1. Privates 5G
Private 5G-Netzwerkzellen können mit weniger Verkabelung und geringeren Ausfallzeiten als Zugangspunkte bereitgestellt werden.
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Einige der am stärksten automatisierten Umgebungen der Welt laufen seit langem mit Wi-Fi (und tun es immer noch), wobei im Laufe der Zeit einige industrielle Upgrades eingeführt werden, um neue Geräte und Anwendungen zu unterstützen.’
Seit Jahren ist Wi-Fi die naheliegende Lösung für Lagerhaltung, Logistik und diskrete Umgebungen, da dort die Grundlagen für mobile Technologien wie Handscanner, Tablets und sogar einige fahrerlose Transportsysteme (FTS) geschaffen wurden.
Zum damaligen Zeitpunkt war die drahtlose Lösung auch im Hinblick auf Kosten und Benutzerfreundlichkeit die sinnvollste.
Da jedoch neue Anwendungen die Grenzen der Wi-Fi-Fähigkeiten erweitern und die industrielle Mobilfunktechnologie ausgereifter wird, ändert sich der Status von Wi-Fi als Standard.’ Die Kosten für Mobilfunk sinken, während seine Fähigkeit, eine stabile und deterministische Leistung zu erbringen, zunimmt. Dies macht 5G zu einem realistischen Kandidaten für operative Arbeitslasten, die einst nur für Wi‐Fi geeignet schienen.
Industrielles WLAN vs. industrielles Mobilfunknetz: Was unterscheidet sie?
Lagerhaltung, Logistik und diskrete Umgebungen verfügen nun über mehr Möglichkeiten zur Unterstützung industrieller drahtloser Technologien. Deshalb prüfen sie’kritischer, wo Wi‐Fi noch seinen Platz hat und wo 5G eine bessere langfristige Investition sein könnte.
Die beiden Technologien unterscheiden sich sehr hinsichtlich ihrer Funktionsweise, der zugrunde liegenden Architekturen und der Zwecke, denen sie dienen. Das Verständnis dieser Unterschiede kann Ihnen dabei helfen, die richtige Technologie für die richtige Anwendung auszuwählen.
Was ist industrielles WLAN?
Wi-Fi ist eine ausgereifte, etablierte Technologie, die branchenübergreifend weit verbreitet und verstanden ist.
Es wurde ursprünglich entwickelt, um den Internetzugang über Funk durch eine Eins-zu-Eins-Kommunikation (Punkt-zu-Punkt) zwischen einem Gerät und einem Zugangspunkt zu unterstützen. Im Vordergrund steht die Bequemlichkeit, nicht die deterministische Leistungsfähigkeit (die Fähigkeit, Daten innerhalb eines engen, vorhersehbaren Zeitfensters zu liefern).
Für Fachleute mit Kenntnissen im Bereich Enterprise-IT ist die Verwaltung von industriellen WLAN-Netzwerken komfortabel und vertraut. Es nutzt die gleichen Konzepte, Werkzeuge und Prozesse wie Büronetzwerke (drahtlose Ethernet-Verbindungen). Dies ist einer der Gründe, warum es in vielen industriellen Umgebungen zur Standardwahl wurde—und je nach Situation mag es das auch heute noch sein. (Wenn Ihre Einrichtung beispielsweise nur wenige drahtlose Geräte verbindet oder nur wenig Platz einnimmt, ist WLAN wahrscheinlich die beste Option.)
Wie WLAN funktioniert
Wi-Fi-Netzwerke ermöglichen es drahtlosen Geräten, sich über unlizenzierte Frequenzbereiche (gemeinsam genutzte Frequenzen, die jeder ohne Lizenzkauf nutzen kann) mit dem Netzwerk zu verbinden. Dadurch bleiben die Eintrittskosten niedrig, gleichzeitig wird es aber auch schwieriger, Störungen vorherzusagen und zu kontrollieren. In der Nähe befindliche WLAN-Netzwerke und -Geräte konkurrieren möglicherweise um dieselben Frequenzen, was zu Überlastungen und Verbindungsabbrüchen führen kann.
Mit zunehmender Anzahl an drahtlosen Geräten steigt auch die Wahrscheinlichkeit von Leistungsproblemen. Jeder Scanner, AGV, automatisierte mobile Roboter (AMR), jede Kamera oder jeder Sensor, der sich mit dem Wi-Fi-Netzwerk verbindet, teilt sich die gleiche Bandbreite.
