5G: klucz do odblokowania przyszłości platform cyfrowych

Zamiast po prostu zapewniać szybszy mobilny dostęp szerokopasmowy, 5G stanowi ewolucję architektury sieciowej. Będzie to oznaczać nowy sposób budowania sieci mobilnych, a elementy tej architektury mogą zapewnić różne korzyści biznesowe. Dzięki funkcjom 5G, takim jak wirtualizacja sieci E2E, dzielenie sieci, komunikacja na masowych maszynach, bardzo małe opóźnienia i mobilne przetwarzanie brzegowe, sieć 5G może zapewnić platformę technologiczną, która zapewnia przedsiębiorstwu korzyści, takie jak oszczędności kosztów, lepsza obsługa klienta i większe bezpieczeństwo i nowe źródła przychodów, pisze, Starszy analityk GlobalData Malcolma Rogersa. 

Potencjał 5G

Na całym świecie wdrażanie sieci 5G przyspiesza w każdym regionie. Dostawcy telefonów komórkowych w dalszym ciągu wprowadzają na rynek nowe smartfony obsługujące 5G, a konsumenci zaczęli doświadczać prędkości pobierania danych znacznie przekraczających 100 Mb/s. Rzeczywiście, sieć 5G może zapewnić połączenia o dużej przepustowości, usprawniając przesyłanie strumieniowe wideo i odciążając buforowanie w godzinach szczytu. Jednak technologia 5G to nie tylko ulepszona mobilna łączność szerokopasmowa dla codziennego konsumenta, ale także transformacja architektury sieci korporacyjnej. Sieć 5G zapewni przepustowość do 10 Gb/s, co jest obecnie możliwe jedynie za pośrednictwem dedykowanego połączenia światłowodowego. Ale poza łączami o dużej przepustowości, 5G będzie motorem transformacji sieci operatorów. Kluczowym elementem sieci 5G jest wirtualizacja E2E (od sieci RAN do rdzenia), która umożliwia natywną obsługę funkcji sieciowych w chmurze i integrację sztucznej inteligencji (AI) oraz napędza automatyzację.

Jak wynika z badania GlobalData, pomimo szumu wokół tej technologii i jej potencjału w zastosowaniach dla przedsiębiorstw, aż 60 procent liderów IT twierdzi, że nie jest w pełni świadomych korzyści płynących z technologii 5G.

Łączenie wszystkiego

Oprócz zwiększania prędkości mobilnego Internetu szerokopasmowego, 5G będzie nieodłącznym elementem dostarczania rozwiązań IoT nowej generacji dla przedsiębiorstw i instytucji rządowych. Obecnie sieci 4G/LTE IoT mogą obsługiwać tysiące połączeń czujników w jednej komórce. Te czujniki, urządzenia, bramy i inne połączone elementy gromadzą dane, komunikują się między sobą i siecią oraz gromadzą i analizują dane biznesowe. Rozwiązania tej klasy wykorzystują zwiększoną zdolność sieci 5G do łączenia się z witryną i określane są jako komunikacja typu masywnej maszyny (mMTC). Rozwiązania mMTC będą podstawową technologią zapewniającą inteligentne usługi użyteczności publicznej, inteligentną produkcję i koncepcje inteligentnych miast, takie jak dynamiczna kontrola ruchu, i będą szeroko stosowane w konserwacji predykcyjnej.

W przypadku przedsiębiorstw mMTC stara się skrócić przestoje, zwiększyć wykorzystanie zasobów i poprawić bezpieczeństwo pracowników, ostatecznie obniżając jednostkowy koszt produkcji. Technologie te będą miały kluczowe znaczenie dla zapewniania wyników projektów Przemysłu 4.0 i inteligentnych miast realizowanych na całym świecie.

reklama

Weź kawałek

Sieć 5G zrobi więcej niż tylko połączenie maszyn i czujników w całej fabryce. Sieć 5G może również przekształcić tradycyjną architekturę sieci korporacyjnej. Historycznie rzecz biorąc, sieci komórkowe nigdy nie były postrzegane jako podstawowy środek dostępu do korporacyjnej sieci rozległej (WAN). Jednak w miarę rozprzestrzeniania się sieci 5G i dodawania do sieci operatorów coraz większej liczby standardów i funkcji, przedsiębiorstwa zaczną postrzegać 5G jako uzasadniony i krytyczny element rozwiązania sieci rozległej (WAN) nowej generacji.

