Förstå 5G - ryggraden i det industriella Internet

År 2019 kommer att bli ihågkommet som året då verklig mobilanslutning för sakernas internet (IoT) äntligen kom igång. Numera går det inte en vecka utan att ett nytt tillkännagivande om utbyggnad av ett nytt 4G NB-IoT/LTE-M-nätverk kommer. Men framtiden för industrin är redan på väg mot den femte generationens (5G) trådlösa kommunikationsteknik.

5G utlovar blixtsnabb hastighet, knappt märkbar latens (eller svarstid för kommunikation) och kraftigt ökad kapacitet. Alla de fyra stora amerikanska operatörerna har gett grönt ljus för testnätverk och partiella implementeringar i vissa städer.

Fördelarna med att förena den fysiska världen med digital teknik har diskuterats i vad som verkar vara en hel generation. Många branscher skulle kunna använda informationen från uppkopplade system för att få viktiga insikter om sin verksamhet och hur man kan göra förbättringar som verkligen gör skillnad för slutresultatet. Även om 4G redan skapar dramatiska förbättringar för industrier runt om i världen är det 5G som skapar den största uppmärksamheten.

Enbart data är inte tillräckligt

Jani Vilenius, chef för forskning och teknik på Sandvik, säger att data redan driver industrin runt om i världen: "Alla samlar redan in och använder i viss utsträckning data. Men det krävs förbättrade anslutningsmöjligheter för att verkligen kunna utnyttja data och skapa affärsvärde. När vi lägger till mer artificiell intelligens (AI), maskininlärning och röst-/bildigenkänning i vardagliga system innebär bandbreddskraven att 5G är oundvikligt för att utnyttja de nya funktionerna."

Industri 4.0 var tänkt att ge dessa fördelar, men fram till nu har det saknats ett avgörande element. För att förverkliga idén om ett samverkande, anpassningsbart, industriellt digitalt system i realtid krävs en verkligt flexibel kommunikationsinfrastruktur.

Bortom stegvisa förbättringar

Det är lätt att tro att övergången från 4G till 5G bara handlar om stegvisa hastighetsförbättringar och att det inte finns något större behov av att göra en stor grej av det. Trots allt har dagens 4G/LTE-kommunikationsarkitektur (Long Term Evolution) anslutit cirka 3 miljarder mobila enheter.

Men i själva verket är skillnaden mellan 4G och 5G inte som att jämföra en iPhone-modell med nästa, det är mer som att jämföra en häst och vagn med en elektrisk racerbil.

Ja, 3G- och 4G-teknik likställs oftast med smartphones. Det beror på att systemen utformades för röst respektive mobildata. Och även om det är sant att 5G:s dramatiska hastighetsökningar kommer att innebära så mycket mer än bara streaming av högre kvalitet och blixtsnabba nedladdningar, så är det faktum att 5G har utformats från grunden för dataanslutning som kommer att förändra spelplanen.

Snabbare uppkoppling och låg eller ingen latens kommer att ge operativa fördelar i alla branscher på planeten. Fram till nu har det bara varit prat, men med testsystem på plats blir de operativa fördelarna tydliga.

Att ta den uppkopplade fabriken till nästa nivå

På en marknad som är beroende av dataintensiva maskinapplikationer krävs de högre hastigheterna och den låga latensen hos 5G för effektiv användning av autonom robotteknik, wearables och virtual reality.

Till skillnad från tidigare hopp i tekniknivåer inom industrin kommer 5G inte att omforma produktionslinjen i grunden. Men det kommer att ge tillverkarna möjlighet att bygga smarta fabriker som kan anpassa sig till förändrade marknadsvillkor.

Den ökande kapaciteten hos smarta enheter och de fabriker som tillverkar dem kommer inte bara att påverka konkurrensen inom en viss bransch. I takt med att konkurrensen går från produktbaserad till systembaserad kommer tidigare tydliga branschgränser att suddas ut. Traditionella tillverkningsföretag kan till exempel snart upptäcka att de konkurrerar som en del av en mycket bredare automationsindustri.