Die Beschaffenheit von Lagerhallen, Logistikzentren und separaten Einrichtungen kann auch zu WLAN-Abdeckungslücken und Funklöchern führen. Beispielsweise enthalten diese Umgebungen oft viel Metall und andere Materialien, die es drahtlosen Signalen erschweren, einzudringen. Während ein gutes WLAN-Design und kontinuierliche Optimierung diese Herausforderungen manchmal in Schach halten können, stößt die Wi-Fi-Leistung bei der Skalierung zur Unterstützung zeitkritischer mobiler Geräte immer mehr an ihre Grenzen.
Was ist industrieller Mobilfunk (5G)?
Im Gegensatz zu Wi-Fi wurde das Mobilfunknetz 5G für die Kommunikation zwischen einem und vielen Nutzern entwickelt. Dadurch kann 5G so skaliert werden, dass es eine hohe Gerätedichte vorhersehbar unterstützt.
Während die Mobilfunktechnologie technisch ausgereift ist, befindet sich 5G noch in der Entwicklung, da die Industrie mit der Technologie experimentiert, sie verfeinert und standardisiert, um sie optimal einzusetzen und ihre Möglichkeiten voll auszuschöpfen.
Wie funktioniert 5G?
Anstatt auf drahtlose Zugangspunkte zu setzen, basiert 5G auf einer zellularen Architektur, die aus einem Funkzugangsnetz (Kleinzellen, Makrozellen, gNodeB-Zellen) und einem Kernnetz besteht, das Authentifizierung, Mobilität, Dienstgüte und Network Slicing verwaltet. Fähigkeiten.
Diese Eigenschaften ermöglichen eine deterministische Leistung im Bereich von 10 bis 15 Millisekunden, was für Anwendungen erforderlich ist, die keine Verzögerungen tolerieren können. Zukünftige Versionen und Roadmaps für die Mobilfunktechnologie zielen auf eine noch bessere Leistung ab, um sie an Echtzeitsteuerungs-, Bewegungs- und Sicherheitsanwendungen anzupassen.
Da 5G in lizenziertem oder verwaltetem gemeinsam genutztem Spektrum arbeitet (Frequenzbänder, die bestimmten Nutzern vorbehalten oder streng koordiniert sind, sodass nur zugelassene Netzwerke sie nutzen können), Interferenzen werden streng kontrolliert.
Es stellt einen grundlegend anderen Ansatz für drahtlose Netzwerke dar: Man kann es sich als ein komplettes Netzwerksystem vorstellen, das Steuerung, Authentifizierung und Dienstpriorisierung zentralisieren kann.
Warum 5G jetzt eine Option für industrielle drahtlose Kommunikation ist
5G bietet etwas, was WLAN nicht kann: die Fähigkeit, drahtlose Flexibilität mit deterministischer Leistung zu kombinieren.
Dies ist von entscheidender Bedeutung, da in der Lagerhaltung, Logistik und Fertigungsumgebungen ständig Hunderte von Geräten und Automatisierungsfunktionen hinzugefügt werden, um Betrieb, Sicherheit und Transparenz zu verbessern, darunter:
- AGVs um Materialien zwischen Linien, Zonen und Versandbereichen zu transportieren
- AMRs Transport- und Nachschubaufgaben übernehmen
- Cobots bei sich wiederholenden Aufgaben mit Menschen zusammenarbeiten
- Bildverarbeitungssysteme Produkte prüfen und Barcodes lesen
- Sicherheitssensoren zur Überwachung von Türen, Lichtvorhängen und Gefahrenzonen
5G kann diese Gerätedichte bewältigen, ohne die Verbindungsprobleme, die bei überlasteten WLAN-Netzwerken auftreten.
5G und Sicherheit
5G bietet zudem einzigartige Sicherheitsvorteile. Die Geräte verbinden sich typischerweise über SIM- oder eSIM-Identitäten, die schwer zu kopieren sind. Vom Endgerät bis zum Kernsystem wird der Datenverkehr in jedem Schritt verschlüsselt und überprüft.
Bei 5G gibt es keine getrennten Netzwerke mehr.’ t wird für jede Anwendung benötigt. Viele Dienste können über ein einziges 5G-Netzwerk betrieben werden, wobei die Infrastruktur nach Gebiet, Art des Dienstes und/oder Gerätetyp segmentiert wird. Pflanzen könnten eine konvergierte drahtlose Schicht nutzen. Die Vernetzung autonomer Fahrzeuge, die einige wenige zeitkritische Nachrichten senden, einfacher Sensoren, die kontinuierlich Daten liefern, und allem dazwischen, wobei jede Anwendung das benötigte Servicelevel erhält. Dies ist ein großer Vorteil, da die Anzahl der vernetzten Geräte zunimmt.
