مزایای اصلی 5G برای سیستم های الکترومکانیکی

] تکنولوژی5G اساساً تغییر می دهد که چگونه سیستم های الکترومکانیکی ارتباط برقرار می کنند، مختصات و اجرای عملیات زمان واقعی آن پهنای باند فوق العاده بالا، تاخیر بسیار پایین و قابلیت های اتصال دستگاه عظیم باز کردن دستگاه که نسل های قبلی نمی توانند تحویل دهند.

یکی از ویژگی های تحول پذیر (FLT:0) شبکه ای است که از آن استفاده می کند ، این اجازه می دهد یک زیرساخت 5G منفرد برای پشتیبانی از چندین شبکه مجازی که به طور قابل توجهی به نیازهای عملکردی خاص طراحی شده اند، پشتیبانی کند، به عنوان مثال، یک کارخانه می تواند یک برش را برای کنترل حرکت حساس به زمان و دیگری برای نظارت غیر بحرانی اختصاص دهد، تمام ایستگاه های پایه ای که این انعطاف پذیری به طور قابل توجهی کاهش پیچیدگی و هزینه برای سیستم های الکترومکانیکی را کاهش می دهد.

علاوه بر این، پهنای باند تلفن همراه (eMBB) جزء 5G قادر به داده های گسترده از طریقput، رسیدن به 20 گیگابیت در ثانیه در شرایط ایده آل، این پشتیبانی از جریان های ویدئویی با کیفیت بالا از دوربین های مقیاس پذیر، آرایه های سنسور بزرگ برای نظارت بر وضعیت، و به روز رسانی های سیستم عامل تحویل در طول زمان بدون ترکیب، ساخت و ساز و اطمینان از یک نسل هوشمند 5G نسل بعدی است.

دامنه های کاربردی: جایی که 5G اثرات قابل اندازه گیری را ارائه می دهد

تولید و اتوماسیون صنعتی

در کارخانه های هوشمند، 5G سنسور ها، محرک ها، کنترل کننده های منطقی برنامه ریزی شده (PLC) و رابط های انسان- ماشین (HMI) را با سنسورهای کم نورتر (FLT:0) حلقه های کنترل زمان واقعی (FLT 1) متصل می کند که قبلا بر روی سیم پیچ ها تکیه می کردند، می تواند به صورت بی سیم اجرا شود، و قابلیت تنظیم مجدد از خطوط تولید را فراهم می کند.

ربات های همکاری (cobots) از تاخیر کم 5G برای برقراری ارتباط با یکدیگر و سیستم های ایمنی بهره مند می شوند، اگر یک کارگر انسانی وارد یک منطقه خطرناک شود، شبکه می تواند باعث خاموش شدن سریع ربات یا کاهش سرعت در میلی ثانیه شود، بهبود ایمنی محل کار بدون قربانی کردن بهره وری.

حمل و نقل و وسایل نقلیه مستقل

برای وسایل نقلیه مستقل و سیستم های حمل و نقل هوشمند، بیضه به همه چیز ارتباطات ضروری است.5G-V2X ارائه می دهد ارتباطات بسیار قابل اعتماد کم اعتبار (URLT 2:2) که وسایل نقلیه را قادر می سازد تا موقعیت، سرعت و داده ها را در زمان واقعی تغییر دهند، این درک تعاونی پشتیبانی می کند، که در آن ماشین های امنیتی دوربین را به اشتراک می گذارند و سیستم های ترافیک را به اشتراک می گذارند.

اجزای الکترومکانیکی در وسایل نقلیه - مانند محرک های فرمان، سیستم های ترمز به سیم و تعلیق سازگار - می توانند از راه دور برای پرکردن (و یا پارکینگ خودکار کنترل شوند. قابلیت اطمینان 5G تضمین می کند که این عملکردهای ایمنی- بحرانی رفتار تعیین کننده را حفظ می کنند، حتی در محیط های شهری متراکم با مداخله بالا.

بهداشت و درمان: جراحی از راه دور و Telemedicine

در مراقبت های بهداشتی، 5G روبات های جراحی از راه دور را قادر می سازد تا بازخورد های هاپتیک و ویدئو با کیفیت بالا را با تاخیر غیر قابل تشخیص دریافت دریافت کنند. اینترنت غیرفعال مفهوم، که سیگنال های لمسی در کنار ویدئو منتقل می شوند، جراحان قابل اعتماد می توانند در بیماران صدها کیلومتر دورتر از استفاده از سلاح های رباتیک که حرکات قابل توجه را تقلید می کنند، اولین جراح جراحی دور از دسترس در پکن است.

بخش انرژی: شبکه های هوشمند و نسل توزیع شده

سیستم های الکترومکانیکی در تولید برق و توزیع، مانند توربین های بادی، ردیاب های خورشیدی، و خازن های ناهمزمان، متکی به ارتباطات کم تناسب برای تثبیت شبکه است.با 5G، گسترده - نظارت بر محیط زیست، حفاظت و کنترل (WAMPAC) سیستم های می توانند خطا و قدرت را در پردازش انرژی تجزیه و تحلیل کنند، جلوگیری از پردازش اطلاعات بیشتر، پردازش اطلاعات و تحلیل شده توسط بسیاری از تاخیر در پردازش انرژی.

