Posibilitar la innovación en la era 5G

Industria 4.0, 5G IIoT, IoT, AI, AR, la nube, la niebla, edge, MCC, nodos y puertas de enlace. Se supone que todo es más sencillo, pero el número de términos y abreviaturas no deja de crecer. El sueño es una planta de producción automatizada a prueba de fallos que pueda adaptarse de forma rápida y flexible a las necesidades individuales.

El nuevo estándar de red móvil 5G está listo para comenzar en Alemania. Será uno de los hitos importantes para la realización de conceptos de automatización mejorados como este, que actualmente están cubiertos por términos como Industria 4.0 e IIoT.

Cien veces más rápido que LTE, el nuevo estándar 5G puede transmitir datos de forma inalámbrica a velocidades de hasta 20 Gbit/s con una latencia inferior a 10 ms. También se requerían otras propiedades para el 5G, como alta confiabilidad, alta disponibilidad, eficiencia energética y alta densidad de dispositivos combinada con una buena accesibilidad.

Sin embargo, 5G no se desarrolló exclusivamente para aplicaciones industriales. Básicamente se dirige a tres áreas: banda ancha móvil mejorada, Internet de las cosas masivo y comunicaciones de misión críticas (MCC). Este último cubre el tema que queremos tratar con más detalle aquí. Los criterios esenciales para MCC son alta confiabilidad, muy baja latencia y muy buena disponibilidad.

¿Qué puede significar el 5G para las operaciones de producción en el entorno MCC y qué productos pueden soportarlo desde el punto de vista del hardware? Primero consideremos un ejemplo, a saber, una persona que quiere usar varios sensores para monitorear y controlar la salud del ecosistema de su cuerpo. La mayoría de nosotros ya lo sabemos por experiencia propia: Utilizamos nuestra computadora o servidor personal Edge, también conocido como teléfono inteligente, para recoger y evaluar los datos cuando se producen. Entre otras cosas, cuenta nuestros pasos, mide nuestra tasa de calor y determina nuestra ubicación y elevación, y procesa estos datos casi de inmediato para darnos resultados utilizables.

Por supuesto, estos parámetros también podían evaluarse antes de la llegada de los teléfonos inteligentes, pero entonces había que recoger primero los datos e introducirlos manualmente en una computadora y luego utilizar un programa para evaluarlo todo. Los teléfonos inteligentes nos han permitido responder a condiciones como los parámetros de salud críticos en tiempo real. Dado que los programas generalmente se ejecutan directamente en el teléfono inteligente y los datos no tienen que cargarse en un programa instalado en un servidor (en la nube), el teléfono inteligente en este ejemplo es, de hecho, una especie de computadora Edge, ya que recopila y evalúa una gran cantidad de datos directamente en el sitio, un aspecto que admite uno de los requisitos de 5G MCC, esto es, tiempos de latencia más bajos.

La situación es exactamente la misma cuando queremos utilizar la tecnología 5G para impulsar los procesos de producción a un nivel superior en el marco de la Industria 4.0. Una gran cantidad de sensores se pueden conectar en red de forma inalámbrica a una computadora Edge, independientemente de la infraestructura de cable existente y pueden monitorear un proceso prácticamente en tiempo real y desencadenar acciones correctivas apropiadas.

La buena accesibilidad de todo esto está garantizada por la tecnología de antenas Massive MiMo en los alrededores, junto con conectores fiables y rápidos en el hardware del servidor Edge o computadora. La capacidad de rendimiento de las antenas conectadas a los sensores también es muy importante, porque la baja latencia es de poca utilidad si, por ejemplo, un montacargas se estaciona accidentalmente cerca de una antena e interfiere involuntariamente con la recepción y la transmisión.

Ahora volvamos al ejemplo del teléfono inteligente. Las tecnologías han permitido lograr un control en tiempo real en esta situación. Uno de ellos es la mejora del rendimiento del procesador: Los dispositivos de primera generación se verían totalmente desbordados por las tareas de adquisición de datos biométricos que ahora son habituales, pero parámetros como la velocidad y la precisión del acceso a los datos, por ejemplo los de localización (GPS, GNSS, etc.), han mejorado gracias a la correspondiente tecnología inalámbrica y de antenas.

Nuestros laboratorios de pruebas con simulaciones adecuadas nos permiten desarrollar antenas que permiten que los dispositivos sean energéticamente eficientes, de fácil acceso y funcionen bien incluso con alta densidad de transmisión. Aquí podemos recurrir a todo el espectro de tecnologías de antena actuales, incluidas las antenas de chip, las antenas flexibles y las complejas estructuras de antena 3D MID y en el área de las antenas Massive MiMo somos muy activos en el desarrollo de conectores especiales para la conexión confiable de la multiplicidad de antenas a los componentes del transmisor y el filtro.

Massive MiMo con formación de viga es una tecnología clave para la transmisión de datos 5G. Un gran número de elementos de antena dispuestos en un patrón de tablero de ajedrez pueden dirigir una viga de transmisión enfocado en una dirección específica, en lugar de cubrir uniformemente todo un sector con señales de radio como en sistemas anteriores. Esto da como resultado menos interferencias, un intercambio de datos más efectivo y, en última instancia, una mayor eficiencia espectral.

En el lado del borde, independientemente de si se trata de un pequeño PC Edge o de un servidor Edge diseñado para un sistema más grande, TE ofrece varias soluciones de conectores de alta velocidad recientemente desarrolladas que pueden contribuir de forma importante a lograr una baja latencia en un sistema modular. Junto con los enchufes para las últimas CPU, hemos desarrollado una nueva tecnología en este grupo de productos para un contacto confiable con componentes futuros, como procesadores gráficos (GPU) de alto rendimiento con un alto número de pines (por ejemplo, más de 10,000). 

Los conectores de placa base de última generación y los conectores de laterales de tarjeta con velocidades de datos actualmente de hasta 112 Gbit/seg por par diferencial ya son posibles aquí. Cumplen los últimos estándares de importantes organizaciones, como PCIe Gen5 y PCI-SIG. La lista de productos es larga y existe el riesgo de perderse en los detalles, pero consideramos importante comunicar que podemos ser un actor y socio de primer orden para ti en lo que respecta a los desarrollos en torno al 5G y la computación Edge.