Por qué las redes inalámbricas podrían ser la opción de futuro para las fábricas

Para ofrecer un futuro interconectado, los activos de la fábrica, incluidos los equipos heredados, los dispositivos de borde y el hardware IoT, deben poder conectarse a redes ciberfísicas. La necesidad de interconectividad también implica amplias actualizaciones de la tecnología de redes cableadas e inalámbricas utilizada en las instalaciones nuevas y existentes.

Comprender los retos de la conectividad de red en las instalaciones industriales

Las estadísticas muestran que la fábrica media sigue utilizando equipos y procesos heredados dentro de la planta de producción debido a una combinación de razones. Entre estas razones se incluyen el coste de actualizar los equipos disponibles y la creencia en el mantra "si no está roto no lo arregles". El hecho de que los equipos heredados sigan funcionando a la perfección no elimina el hecho de que no estén en la misma longitud de onda que la tecnología moderna de comunicación y redes. En la mayoría de los casos, se utilizan conexiones por cable para obtener cualquier cosa de estos activos o conectarlos a las redes existentes.

Los activos heredados no son los únicos equipos de las fábricas con problemas de conectividad. Una gran cantidad de máquinas fabricadas hace una década, que no entran en la categoría de bienes heredados, están equipadas con conectores de bus cableados y sin capacidad de conexión inalámbrica. La popularidad de las funciones de conectividad por cable en los equipos existentes se debe a la necesidad de una conectividad de red fiable cuando se transfieren datos a través de la planta de producción; también se da el caso de que no se pueden tolerar interferencias cuando se trata de comunicarse con plataformas centralizadas de almacenamiento o procesamiento de datos.

La necesidad de garantizar la fiabilidad de la red es también un elemento básico de la automatización industrial. Las redes inalámbricas disponibles, como las redes 3G y 4G, se diseñaron predominantemente para comunicaciones móviles e informáticas. Al centrarse en la movilidad, las redes inalámbricas no podían ofrecer las transferencias de datos fiables de baja latencia y gran ancho de banda necesarias para la automatización y la interoperabilidad en las fábricas de la Industria 4.0. Las limitaciones de las redes inalámbricas disponibles hacen que se siga confiando en las conexiones por cable para ofrecer las ventajas de la Industria 4.0... hasta la llegada del 5G.

Las redes inalámbricas y el futuro de la Industria 4.0

Se espera que la introducción de la 5G resuelva muchos de los problemas que se plantean cuando se depende de redes inalámbricas para ejecutar procesos u operaciones industriales. Ante todo, es importante señalar que, a diferencia de otras iteraciones inalámbricas anteriores a la 5G, el marco de las redes inalámbricas 5G está diseñado para instalaciones industriales. Centrarse en las fábricas industriales significa que la red inalámbrica ofrecerá la baja latencia, el gran ancho de banda y la fiabilidad óptima que los modelos de negocio y las aplicaciones de la Industria 4.0 necesitan para triunfar.

La avanzada fiabilidad del 5G significa que las redes inalámbricas pueden sustituir por fin a las redes cableadas en entornos industriales e impulsar el futuro de la Industria 4.0. Para entender por qué esto es posible, a continuación se analizan algunas comparaciones importantes entre las redes 5G, las redes 4G y las opciones de redes cableadas.

Las redes 5G son más inteligentes, mucho más rápidas y más eficientes o fiables que las redes 4G. Se espera que 5G ofrezca transferencias de aproximadamente 10 gigabits por segundo, frente a los 1,45 gigabits por segundo que ofrece actualmente 4G. Sin embargo, existe una brecha entre el rendimiento que se alcanza actualmente y las ventajas teóricas del 5G que disfrutarán los usuarios en un futuro próximo. En cuanto a la latencia, 4G ofrece en realidad una baja latencia de entre 40 y 50 milisegundos de retardo para las transferencias de datos, mientras que las mediciones de latencia de 5G son prácticamente nulas.

El soporte que ofrecen las redes inalámbricas para la interconectividad de dispositivos también es un factor importante a tener en cuenta cuando se comparan las aplicaciones de redes inalámbricas 5G con las 4G. Mientras que las redes 4G pueden soportar aproximadamente 100.000 dispositivos en una milla cuadrada, las 5G soportan más de un millón de dispositivos. Para comprender el impacto del soporte de dispositivos que proporciona una red, piense en cualquier momento en el que haya estado en un lugar abarrotado de gente y haya descubierto que su capacidad para utilizar Internet en su dispositivo móvil no es óptima. Con 5G, la autopista de la conectividad aumenta y proporciona soporte para los miles de millones de redes IoT que se espera que se desplieguen en las industrias en el futuro.

La infraestructura que alimenta las redes 4G y 5G también desempeña un papel importante a la hora de determinar el rendimiento de la conectividad que ofrecen ambas opciones de redes inalámbricas. Las redes 4G dependen de torres base que soportan las comunicaciones de red. Cuanto más lejos esté un dispositivo de una torre, más difícil será acceder a las redes 4G. Por otro lado, las redes 5G se basan en emplazamientos celulares para ampliar su alcance. Estas células son pequeñas cajas que se instalan fácilmente en muros altos, postes de la luz y torres. Por lo tanto, con el aumento de la instalación de células 5G viene un mayor acceso a los dispositivos y más capacidad de red. Las redes 5G podrán funcionar en las zonas más remotas debido a la simplicidad de la infraestructura y a su asequibilidad en comparación con el coste de instalar una torre 4G en un lugar remoto.

Las redes cableadas, como las modernas redes ethernet, ofrecen una baja latencia (aproximadamente 10 ms), lo que las convierte en las favoritas en las instalaciones industriales. Aunque esta latencia es inferior a la que ofrece 4G, aún palidece en comparación con las redes inalámbricas 5G. Hay otros retos que también afectan al despliegue de redes cableadas, como las limitaciones de la distancia de despliegue, el alcance y el coste de cablear una fábrica con una gran capacidad de suelo. Las fábricas que dependen de redes cableadas suelen estar diseñadas para tener una disposición permanente, ya que la logística de rediseñar la planta de la fábrica o añadir nuevos equipos a las redes cableadas existentes conlleva costes adicionales.

A diferencia de las opciones de redes cableadas, las redes inalámbricas no están limitadas por el alcance o el tamaño de una instalación industrial. Conectarse a una red inalámbrica es tan fácil como conectar su smartphone a Internet, siempre que el equipo esté equipado con capacidades de conexión inalámbrica. Para los equipos heredados, la integración de dispositivos de borde, como hardware IoT e interfaces hombre-máquina (HMI) en la planta de producción, permite la conectividad. Estos dispositivos de borde pueden capturar datos de equipos heredados mientras los conectan a redes centralizadas. De este modo, las redes inalámbricas 5G pueden cubrir todos los activos de la planta de producción al tiempo que admiten cualquier disposición o plan de distribución que las partes interesadas pretendan implementar.

Conclusión

La baja latencia, el gran ancho de banda, la versatilidad y la asequibilidad que ofrecen las redes inalámbricas significan que éstas sustituirán pronto al uso de redes cableadas en las instalaciones industriales. Con el despliegue masivo de las redes 5G, los retos tradicionales a los que se han enfrentado las iteraciones inalámbricas anteriores, como la fiabilidad, dejarán de ser un problema dentro de la planta de producción. La madurez de las redes inalámbricas permitirá a los propietarios de fábricas experimentar con modelos de negocio de la Industria 4.0 para ampliar su implantación dentro de las instalaciones.