W miarę dojrzewania sieci 5G dodawane będą nowe możliwości. Jedną z funkcji, która ma zostać ujednolicona w nadchodzących latach, jest dzielenie sieci, czyli logiczne oddzielenie różnych sieci wirtualnych działających w tej samej podstawowej infrastrukturze fizycznej. Dzielenie sieci po zintegrowaniu z korporacyjną siecią WAN umożliwi menedżerom IT tworzenie oddzielnych fragmentów sieci zgodnych z zasadami dotyczącymi przepustowości, jakości usług i nie tylko, a wszystko to w zależności od aplikacji. Umożliwia także partycjonowanie sieci. Biorąc pod uwagę komponent mMTC sieci 5G, w którym technologia operacyjna będzie również wspierana wraz z systemami informatycznymi, cięcie będzie miało kluczowe znaczenie również dla bezpieczeństwa i zgodności.

Kiedy po prostu nie może czekać

Kolejnym kluczowym elementem ewolucji 5G jest wprowadzenie usług mobilnych o bardzo małych opóźnieniach. Obecnie sieci 4G/LTE mogą zapewniać opóźnienia sieciowe na poziomie zaledwie 50 ms i chociaż jest to wystarczające do wielu zadań biznesowych, mogą zapewniać rozwiązania nowej generacji, takie jak pojazdy autonomiczne, analityka wideo w czasie rzeczywistym i zdalna chirurgia. Docelowe minimalne opóźnienie w sieci 5G wynosi 1 ms, a wielu operatorów i ich partnerów-dostawców osiąga już opóźnienia poniżej 30 ms w rzeczywistych środowiskach sieciowych, czyli 10 razy szybciej niż prędkość reakcji człowieka. Otwiera to szereg nowych możliwości dla przemysłu, opieki zdrowotnej, a nawet konsumentów.

Kluczowym czynnikiem umożliwiającym uruchamianie aplikacji o bardzo małych opóźnieniach w sieciach 5G będą mobilne obliczenia brzegowe 5G (MEC). MEC to platforma technologiczna, która łączy w sobie funkcje obliczeniowe i magazynowe tradycyjnych centrów danych i chmury oraz fizycznie przybliża je do krawędzi sieci, gdzie urządzenia gromadzą i przesyłają dane. Platformy MEC będą się różnić od innych form obliczeń brzegowych natywną integracją z siecią 5G, co jest kluczowym czynnikiem pomagającym w dostarczaniu aplikacji o bardzo niskich opóźnieniach. MEC umożliwi przedsiębiorstwom szybkie uruchamianie obciążeń, bez konieczności utrzymywania serwerów na miejscu, ale także bez konieczności wysyłania danych aż do chmury lub centrum danych w celu przetworzenia. Spowoduje to wykorzystanie sztucznej inteligencji do automatyzacji i innych zastosowań, umożliwiając szybsze i skuteczniejsze uruchamianie modeli sztucznej inteligencji.

MEC może również zwiększyć bezpieczeństwo. Dzięki umieszczeniu zasobów obliczeniowych w stacji bazowej 5G na miejscu lub w pobliżu wrażliwe dane nie muszą podróżować daleko w celu przetworzenia. Będzie to miało kluczowe znaczenie w branżach podlegających ścisłym regulacjom, takim jak bankowość, opieka zdrowotna, lotnictwo i rząd.

Na całym świecie przedsiębiorstwa już wdrażają usługi chmury hybrydowej, co obejmuje połączenie chmury publicznej, chmury prywatnej i lokalnych środowisk obliczeniowych używanych przez tę samą firmę. Sieć 5G pomoże w przyjęciu rozwiązań brzegowych w tym paradygmacie, ponieważ technologia ta umożliwia jeszcze większą szczegółowość optymalizacji miejsca uruchamiania aplikacji.

Kładąc wszystko razem

Prawdziwy potencjał sieci 5G nie wynika z ulepszonej mobilnej łączności szerokopasmowej, komunikacji na masowych maszynach, wirtualizacji i dzielenia sieci, bardzo niskich opóźnień czy mobilnych obliczeń brzegowych. Raczej prawdziwy potencjał zostaje odblokowany poprzez kombinację dwóch lub więcej lub wszystkich tych elementów razem. Najbardziej skuteczne rozwiązania i przypadki użycia 5G opierają się na wielu komponentach. Niektóre z nich obejmują pojazdy autonomiczne; rzeczywistość rozszerzona/wirtualna i rzeczywistość mieszana dla pracowników terenowych; gęste monitorowanie czujników w celu śledzenia zasobów i konserwacji zapobiegawczej; oraz wykorzystanie urządzeń do noszenia w celu ulepszenia aplikacji, takich jak bezpieczeństwo i higiena pracy, analiza wideo w czasie rzeczywistym, środowiska sieciowe dla wielu dzierżawców i Internet dotykowy.

