Acceso 5G en aplicaciones industriales: Realidad o Ficción?

Acceso 5G en aplicaciones industriales: Realidad o Ficción?

Hoy en día, la tecnología de comunicación usada en la industria es muy diversa, parcelada en muchos casos por sectores y muy dominada por estándares industriales.

La industria además se caracteriza por una prudencia en la adopción de tecnologías, condicionada en muchas ocasiones por la larga vida de la maquinaria industrial. En este contexto nos preguntamos si son ciertos los rumores transmitidos por algunos operadores de telecomunicaciones y fabricantes del sector ICT en relación a la adopción de las tecnologías 5G.

¿Veremos algún día brazos robóticos comunicándose a través de tecnologías inalámbricas basadas en tecnología celular? ¿Será una realidad mayoritaria la comunicación inalámbrica celular en la infraestructura que opera equipamiento industrial?   
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Figura 1. Sensores de presión cableados en una industria química. Creative commons.

Supongamos que esa es la dirección a tomar por la industria y asumamos que la tecnología 5G de acceso, tal y como se promulga, va a poder garantizar los requisitos operativos de los sistemas de control en tiempo real de algunos automatismos industriales. En ese contexto, nos planteamos el marco en el que esto será posible y sobre todo quién será el operador de esa infraestructura de telecomunicaciones industriales.

Una primera opción es que la industria misma sea la operadora de la infraestructura. En realidad, este es el modelo actual. Una planta industrial opera sus redes de fibra óptica o ethernet industrial que controlan sus sistemas de tiempo real. En un modelo 5G esto conlleva que la industria tuviera una licencia para usar el espectro de radio-comunicación y fuera operadora de una infraestructura celular local.

Interesantemente y en esta línea, el regulador de red federal en Alemania, BNetzA, ofrecerá licencias regionales con condiciones relativamente asumibles para el espectro de 3.8 Ghz y 26 Ghz.  El mayor fabricante de automóviles del mundo (VW) planea solicitar el espectro 5G para que pueda ejecutar redes «dentro de la cerca de la fábrica». De una manera similar, BASF, el gigante químico alemán solicitará una licencia 5G local como parte de su campaña para digitalizar la producción. La compañía tiene 600,000 sensores en red y otros dispositivos en su planta de producción principal en Ludwigshafen en el Rin, una cifra que según la compañía podría multiplicarse por diez [1].

Una vez una industria dispone de la licencia para usar una banda de telecomunicaciones se puede convertir en operadora en esa banda para la región específica donde ha sido licenciada. Esto conlleva el despliegue de una infraestructura de red considerable incluyendo estaciones base (ver Figura 2) y dotando a la planta industrial de radios celulares (ya sea aumentando la maquinaria existente o usando nueva maquinaria que incluya dichas radios).

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Figura 2. Baicells small cell. Puede operar en banda libre y banda propietaria. Origen: Baicells

Esta parte es más confusa pues va a requerir que los fabricantes de máquina-herramienta incluyan en sus diseños radios celulares, así como las pilas de protocolo y software necesarias para que la conectividad se materialice mediante los estándares 5G. Paradojalmente Siemens ha hecho una primera prueba piloto con Qualcomm en esta línea [2]. Pero este es un caso excepcional, una empresa como Siemens puede cerrar el círculo porque es fabricante y usuario de mucha de la tecnología industrial que desarrolla y además puede también convertirse en operador de red.

Otros modelos incluyen que un operador de telecomunicaciones haga un leasing (o slicing) de sus bandas o opere una banda propietaria mediante su equipamiento de red. En este sentido, se extiende el modelo de operador de telecomunicaciones a la operación de redes en la industria.

Las ventajas son claras, no se hace necesario en todos los casos acceder a una licencia de la banda, sino que el operador gestiona su banda para garantizar el servicio. En caso que el industrial sea propietario de la banda el operador puede simplemente operarla. Las contrapartidas y cambio de modelo son grandes y creemos que generaran mucha incertidumbre.

¿Véis posible, por ejemplo, que un fabricante de automóviles ceda el control de la infraestructura que opera los brazos robóticos de su planta a un operador de telecomunicaciones?

Quizás también debemos preguntarnos en qué casos y para qué aplicaciones un industrial necesita comunicación inalámbrica con altas prestaciones (por ejemplo URLLC – Ultra Reliable Low Latency), y valoremos si desde un punto de vista industrial la inversión es rentabilizable. En las industrias que hemos visitado, las plantas se diseñan y planifican conociendo la maquinaria que se va desplegar. Además que estas ya están plenamente cableadas con fibraóptica o ethernet industrial y los sistemas de tiempo real en su mayoría están embebidos dentro de las propias máquinas.

Si consideramos que los fabricantes de maquinaria industrial tampoco tienen en sus portafolios tecnologías de radio inalámbricas [3], se hace difícil pensar que el acceso 5G deba servir para operar maquinaria a corto o medio plazo. En contrapartida, como en el caso de BASF,  parece lógico pensar que en aquellas industrias donde se requiera la sensorización masiva, una tecnología fiable inalámbrica puede aportar valor siempre y cuando el coste y modelo de operación se adhiera a la idiosincrasia industrial. Aun así el mercado está extremadamente fragmentado y los estándares industriales han evolucionado en direcciones distintas a los estándares ICT.

Llegados aquí, os preguntamos, ¿veis el acceso 5G en la industria una realidad o una ficción?

Referencias

[1] Factbox: German industrial giants eye regional 5G licenses. Reuters Press. https://www.reuters.com/article/us-germany-telecoms-companies-factbox/factbox-german-industrial-giants-eye-regional-5g-licenses-idUSKCN1PI1MR

[2] Qualcomm Press Note. Nov 26, 2019

https://www.qualcomm.com/news/releases/2019/11/26/qualcomm-technologies-and-siemens-set-first-5g-private-standalone-network

[3] B. Martinez, C. Cano and X. Vilajosana, «A Square Peg in a Round Hole: The Complex Path for Wireless in the Manufacturing Industry,» in IEEE Communications Magazine, vol. 57, no. 4, pp. 109-115, April 2019.

Pere Tuset-Peiró es Director académico del Máster en Industria 4.0.
Xavier Vilajosana es doctor e investigador de Wireless Networks de la UOC, así como profesor de los Estudios de Informática, Multimedia y Telecomunicaciones.

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