Possibilitando a inovação na Era 5G

Indústria 4.0, IIoT 5G, IoT, IA, AR, a nuvem, a neblina, a borda, MCC, nós e gateways. Tudo deveria estar ficando mais simples, mas o número de termos e abreviações não para de crescer. O sonho é uma fábrica de produção automatizada à prova de falhas que possa ser adaptada de forma rápida e flexível às necessidades individuais.

O novo padrão de rede móvel 5G está pronto para começar na Alemanha. Será um dos marcos importantes para a realização de conceitos aprimorados de automação como este, que atualmente são cobertos por termos como Indústria 4.0 e IIoT.

Cem vezes mais rápido que o LTE, o novo padrão 5G pode transmitir dados sem fio a velocidades de até 20 Gbit/s com uma latência inferior a 10 ms. Outras propriedades também foram necessárias para o 5G, como alta confiabilidade, alta disponibilidade, eficiência energética e alta densidade de dispositivos combinadas com boa acessibilidade.

No entanto, o 5G não foi desenvolvido exclusivamente para aplicações industriais. Ele basicamente tem como alvo três áreas: banda larga móvel aprimorada, IoT massiva e MCC. Este último aborda o assunto que queremos tratar com mais detalhes aqui. Os critérios essenciais para MCC são alta confiabilidade, latência muito baixa e disponibilidade muito boa.

O que o 5G pode significar para as operações de produção no ambiente MCC e quais produtos podem suportar isso no lado do hardware? Vamos primeiro considerar um exemplo, ou seja, uma pessoa que quer usar vários sensores para monitorar e controlar a saúde do ecossistema de seu corpo. A maioria de nós já sabe disso a partir de nossa própria experiência – usamos nosso computador ou servidor de borda pessoal, também conhecido como smartphone, para coletar e avaliar dados onde eles ocorrem. Entre outras coisas, ele conta nossos passos, mede nossa taxa de calor e determina nossa localização e elevação, além de processar esses dados quase imediatamente para nos dar resultados utilizáveis.

Claro, esses parâmetros também poderiam ser avaliados antes do advento dos smartphones, mas primeiro você tinha que coletar os dados e inseri-los manualmente em um computador, e depois usar um programa para avaliar tudo. Os smartphones nos permitiram responder a condições como parâmetros críticos de saúde em tempo real. Como os programas geralmente são executados diretamente no smartphone e os dados não têm que ser carregados para um programa instalado em um servidor (nuvem), o smartphone neste exemplo é na verdade uma espécie de computador de borda, uma vez que coleta e avalia muitos dados diretamente no local – aspecto que suporta um dos requisitos do 5G MCC, ou seja, tempos de latência mais baixos.

A situação é exatamente a mesma quando queremos usar a tecnologia 5G para impulsionar os processos de produção a um nível mais alto no âmbito da Indústria 4.0. Um grande número de sensores pode ser rede sem fio para um computador de borda, independente da infraestrutura de cabo existente, e pode monitorar um processo em tempo praticamente real e desencadear ações corretivas apropriadas.

Uma boa acessibilidade de tudo isso é garantida pela tecnologia de antena MiMo Massivo na área ao redor, juntamente com conectores confiáveis e rápidos no hardware do servidor ou computador de borda. A capacidade de desempenho das antenas ligadas aos sensores também é muito importante, pois a baixa latência é de pouca utilidade, por exemplo, se uma empilhadeira estiver acidentalmente estacionada perto de uma antena e interferir involuntariamente na recepção e transmissão.

Agora vamos revisitar o exemplo do smartphone. As tecnologias tornaram possível alcançar o controle em tempo real nesta situação. Uma delas é o melhor desempenho do processador – dispositivos de primeira geração ficariam totalmente sobrecarregados com as tarefas de aquisição de dados biométricos que agora são comuns – mas parâmetros como velocidade e precisão do acesso a dados, por exemplo, dados de localização (GPS, GNSS etc.), foram melhorados pela tecnologia sem fio e antena correspondente.

Nossos laboratórios de teste com simulações adequadas nos possibilita desenvolver antenas que permitem que os dispositivos sejam eficientes em termos de energia, facilmente acessíveis e funcionem bem mesmo com alta densidade de transmissão. Aqui podemos aproveitar todo o espectro das tecnologias atuais de antenas, incluindo antenas de chip, antenas flexíveis e estruturas complexas de antenas 3D MID, e na área de antenas MiMo Massivo estamos muito ativos no desenvolvimento de conectores especiais para conexão confiável da multiplicidade de antenas aos componentes do transmissor e filtro.

MiMo Massivo com formação de feixe é uma tecnologia chave para transmissão de dados 5G. Um grande número de elementos de antena dispostos em um padrão de tabuleiro de xadrez pode direcionar um feixe de transmissão focado em uma direção específica, em vez de cobrir uniformemente um setor inteiro com sinais de rádio como em sistemas anteriores. Isso resulta em menos interferência, troca de dados mais eficaz e, em última análise, aumento da eficiência espectral.

Na parte da borda, independentemente de ser um circuito impresso de borda pequena ou um servidor de borda projetado para um sistema maior, a TE oferece várias soluções de conector de alta velocidade recém-desenvolvidas que podem fazer uma contribuição importante para alcançar baixa latência em um sistema modular. Juntamente com soquetes para as CPUS mais recentes, desenvolvemos uma nova tecnologia neste grupo de produtos para contato confiável com componentes futuros, como processadores gráficos de alto desempenho com alta pinagem (por exemplo, mais de 10.000). 

Conectores de backplane de última geração e conectores de borda de placa com taxas de dados atualmente de até 112 Gbit/s por par diferencial já são possíveis aqui. Eles cumprem os padrões mais recentes de organizações importantes, como PCIe Gen5 e PCI-SIG. A lista de produtos é longa e há o risco de se perder nos detalhes, mas consideramos importante comunicar que podemos ser um jogador de ponta e parceiro para você quando se trata de desenvolvimentos em torno de 5G e computação de borda.