قابلیت های فنی و ملاحظات معماری

Edge Computing و MEC

Multi-access edge (MEC) یک شریک طبیعی برای 5G در سیستم های الکترومکانیکی است.با میزبانی برنامه ها و تجزیه و تحلیل در لبه شبکه، MEC زمان دور سفر برای داده هایی را که در غیر این صورت به یک ابر دور سفر می کنند، کاهش می دهد؛ این برای کنترل حلقه ها با محدودیت های زمان تنگ - به عنوان مثال، یک فرآیند اتوماسیون و ربات را انتخاب می کند که می تواند داده های یکپارچه را در تصمیم گیری های واقعی در ایستگاه های MEF ارائه دهد.

دستگاه های کامپیوتری (mMTC)

سومین ستون 5G، mMTC، از یک میلیون دستگاه در هر کیلومتر مربع پشتیبانی می کند، این برای سیستم های الکترومکانیکی ضروری است که نیاز به شبکه های سنسور متراکم دارند - مانند نظارت بر وضعیت در یک نیروگاه شیمیایی بزرگ، این دستگاه ها اغلب بسته های کوچک را به صورت پراکنده انتقال می دهند و نیاز به کار در باتری ها برای سال ها دارند. 5G باریک باند (OTB-IoT) و LTE-M یکپارچه، موتورهای اتصال هسته ای را فراهم می کند و قابلیت اطمینان گسترده ای را فراهم می کند.

ارتباطات زمان-Sensitive Networking Convergence

5G استاندارد شده است تا به طور یکپارچه با شبکه حساس به زمان در لایه MAC کار کند. TSN تاخیر و کم رنگ بالای اترنت را فراهم می کند و هنگامی که همراه با 5G، آن را ایجاد یک سیستم یکپارچه / بدون سیم. مشخصات 3GPP 16 TSN یکپارچه، اجازه می دهد تا 5G کنترل و ساده برای اتصال سیستم های اتصال اتصال اتصال اتصال اتصال اتصال اتصال اتصال دهنده بسته است.

چالش ها و استراتژی های پذیرش

امنیت و حریم خصوصی

افزایش اتصال سطح حمله برای سیستم های الکترومکانیکی را گسترش می دهد. 5G (شبکه های الکترومکانیکی باید به پایان برسد، از جمله دسترسی رادیویی، هسته و لبه شبکه، باید شامل مکانیسم های انزوا برای جلوگیری از یک برش به خطر افتاده از اجرای سیستم های امنیتی عمومی (FLT:0 صفر-اعتماد معماری [F:1] باشد، که در آن هر دستگاه مجاز است و معتبر است، از طریق استفاده از شبکه های امنیتی عمومی مانند 5G.

قابلیت اطمینان و پوشش

محیط های صنعتی اغلب شامل ساختارهای فلزی، ماشین آلات متحرک و مداخله الکترومغناطیسی است که می تواند سیگنال های 5G را تجزیه کند، بررسی سایت مناسب و استقرار سیستم های آنتن توزیع شده یا سلول های کوچک برای اطمینان از پوشش در مناطق بحرانی ضروری ضروری است.برای برنامه هایی که نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالا دارند (به عنوان مثال، توقف اضطراری)، مکانیسم های قرمز مانند چند اتصال (لینک های ساده برای دو ایستگاه پایه) می توانند از اپراتورهای شبکه استفاده کنند و گسترش MIMO گسترده استفاده کنند.

ادغام با سیستم های میراث

بسیاری از کارخانه ها هنوز به میدان های اختصاصی یا سیستم های الکترومکانیکی مهاجرت می کنند تا 5G نیاز به برنامه ریزی دقیق برای جلوگیری از خرابی دارند. Gatewayهایی که بین 5G و پروتکل هایی مانند PROFINET، اترCAT یا Modbus TCP می توانند انتقال را به مرور زمان کاهش دهند، زیرا چرخه عمر دستگاه پایان می یابد، تجهیزات جدید می تواند به طور بومی 5G شرکت های ناتوان باشد.

چشم انداز آینده: 6G و Beyond

در حالی که 5G هنوز در بسیاری از بخش ها مستقر است، تحقیقات در مورد 6G (که در حدود 2030) وعده داده شده است، حتی قابلیت بیشتری برای سیستم های الکترومکانیکی ارائه می دهد. 6G تاخیر زیر میلی ثانیه، فرکانس های تراhertz برای ظرفیت بالا، و AI داخلی برای بهینه سازی شبکه، اکنون می تواند استانداردهای قوی ارتباطات را در حال حرکت دادن به جلو و یا ربات های پویا در حال حرکت دهد.

نتیجه گیری

تکنولوژی 5G صرفا یک ارتقاء تدریجی نیست؛ یک تغییر پارادایم برای اتصال سیستم الکترومکانیکی و عملکرد است.با ارائه سرعت بالا، تاخیر فوق العاده کم، مقیاس پذیری عظیم و شبکه های تعیین کننده، 5G برنامه های کاربردی را که قبلا غیر ممکن یا غیر عملی از کارخانه های هوشمند و حمل و نقل مستقل به جراحی از راه دور و شبکه های هوشمند، تاثیر قابل اندازه گیری است و تنها گسترش می یابد به عنوان اولویت بندی دقیق و تصمیم گیرندگان.