Hälso- och sjukvård: Möjliggör kirurgi på distans

Den låga latensen hos 5G kommer att revolutionera sjukvårdsindustrin, framför allt i operationssalarna. Erfarna kirurger kan ge råd till mer juniora kollegor via en videoanslutning eller till och med fjärrstyra den kirurgiska utrustningen. Man kan tycka att det låter osannolikt, men det har redan hänt.

I början av 2019 genomfördes världens första liveoperation med hjälp av fjärrassistans i Kina. En erfaren kirurg satte in en stimuleringsenhet i hjärnan på en patient med Parkinsons sjukdom. Den nästan omedelbara latensen på 2 millisekunder gjorde det möjligt för kirurgen att utföra ingreppet med precision som om han eller hon befann sig precis bredvid patienten, trots att han eller hon i själva verket befann sig 3 000 kilometer bort. Latensen liknar en operation med en traditionell kabelansluten monitorlösning.

Autonom teknik på vägarna och under jord

Förbättringarna av nätverkslatensen kommer att ge applikationer och enheter möjlighet att kommunicera i nära realtid. Detta bör minska säkerhetsproblemen för autonoma fordon, eftersom de får möjlighet att ständigt kommunicera med den ständigt föränderliga miljön runt omkring dem.

Detta kommer naturligtvis att ha en betydande inverkan på gruvdrift, något som Sandvik är medvetet om. Sandvik har redan tecknat ett avtal med Nokia för att vidareutveckla lösningar baserade på privat LTE- och 5G-teknik, vilket till stor del kommer att ske vid Sandviks testgruva i Tammerfors i Finland.

"Hittills har vi fokuserat på privat LTE-teknik, som erbjuder fördelar i fråga om hastighet, latens, tillförlitlighet och integritet jämfört med Wi-Fi. Det är en av de tekniker som våra kunder efterfrågar just nu", förklarar Vilenius. Fördelen för Sandvik med att fokusera på LTE är enkel. (LTE står för Long-term Evolution och är inte så mycket en teknik som det är den väg som följs för att uppnå 4G-hastigheter). Jani Vilenius, Director of Research and Technology at SandvikKundernas efterfrågan finns där och hårdvaran kan enkelt uppgraderas till 5G när tiden är mogen.

Det beror på att 5G kommer att användas för att utöka och förbättra befintliga LTE-nätverk snarare än att ersätta dem. Trots detta står telekommunikationsföretagen inför en betydande investering. Men snarare än att hålla tillbaka utrullningen kan just det faktumet påskynda saker och ting.

Konsultföretaget McKinsey & Company tror att trenden med nätverksdelning kommer att accelerera, vilket minskar vad som annars skulle vara en skrämmande kostnad för 5G-implementering. Nätverksdelning gör det möjligt för operatörer att minska den totala ägandekostnaden och samtidigt förbättra nätverkskvaliteten genom att dela både aktiv och passiv utrustning. "Simuleringar från ett fall visade att genom att dela utbyggnad av små 5G-celler och bygga ett gemensamt, rikstäckande 5G IoT-makrolager kunde operatörerna minska 5G-relaterade investeringar med mer än 40 procent", säger en talesperson.

Forskning om framtidens affärsmodeller

Förutom Sandviks testgruva är Finland också hemvist för betydande forskning. Aalto-universitetets Industrial Internet Campus är en tvärvetenskaplig plattform som tillhandahåller en testbädd för framtida lösningar för industriella partners, inklusive Sandviks partner Nokia.

Projektområdena omfattar intelligenta byggarbetsplatser, optimering av energianvändningen i smarta byggnader och framtidens fabrik. Projektet 5G meets Industrial Internet (5G@II) undersöker hur man kan tillhandahålla en kostnadseffektiv, globalt säker och trygg grund för ett framtida 5G-drivet industriellt internet. Teamet siktar särskilt på att skapa en plan för ett 5G-tjänstehanteringssystem genom att testa det på verkliga industriella användningsfall.