink grant-free iletimi için iyileştirmeler• uplink trafik önceliği kavramını tanıtmak için denetim bilgileri (UCI) değişiklikleri.
Sürüm 17, 5G'nin zamana duyarlı ağlarla (TSN) entegrasyonunu artırır. Bu sürüm ayrıca fabrika otomasyonu ve uzaktan kumanda uygulamaları için kritik özellikler olan 5G konumlandırmasını geliştiren ve gecikme süresini azaltan özellikler de sunacak.
Sürüm 18, resmi olarak 3GPP "5G Advanced" şemsiyesi altına giren ilk sürüm olacak. Bu sürüm, ağdaki farklı düzeylerde makine öğrenimi (ML) tekniklerinin uygulanması da dahil olmak üzere ağ zekası için önemli geliştirmeler sağlayacaktır. Yapay zeka (AI) geliştirmeleri, daha zorlu endüstriyel kullanım durumları için gerekli olacaktır.
Şekil 1. 3GPP standartları zaman çizelgesi.
5G-ACIA'nın Endüstri 4.0 Kullanım Örneklerini Tanımlamadaki Rolü
5G-ACIA, endüstriyel uygulamalarda kullanım örneklerini tanımlayarak 5G performans hedeflerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynadı. 5G özel ağlarının kullanımı herhangi bir sektöre özgü olmasa da, imalat sektörü bu ağları benimsemekten kısa vadede en fazla kazancı elde ediyor.
Yarının akıllı fabrikalarının dijital dönüşümleri için birçok uygulamayı hayata geçirmeleri gerekiyor. Bunlar, bir fabrikada ve taşıma esnasında, gerçek zamanlı ve gelişmiş öngörülü bakım, görüntüleme ve zaman duyarlı izlemede karar almak için büyük veri analizi yapmayı içerir.
- Diğer uygulamalar şunlardır:
Kablosuz, gerçek zamanlı, kapalı döngü kontrol ve süreç otomasyonu,
Yapay zeka tabanlı üretim kontrolü,
Artırılmış ve sanal gerçeklik (AR / VR) tabanlı tasarım ve üretim
Otomatik güdümlü araçlar (AGV) ve otonom mobil robotlar (AMR) dahil olmak üzere kablosuz ve işbirlikçi robotlar
- Çok sayıda kablosuz sensör
VR tabanlı destek ve uzak ekipler için eğitim.
Bu kullanım örnekleri, fabrika katında birçok kablosuz bağlantı, ultra güvenilir ve istikrarlı kapsama alanı ve bağlantı, ultra düşük gecikme süresiyle hem aşağı bağlantı hem de uplink'te mükemmel veri hızları gerektirir. Yüksek uplink veri hızları ve ultra düşük gecikme süresi gerektiren uygulamalar kablosuz tüketici pazarında nadirdir, ancak bu gereksinimler Endüstri 4.0 uygulamalarında çok önemlidir. 5G kablosuz ağlar bu gereksinimleri karşılar (Tablo 1).
Tablo 1. Endüstri 4.0 kullanım örnekleri, gereksinimler ve temel performans göstergeleri.
5G'yi fabrika ortamında dağıtmak farklı biçimlerde olabilir. Tipik bir ağ aşağıdaki öğelerden oluşur:
- Bağlı sensörler, kameralar ve denetleyiciler dahil olmak üzere UE,
- UE'nin kablosuz bağlantı kurduğu baz istasyonları,
- Mobil istemciler ve uç ağ öğeleri arasında bilgi yönlendirmek için çekirdek ağ, faturalama ve kimlik doğrulama hizmetleri ve cihazlarla bağlantıları korumak için mobil istemcilerin konumunu izleme.
Buna ek olarak, birçok 5G özel ağı, 5G sistemine gerçek zamanlı farkındalık sağlamak için çoklu erişimli uç bilişimden (MEC) yararlanırken, bilgi işlem kaynaklarını kullanıcıya yaklaştırarak daha düşük gecikme süresi elde etmesine yardımcı olur.
Özel ve yalıtılmış bağımsız bir kurulum kullanarak bir 5G özel ağı dağıtabilir veya genel bir kablosuz servis sağlayıcısının altyapısını kullanabilirsiniz. Her seçenek farklı güvenlik düzeyleri sunar ve belirli hizmet ve ağ yönetimi gereksinimlerine sahiptir.
Bir dağıtım modeli seçmek, kullanım örneğinin, teknik uzmanlığın kullanılabilirliğinin ve iş stratejinizin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Çekirdek ağınıza şirket içinde veya bulutta sahip olmaya ve çalıştırmaya karar verebilir veya sizin için yönetmek için üçüncü bir taraf veya mobil ağ operatörü seçebilirsiniz. Araştırmalar, üreticilerin üçte ikisinin güvenlik endişeleri nedeniyle özel ağlarına tamamen sahip olmayı ve işletmeyi ve üretim verilerini şirket içinde tutmayı tercih ettiğini göstermektedir.
Şekil 2, 5G özel ağları için dört dağıtım seçeneğini gösterir. Sol üstteki model en yalıtılmış özel ağ uygulamasıdır. Radyo, denetim düzlemi ve veri düzlemi fabrika binasının içinde oturur ve kaynakları ortak ağla paylaşmaz. Bu seçenek, özel bir ağ uygulamanın en güvenli yoludur.
Şekil2. Endüstriyel 5G ağları için dağıtım seçenekleri (Kaynak: 5G-ACIA).
Özel ağlar bugünlerde en çok konuşulan 5G kullanım örneği. 5G özel ağlarındaki bilginizi genişletmek için All Things 5G podcast bölümleri "Supercharging Private Dedicated Networks" ve "Time-Sensitive Networking Goes Wireless"ı dinleyin.
5G özel ağlarını etkinleştiren temel 5G özellikleri hakkında daha fazla bilgi için önceki blogumu okuyun "Endüstri 4.0 için 5G Özel Ağları Etkinleştiren Anahtar 5G Özellikleri Nelerdir?"
Endüstri 4.0 aracılığıyla kurumsal dijital dönüşüm. ABI Araştırma ve Nokia, Mayıs 2020.