Obecnie wielu operatorów koncentruje się na kwestiach bardziej pragmatycznych – zapewnianiu większych prędkości pobierania i odciążaniu sieci w godzinach szczytu. Na przykład stacjonarny dostęp bezprzewodowy (FWA) dla firm i domów to pierwszy przypadek zastosowania zaproponowany przez operatorów takich jak Verizon w USA i Optus w Australii. Jednakże na całym świecie prowadzone są próby technologiczne, które pomagają branży w przejściu na pełny potencjał 5G. Na całym świecie operatorzy komórkowi spieszą się z wizualizacją rdzenia swojej sieci, transportu i sieci RAN, aby przygotować się na przyszłość 5G. Bardziej przyszłościowi operatorzy współpracują z partnerami w celu przetestowania bardziej zaawansowanych usług 5G, na przykład SK Telecom w Korei Południowej oferuje rozwiązanie automatyzacji fabryk oparte na 5G MEC. Pomysł tych operatorów polega na wykorzystaniu 5G do przekształcenia sieci komórkowych z zapewniania łączności w platformę cyfrową obsługującą rozwiązania dla przedsiębiorstw.

Przypadek użycia 5G: inteligentny port 5G firmy ZPMC, China Mobile i Huawei

ZPMC, jeden z największych na świecie producentów dźwigów i konstrukcji stalowych, nawiązał współpracę z Huawei i China Mobile w celu zaprojektowania rozwiązania dla operatorów portowych, które umożliwi większą automatyzację operacji portowych, większe bezpieczeństwo pracowników i szybszą obsługę towarów w portach.

Rozwiązanie wykorzystuje kilka kluczowych komponentów sieci 5G, w tym zwiększoną przepustowość mobilnego łącza szerokopasmowego, podział sieci, bardzo niskie opóźnienia i mobilne obliczenia brzegowe.

Rozwiązanie 5G Smart Port składa się z dwóch następujących części:

1. Sieć kampusowa 5G+MEC: Inteligentne porty 5G wdrażane przez China Mobile, ZPMC i Huawei są budowane za pośrednictwem sieci kampusowej 5G-MEC. Stacja bazowa 5G zlokalizowana na terenie kampusu portu obsługuje zarówno usługi publiczne, jak i usługi prywatne na terenie kampusu. China Mobile definiuje niezależne sub-PLMN (Public-Land-Mobile-Networks) i zapewnia oddzielne karty SIM dla portów. Użytkownicy sieci publicznej i prywatnej uzyskują dostęp do różnych komórek subPLMN i ustalają trasy odpowiednio z publiczną siecią rdzeniową 5G i lokalną portową siecią 5G-MEC (UPF).

2. Aplikacje portów 5G:

A. Zdalnie sterowane dźwigi: Kamery na dźwigach portowych przesyłają wiele obrazów wideo w rozdzielczości 1080p do centrum kontroli za pośrednictwem sieci 5G. Kierowca dźwigu wykonuje operacje zdalnie w oparciu o obrazy wideo z terenu budowy. W zależności od wielkości dźwigu liczba kamer waha się od 6 do 27. Sieć 5G zapewnia przepustowość łącza zwrotnego od 30 Mb/s do 120 Mb/s i niskie opóźnienie 30 ms.

B. IGV (Intelligent-Guide-Vehicle): Porty opierają się na ręcznym kierowaniu ciężarówkami do przewozu kontenerów. Niektóre zautomatyzowane porty korzystają z pojazdów AGV (zautomatyzowanych pojazdów kierowanych) opartych na technologii 4G. Pojazdy AGV nie są jednak w stanie ocenić otaczających warunków drogowych. Pojazdy IGV instalują kamery i czujniki wokół pojazdu oraz przesyłają szczegółowe warunki drogowe do platformy MEC za pośrednictwem sieci 5G. Pojedynczy IGV potrzebuje 8 kanałów obrazów wideo 1080p, zajmujących przepustowość łącza zwrotnego około 40 Mb/s i wymaga opóźnienia 20 ms. Prędkość pojazdu IGV może osiągnąć 40 km/h, czyli jest dwukrotnie większa niż prędkość pojazdu AGV. Wydajność transportu poziomego od początku do końca można zwiększyć do 2.5 razy więcej niż w przypadku pojazdu AGV. W oparciu o te same technologie będą realizowane również autonomiczne ciężarówki do przewozu kontenerów, które mogą obniżyć koszty pracy.

C. W inteligentnych portach więcej aplikacji, takich jak IVS (inteligentny nadzór wideo) i zdalna konserwacja AR, korzysta z możliwości łączności i obliczeń zapewnianych przez 5G i MEC.

Przykład użycia 5G: inteligentne lotnisko 5G oferowane przez China Eastern Airlines, China Unicom i Huawei

China Eastern to jedna z największych linii lotniczych na świecie, która wraz z China Unicom i Huawei opracowała inteligentne rozwiązanie podróżne 5G dla lotniska Daxing w Pekinie. Rozwiązanie zaprojektowano z myślą o poprawie jakości obsługi klientów, automatyzacji zadań naziemnych, zwiększeniu odsetka punktualności linii lotniczych, zmniejszeniu przeciążenia sieci Wi-Fi na lotniskach, umożliwieniu stosowania aplikacji opartych na sztucznej inteligencji o niskim opóźnieniu oraz zabezpieczeniu środowiska sieciowego na przyszłość.

