Fixed Wireless Access, 5G e applicazioni industriali
Marzo 11 2021
Questo articolo è stato scritto da Dean Bubley di Disruptive Analysis, un analista e futurista indipendente del settore delle telecomunicazioni. Copre una vasta gamma di settori mobili e wireless, comprese le questioni tecnologiche e politiche. Si occupa di reti cellulari private e Wi-Fi da oltre 20 anni.
Nei prossimi anni assisteremo a varie implementazioni wireless ibride in contesti aziendali, industriali e nelle comunità. Il 5G coesisterà con il Wi-Fi e con numerose forme di Fixed Wireless Access (FWA) nei più disparati ambiti applicativi.
C’è un’enorme ripresa di interesse intorno al concetto di reti mobili private, in particolare in riferimento all’utilizzo del 5G. In diversi paesi le aziende sono in grado di implementare un’infrastruttura cellulare localizzata o specifica per una applicazione, allo scopo di collegare macchinari, persone o strutture. Gli hub di produzione, energia, logistica e trasporti sono all’avanguardia, ma sono coinvolti in questi processi anche strutture sanitarie e smart city.
Sebbene esistano già circa 1000 reti 4G LTE dedicate in tutto il mondo, le capacità extra offerte dal 5G sono ormai realtà, come le connessioni mobili a velocità gigabit e il potenziale supporto per connessioni a latenza ultra bassa con piena mobilità.
Questa tendenza è alimentata dalle nuove opzioni disponibili per lo spettro, insieme alla crescita di un ecosistema di fornitori che offrono apparati radio, core basati su software / cloud e altri elementi ancora. I governi vedono il 5G come un mezzo per accelerare la trasformazione industriale e favorire la crescita economica. C’è grande interesse sia tra i normali operatori di telefonia mobile, che potrebbero offrire ai privati porzioni delle loro principali reti nazionali, sia per le imprese o per i loro managed solution provider, che potrebbero creare infrastrutture locali dedicate, utilizzando licenze di spettro locali.
Tuttavia, nonostante questi progressi, la connettività cellulare non sarà quasi mai l’unico tipo di connettività utilizzato. L’enorme diversità dei sistemi di automazione, dei dispositivi e degli ambienti fisici porterà all’utilizzo di più tecnologie.
Il 5G per le implementazioni industriali coesisterà quasi sempre con la connettività Wi-Fi e FWA.
É utile soffermarsi a considerare le dimensioni e l’eterogeneità di alcune delle tipiche grandi imprese coinvolte:
Produzione: una struttura può avere più di 10 edifici separati per funzioni diverse, con pareti solide e conseguente scarsa propagazione wireless da esterno a interno. Saranno presenti piazzali di stoccaggio all’aperto, veicoli automatizzati in movimento, carpenteria metallica (tubazioni e contenitori) e possibili interferenze RF da motori e apparecchiature di saldatura. All’interno degli edifici della fabbrica potrebbe essere presente robotica di precisione, telecamere e sistemi di sicurezza, così come esseri umani dotati di visori per l’Augmented Reality e altri dispositivi informatici nelle immediate vicinanze.
Oil&gas: un giacimento petrolifero può avere numerose teste di pozzo di produzione sparse su una vasta area. Ognuno avrà più elementi di equipaggiamento situati nelle vicinanze, forse con strutture interne o sotterranee. I camion possono occasionalmente aver bisogno di accesso in tutta la zona, mentre sensori a bassa potenza di vario tipo invieranno dati in modo intermittente a una struttura centrale. Ci saranno inoltre edifici fissi per il personale, i computer e le attrezzature.
Porti: in un porto troviamo un gran numero di veicoli in movimento, appartenenti sia alla struttura stessa che a società di autotrasporto indipendenti. Vi sono grandi gru mobili, magari dotate di telecamere ad alta definizione e telecomando da una torre centrale. Il personale utilizzerà radio a due vie e sarà necessario comunicare con gli equipaggi delle navi e con le numerose organizzazioni di supporto, come le squadre assicurative e di ispezione sanitaria. Vi sono poi magazzini con pareti spesse, strutture per uffici e terminal passeggeri che avranno ulteriori esigenze di comunicazione. Occorre poi prendere in considerazione un paesaggio in costante cambiamento di container metallici, a volte impilati, anche 5/6 uno sopra all’altro.
