4G contro 5G: Qual è la differenza e come il settore industriale può beneficiarne?

• Come il 4G si confronta con il 5G in termini di applicazione industriale
• Come il 5G intende rivoluzionare la connettività all'interno della linea di produzione e supportare i modelli di business Industrie 4.0
• I benefici del 5G per il settore industriale

Il rilascio della rete di comunicazione 5G è stato un evento molto atteso all'interno della comunità industriale per alcune ragioni. Il 5G sarà la prima rete wireless mainstream costruita per il settore industriale, a differenza dei suoi predecessori che si sono concentrati pesantemente sulla rete cellulare. Per capire l'importanza di una rete wireless dedicata al settore industriale, un confronto tra ciò che era disponibile attraverso l'iterazione precedente (4G) e il 5G è il posto giusto per iniziare.

Capire le differenze importanti

Per raggiungere l'automazione industriale che Industrie 4.0 promette, è necessario uno scambio di dati quasi in tempo reale. Lo scambio di dati potrebbe essere sia macchina a macchina che macchina a cloud, ma ciò che assicura un trasferimento di successo è una rete che garantisce trasferimenti a bassa latenza e alta larghezza di banda.

Altre considerazioni quando si confrontano le opzioni di rete sono l'ambiente dello stabilimento e la sua posizione. L'ambiente industriale è un ambiente che può essere definito come avente muri rinforzati e onde elettromagnetiche come sottoprodotti del processo industriale. I muri rinforzati e le strutture in posizione remota sono tra i fattori che ostacolano il tentativo di utilizzare una rete wireless in ambienti industriali.

Le reti 4G sono centralizzate e si basano su grandi tralicci o stazioni per fornire le comunicazioni wireless che le definiscono. La natura centralizzata del 4G significa che più una struttura è lontana da un'infrastruttura di rete, più il processo di trasferimento dei dati è inaffidabile. Il 4G ha anche faticato a fornire trasferimenti di dati a bassa latenza e ad alta larghezza di banda su grandi distanze e attraverso muri rinforzati. Molte strutture hanno continuato ad affidarsi alle reti cablate in quanto fornivano maggiore stabilità rispetto alle reti wireless 4G.

La premessa per lo sviluppo delle reti 5G era di eliminare tutti i colli di bottiglia associati all'applicazione del 4G all'interno della linea di produzione. A partire dalla centralizzazione, a differenza del 4G, il 5G non si basa su un traliccio o una stazione centralizzata. Invece, queste reti sono fornite da scatole 5G decentralizzate o centrali di celle che possono essere installati in luoghi remoti e quindi più vicini alle strutture industriali. Queste centrali di celle sono più piccoli e utilizzano molta meno energia della stazione media 4G, il che li rende più facili da installare.

L'uso di centrali di celle compatti e di un'infrastruttura più decentralizzata fornisce al 5G un mezzo più ampio e meno costoso per fornire connettività alle strutture in aree remote. La vicinanza delle centrali di celle alle zone industriali e alle aree remote significa anche un accesso più affidabile alle reti wireless, necessario per sostenere i modelli di business di Industrie 4.0.

Confronto tra 4G e 5G

Per le applicazioni industriali delle reti wireless, i criteri da considerare quando si confrontano le opzioni di rete wireless di due diverse generazioni includono:

Questo criterio si riferisce alle velocità di upload e download dei dati di entrambe le opzioni di rete e alla loro capacità di supportare trasferimenti di dati in tempo reale.

Le reti 4G LTE offrono generalmente velocità di picco di circa 100-300 mbps a seconda della vicinanza di una risorsa a una stazione di rete. Anche se questa velocità è abbastanza per supportare i processi industriali, la vicinanza e gli ambienti industriali influenzano la sua affidabilità. Le reti 5G offrono velocità di circa 10-30 Gbps, il che vuol dire circa da 10 a 20 volte di più della rete 4G media.

L'aumento esponenziale della velocità di download e upload che il 5G offre per garantire l'affidabilità della connettività batte il 4G e le connessioni cablate.

L'interconnettività dipende dalla velocità e dall'affidabilità con cui i dati vengono trasferiti da un endpoint o asset industriale a un altro e viceversa. Idealmente, una rete affidabile deve garantire una bassa latenza.

Il 5G è attualmente la definizione di una rete a bassa latenza che assicura che i dati viaggino a velocità prossime al tempo reale, supportando così le applicazioni industriali che richiedono comunicazioni in tempo reale. Rispetto alla latenza offerta dal 4G, le reti 5G offrono un tasso di latenza che è da 4 fino a 5 volte più veloce, consentendo il trasferimento di grandi pacchetti di dati. La latenza eccezionalmente bassa che offre il 5G è ideale per realizzare modelli di business Industrie 4.0 che si basano su grandi trasferimenti di dati.

Questo criterio si concentra sul numero di risorse o dispositivi che una rete può supportare prima di accumulare ritardi o una notevole riduzione dei suoi livelli di velocità e latenza.

L'applicazione dell'IoT industriale, l'edge computing, i dispositivi smart e gli HMI all'interno delle strutture industriali richiedono ampie reti che supportino migliaia di dispositivi. Le reti 4G sono in grado di supportare circa centomila dispositivi per chilometro quadrato, anche se quando sono a piena capacità si verificano problemi di latenza. Le reti 5G espandono la connettività che offre il wireless a un milione di dispositivi per chilometro quadrato.

Quindi il 5G offre l'accesso alla connettività di un numero di dispositivi fino a 10 volte superiore a quello che può supportare il 4G. L’ampia connettività che il 5G offre, supporta i miliardi di dispositivi connessi che si prevede saranno in funzione quando più imprese abbracceranno Industrie 4.0.

Le operazioni industriali dipendono da grandi quantità di energia per funzionare in modo ottimale. Le bollette del consumo energetico sono una parte significativa del costo totale di produzione di una struttura media. Una rete più efficiente dal punto di vista energetico riduce i costi generali totali.

Le reti 5G utilizzano il 90% in meno di energia per ogni bit di dati trasferiti rispetto alle reti 4G. La riduzione dell'uso di energia è abbastanza grande, il che lo rende uno dei motivi principali per cui molte strutture industriali intendono trarre vantaggio dalle reti 5G. La riduzione delle spese energetiche porterà a una riduzione dei costi di produzione che può essere trasferita ai consumatori di prodotti industriali.

Si riferisce alla quantità di dati che una rete può supportare quando si trasferiscono dati in tempo reale. Il processo industriale produce grandi set di dati che devono essere trasferiti in modo affidabile per fornire una completa automazione.

Le aree industriali dedicate evitano di usare il 4G per esigenze di ampie reti a causa della lentezza del trasferimento dei dati. Immaginate un'area con centinaia di impianti industriali e migliaia di beni che si affidano a una rete wireless centralizzata. La velocità di trasferimento dei dati è destinata ad essere influenzata dal volume di dispositivi che richiedono i suoi servizi. Le reti 5G sono state sviluppate per gestire una larghezza di banda mille volte superiore a quella supportata dal 4G.

Conclusione

Il 5G è la nuova generazione di reti wireless disponibili per l'uso pubblico. Questa quinta iterazione offre un percorso più stabile, affidabile e scalabile per le strutture industriali per raggiungere i loro obiettivi di Industrie 4.0 rispetto al 4G. La bassa latenza e l'elevata larghezza di banda che il 5G garantisce dovrebbero essere la forza trainante per l'implementazione di concetti che si basano sull'interconnettività e l'interscambio di grandi quantità di dati.