Unterstützung der IT/OT-Konvergenz
Sowohl Wi-Fi als auch 5G können die IT-OT-Konvergenz unterstützen.— eine entscheidende Voraussetzung für moderne industrielle Abläufe— Aber sie tun es auf unterschiedliche Weise. Jedes dieser Modelle etabliert eine andere Methode zur Unterstützung der IT-OT-Interaktion.
Bei industriellem Wi-Fi befindet sich die drahtlose Technologie typischerweise auf der OT-Seite. Zugangspunkte verbinden sich mit OT-Switches jenseits der IT-Firewalls. Mobile Assets werden genauso in das OT-Netzwerk eingebunden wie alle anderen Feldgeräte.
Mit privatem 5G kann das 5G-Kernnetz näher an der IT-Umgebung angesiedelt werden. Anstatt zuerst ein herkömmliches OT-Netzwerk zu durchlaufen, verbinden sich mobile Geräte mit Diensten, die im IT-Bereich gehostet werden.
Vergleich der Kosten von WLAN und 5G
Bei der Entscheidung, wo WLAN ausreicht und wo 5G erforderlich ist’ Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit sind erforderlich. Es’ Es ist wichtig, die Gesamtbetriebskosten zu bewerten. Die
Für die meisten Hersteller ist industrielles WLAN eine unkomplizierte und kostengünstige Investition. Hardware, Design und Installation werden im Voraus bezahlt, laufende Kosten fallen außer der Wartung bei Bedarf nicht an.’ wird benötigt. Die Anschaffungskosten für Wi-Fi sind oft niedriger als für 5G.
5G bietet aber andere Möglichkeiten.
2. Privates 5G als Dienstleistung
Ein Abonnement oder eine nutzungsbasierte Gebühr bündelt Hardware, Software, Lebenszyklusmanagement usw. in einer monatlichen Zahlung.
3. Öffentliches 5G
Eine Einrichtung kann hinsichtlich Verfügbarkeit und Abdeckung auf die Infrastruktur eines Drittanbieters (das Netz eines Mobilfunkbetreibers) zurückgreifen.
| WLAN |
5G |
|
| Anzahl der verbundenen Geräte |
Kleine/mittlere Anzahl von Geräten |
Große/wachsende Anzahl von vernetzten Anlagen und Flotten |
| Gerätedichte |
Niedrig bis mittel | Élevé |
| Abdeckungsbereich | Enge Räume; kleinere Einrichtungen |
Große Standorte; weitläufige Flächen |
| Kommunikation | Nicht kritischer Datenverkehr, der gelegentliche Verzögerungen tolerieren kann |
Zeitkritischer Verkehr |
| Investition | Niedrige Infrastrukturkosten im Vorfeld |
Höhere Infrastrukturkosten im Voraus |
| Reife | Vertraute/etablierte Technologie |
Neuere/noch in der Entwicklung befindliche Technologie |
Belden hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen industriellen Funkweges
Die Wahl zwischen Wi-Fi und 5G hängt davon ab, zu verstehen, was jeder Teil Ihres Betriebs wirklich benötigt. Beldens umfassende Erfahrung im Bereich OT und seine ausgeprägte IT- und Cybersicherheitsexpertise helfen Ihrem Team, Lager, Produktionslinien und Logistikabläufe zu analysieren, um die Anforderungen an drahtlose Kommunikation den am besten geeigneten Lösungen zuzuordnen.
Indem wir mit einer Basisanalyse beginnen, um Ihre kritischen Anwendungen, Gerätetypen, Abdeckungsbedürfnisse und Leistungsanforderungen zu verstehen, können wir Ihnen helfen zu entscheiden, ob industrielles WLAN oder privates 5G die richtige Lösung für Sie ist. Am sinnvollsten ist eine Mischung aus beidem, ebenso wie die Frage, wo die einzelnen drahtlosen Lösungen innerhalb Ihrer Einrichtung platziert werden sollen.
Sobald die Richtung klar ist, bietet Belden für jedes Szenario komplette Verbindungslösungen, die Sie von der Konzeption bis zum laufenden Betrieb unterstützen.
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