Hospitality: un grande resort può avere diverse torri, ampi spazi esterni come piscine e campi da golf, sale congressi, edifici sportivi, ville residenziali e numerosi depositi. Potrebbe essere a una certa distanza dalle aree urbane, forse anche su un’isola. Una grande struttura per anziani o una base militare potrebbero rientrare nella medesima categoria, con numerosi edifici singoli, veicoli e altri edifici.
Possiamo in generale definire tutte queste fattispecie come “campus” o “comunità“: avranno bisogno di più connessioni wireless (e cablate) per rispondere a modalità d’uso ed esigenze estremamente diversi.
Questi ambienti hanno più edifici, aree esterne con veicoli mobili e persone, un mix di dispositivi in parte controllati dall’IT e in parte appartenenti a dipendenti o visitatori, con potenzialmente centinaia di applicazioni diverse. In questo scenario potremmo trovare da un drone con connessione 5G, al Wi-Fi per un auditorium all’aperto o per un campo sportivo. I veicoli automatizzati potrebbero aver bisogno di telecamere 4K connesse al calcolo perimetrale per analisi e intelligenza artificiale, mentre un secondo campus sull’altro lato di un’autostrada avrà forse bisogno di connessioni punto-punto o mesh.
La connettività a un edificio o una struttura dovrà supportare molte tipologie di utilizzo e dispositivi al suo interno. Ci sarà poi una varietà di normative locali su spettro, emissioni RF, interconnessione, intercettazione legale e altro ancora. Sarà inoltre necessario che alcuni dispositivi si colleghino a una rete pubblica 4G o 5G o che effettuino il roaming su di essa.
Tutto ciò significa ci sarà bisogno sia della rete cellulare (4G / 5G) per alcune applicazioni, sia del Wi-Fi / FWA per altre. Sebbene in alcuni casi possa esserci una sovrapposizione, le traiettorie di entrambe le tecnologie implicano che vengono create più applicazioni uniche contemporaneamente.
I vari modelli ibridi potrebbero prendere forma in modi diversi:
- Il FWA si collega a singoli edifici, sia connettendosi al Wi-Fi interno che fornendo backhaul per piccole celle 5G private.
- La copertura outdoor 5G per la mobilità all’interno del campus (veicoli, palmari push-to-talk ecc.) in combinazione con FWA per il collegamento di strutture e macchinari.
- La possibilità di utilizzare più bande di spettro on-site, alcune adatte per FWA / WiFi (ad esempio 60 GHz) e altre utilizzabili per la mobilità 5G (ad esempio 3,8-4,2 GHz).
- Licenze a spettro singolo per un’intera area (ad es. CBRS PAL) con più modalità di utilizzo per mobilità e FWA, come gli smartphone degli inquilini più ulteriori edifici individuali.
- Service provider urbani / metropolitani (o agenzie municipali) che abilitano FWA, Wi-Fi all’aperto e piccole celle 5G in wholesale a host neutro, gestite e supportate sulla stessa rete a 60 GHz in mesh.
- Service provider urbani / metropolitani (o agenzie municipali) che abilitano FWA, Wi-Fi all’aperto e piccole celle 5G in wholesale a host neutro, gestite e supportate sulla stessa rete a 60 GHz in mesh.
È anche importante rendersi conto che la maggior parte delle bande di spettro “private 5G” localizzate (come CBRS statunitense, 3,7-3,8 GHz della Germania o 3,8-4,2 GHz del Regno Unito e 26 GHz indoor) sono in realtà “tecnologicamente neutre“. Finché le radio possono essere conformi alle regole su alimentazione e interferenza, non devono essere necessariamente 3GPP 5G NR: possono anche utilizzare Wi-Fi, 4G LTE o altre tecnologie. Ciò significa che possono essere utilizzati per la connettività FWA dedicata, nonché per i cellulari privati.
Ciò ha implicazioni per le imprese, i service provider, gli operatori di rete e i system integrator. Anche con i progressi previsti dal 5G privato (che maturerà in fasi nell’arco di 3-5 anni), rimarranno applicazioni in crescita per FWA e Wi-Fi in diverse bande di spettro.
Non ci sarà una “monocultura tecnologica“: le aziende useranno gli strumenti migliori per il proprio lavoro, spesso combinando più standard wireless e fibra sullo stesso sito. La connettività dei campus aziendali e industriali richiederà pragmatismo, piuttosto che religione tecnologica.