Rozwiązanie opiera się na kilku kluczowych komponentach sieci 5G, w tym zwiększonej przepustowości mobilnego łącza szerokopasmowego, bardzo małych opóźnieniach i mobilnych obliczeniach brzegowych.

We współpracy z China Eastern firmy China Unicom i Huawei wdrożyły sieć 5G na nowo wybudowanym lotnisku Daxing w Pekinie, największym porcie lotniczym 5G na świecie i pierwszym, na którym linie lotnicze włączyły 5G do przepływów biznesowych w lotnictwie cywilnym.

Sieć China Unicom obejmuje całe lotnisko Daxing w Pekinie i obejmuje ponad 3,000 lampSite 5G i ponad 80 zewnętrznych aktywnych anten antenowych 5G (AAU).

Sieć zapewnia transmisję ogromnej ilości danych, których linie China Eastern Airlines potrzebują, aby zapewnić swoim klientom prawdziwie spersonalizowane usługi. Przepustowość sieci na lotnisku w Daxing została zaprojektowana tak, aby zapewnić przepustowość 10 TB dziennie i umożliwiać elastyczne zwiększanie przepustowości. Prędkości sieci mogą przekraczać 1.2 Gb/s i zapewniać pasażerom doskonałą jakość usług 5G.

Ma wystarczającą przepustowość i zasięg, aby obsługiwać zarówno sieć lotniczą, jak i dostęp pasażerów do sieci publicznej. Większość scenariuszy opiera się na sieciach wewnętrznych 5G, przy czym sieć wykorzystuje również infrastrukturę 3G i 4G. Współdzielenie infrastruktury poprawia efektywność działania sieci i zmniejsza koszty, eliminując potrzebę stosowania dwóch kolokowanych sieci.

China Eastern Airlines wykorzystuje sieć 5G do zarządzania trzema aspektami swojej działalności:

• Usługi dla pasażerów, takie jak automatyczna odprawa i weryfikacja tożsamości na podstawie rozpoznawania twarzy przy użyciu aplikacji AI działającej na urządzeniach brzegowych.
• Śledzenie bagażu i zarządzanie nim zarówno przez pasażerów, jak i personel CEA.
• Spersonalizowana komunikacja z pasażerami.

Usługa 5G Smart Travel Service została skomercjalizowana we wrześniu 2019 r. i ma na celu osiągnięcie:

• Maksymalnie 20 minut od odprawy do wejścia na pokład. Pasażerowie nie muszą już okazywać dowodu tożsamości ani skanować kodów QR. Mogą zrealizować wszystkie transakcje podróżne, od zakupu biletu po odprawę, kontrolę bezpieczeństwa i wejście na pokład, po prostu dzięki zeskanowaniu twarzy. Stewardessy mogą poprowadzić ich na swoje miejsca za pomocą systemu rozpoznawania twarzy. Pracownicy China Eastern Airlines będą nosić okulary rzeczywistości rozszerzonej (AR) 5G z funkcją rozpoznawania twarzy, aby szybko identyfikować pasażerów i pomagać im.
• Wygodna obsługa bagażu bez dokumentów papierowych i kompleksowy transport bagażu w widocznym miejscu. Korzystając z pierwszej na świecie trwałej plakietki bagażowej RFID, partnerzy opracowali rozwiązanie do śledzenia bagażu 5G, które umożliwia pasażerom śledzenie statusu bagażu rejestrowanego w aplikacji. Dzięki większej przepustowości łącza zwrotnego 5G lotnisko w Daxing będzie wykorzystywać wideo HD do monitorowania bagażu i ostrzegania personelu w przypadku niewłaściwego obchodzenia się z bagażem. Pozwala to na lepsze zarządzanie bagażem, zapewnienie właściwej trasy bagażu i zapobieganie opóźnieniom lotów.
• Spersonalizowane usługi poprawiające wygodę pasażerów podczas całej podróży, w tym przypomnienia przed lotem, odprawa, wejście na pokład, zmiany przy bramkach wejściowych, odbiór bagażu i transfery. Usługi te można dostosować do lokalizacji pasażerów, poziomów członkostwa i wymagań czasowych. Na przykład pasażerowie mogą zobaczyć informacje o nadchodzących lotach na inteligentnym wyświetlaczu podczas spaceru po lotnisku. Ich identyfikator twarzy zostanie rozpoznany, a informacje będą wyświetlane anonimowo, aby chronić prywatność. Pasażerowie VIP w salonie mogą korzystać z usług konferencyjnych HD i chmurowych.