Untuk mengetahui tentang dampak layanan broadband seluler 5G pada IoT/IIoT, saya mewawancarai Jai Suri, Wakil Presiden, Pengembangan Aplikasi IoT dan Blockchain, Oracle, dan Mike Anderson, Arsitek Sistem Tertanam, dan konsultan di industri kedirgantaraan. Saya bertanya kepada mereka apakah kami hampir membawa 5G ke industri atau apakah aplikasi lain kemungkinan akan didahulukan. Menurut mereka berdua, rumit.
“5G dirancang dengan kasus penggunaan IoT pada intinya, sementara 4G dan standar sebelumnya dirancang terutama untuk transfer suara dan data. Dengan 4G/LTE, pengunduhan data yang cepat memungkinkan konten streaming, dan 5G akan mengantarkan komunikasi ultra-cepat, latensi rendah, dan kemampuan untuk menangani jutaan perangkat per kilometer persegi,” kata Suri.
Penting untuk memulai dengan beberapa klarifikasi. Istilah 5G tidak mengacu pada frekuensi, itu hanya berarti itu adalah generasi kelima dari komunikasi broadband seluler nirkabel (Lihat “Memahami Implikasi Seluler 5G”, Teknologi Sensor, Maret 2020.) Dan itu bukan hanya satu frekuensi, tetapi mencakup tiga band:
Pita rendah adalah dari 600 – 850 MHz Ini tidak lebih dari 4G yang tersedia saat ini.
Mid-band mencakup rentang dari 2,5 – 3,7 GHz.
High-band beroperasi dari 25 – 39 GHz. Sinyal dalam rentang frekuensi ini umumnya disebut gelombang milimeter dan memberikan kinerja ekstrem yang dipikirkan banyak orang ketika mereka memikirkan 5G.
Proyek Kemitraan Generasi Ketiga (3GPP) adalah organisasi standar internasional yang mengembangkan protokol untuk telepon seluler. Rilis 15 mereka berfokus pada 5G untuk konsumen, sedangkan Rilis 16 saat ini mengalihkan fokus dari konsumen ke IIoT dan pasar industri lainnya. Niat mereka dari waktu ke waktu adalah untuk mempublikasikan standar untuk mengembangkan dan mengimplementasikan aplikasi 5G yang terus berkembang.
Manfaat luar biasa dari gelombang milimeter 5G adalah kecepatan tinggi, latensi rendah, jumlah perangkat yang terhubung tinggi, dan keandalan yang tinggi. Dengan koneksi nirkabel 5G milimeter, Anda mendapatkan jenis kinerja yang Anda harapkan dari tautan kabel. Dan karena rentang frekuensinya yang tinggi, perangkat ini biasanya tidak rentan terhadap gangguan listrik dari peralatan di sekitar.
Namun, masalah besarnya adalah gelombang milimeter 5G dapat diblokir oleh jendela dan tidak menembus terlalu jauh. Itu berarti Anda harus memiliki banyak sel 5G untuk dapat memanfaatkannya. Di lantai pabrik berukuran wajar, Anda mungkin memerlukan 20 atau 30 radio di langit-langit di atas sel kerja utama Anda, menurut Anderson.
Aplikasi industri biasanya menuntut keandalan yang tinggi dan 5G pasti dapat mewujudkannya. Seperti yang dijelaskan Anderson, “keandalan jaringan 4G saat ini berada di 99,8%. Tingkat panggilan turun sebesar 0,2% dianggap sebagai jaringan telepon seluler kelas operator yang sangat andal. Tetapi persyaratan keandalan untuk aplikasi industri biasanya enam-9 detik (99,9999%). Jaringan 5G dapat memberikan tingkat keandalan tersebut dengan menggunakan duplikasi sel, penggunaan spektrum radio yang cerdas, dan antena MIMO (multiple-in, multiple-out) yang masif.”
Untuk membawa sinyal 5G dari perusahaan telekomunikasi ke pabrik, antena yang terlihat seperti menara seluler mini harus dipasang di dalam gedung. Untuk menggunakan ini dalam aplikasi industri, Anda memerlukan infrastruktur yang jauh lebih besar di dalam gedung — Anda tidak bisa begitu saja menembus gedung dan selesai — ini jauh lebih rumit. Tergantung pada rentang frekuensi, Anda mungkin belum tentu dapat melihat sinyal di sisi lain gedung. Ada girder dan segala macam hal yang akan menyerap sinyal. Jadi, Anda membutuhkan banyak antena. Siapa pun yang mendirikan pabrik harus memastikan antena tersebut memiliki jangkauan yang memadai di dalam gedung dan tidak ada titik mati.
Kembar digital adalah representasi dinamis real-time dari sistem fisik. Misalnya, industri kedirgantaraan menggunakan kembaran digital secara kurang lebih secara teratur. Jika Anda akan memasukkan banyak teknologi ke dalam satelit dan mengirimkannya ke orbit Bumi yang rendah, kemungkinan besar itu perlu diservis. Jika ada pembaruan perangkat lunak, mereka dapat diuji terlebih dahulu di bumi dalam kembaran digital — mitra digital real-time dari satelit — sebelum mengunggahnya. Agar kembar digital tetap up-to-date dengan hal yang nyata, sejumlah besar data perlu ditransmisikan dengan kecepatan tinggi, yang sempurna untuk 5G.
Untuk realitas virtual, latensi yang dapat dideteksi tidak dapat diterima. Jadi, bandwidth tinggi, throughput tinggi, dan latensi rendah 5G sangat cocok. Salah satu aplikasi di mana realitas virtual berguna, bukan hanya menghibur, adalah simulator untuk melatih operator sistem yang bisa mematikan jika terjadi kesalahan. Misalnya, operator pesawat, kereta api, atau kapal, dan yang paling pasti operator reaktor nuklir.
“Saya pernah berada di ruang pelatihan untuk sebuah kapal, di mana Anda tidak melihat apa pun kecuali dinding kosong, tetapi ketika Anda mengenakan kacamata realitas virtual, Anda melihat semua kontrol yang biasanya Anda harapkan untuk dilihat di sebuah kapal. Jika simulator juga merupakan kembaran digital, kontrol virtual ini akan melakukan apa yang akan mereka lakukan di kapal sebenarnya,” kata Anderson.
“Aplikasi augmented reality lainnya memungkinkan teknisi servis — dan terutama teknisi pihak ketiga — untuk melakukan pekerjaan perbaikan berkualitas tinggi. Augmented reality dapat memandu mereka melalui seluruh proses perbaikan, dengan menyediakan model pemeliharaan preskriptif untuk menunjukkan masalah dan menampilkan animasi 3D secara visual pada umpan video langsung untuk menunjukkan urutan langkah yang harus dilakukan,” kata Suri.
5G juga akan berguna untuk pemeliharaan prediktif jika Anda memiliki aplikasi dengan data streaming dalam jumlah besar yang ingin Anda lacak dan analisis.
Aplikasi penting adalah untuk motor atau generator yang sangat besar yang dapat menyebabkan kerusakan parah jika gagal atau dapat mengganggu layanan penting seperti pembangkit listrik. Pemantauan real-time untuk peralatan jarak jauh, seperti pemantauan kompresor gas di industri minyak dan gas adalah kasus penggunaan penting lainnya, menurut Suri.
Contoh lain adalah, jika Anda adalah perusahaan HVAC yang menjual unit atap, Anda ingin mengumpulkan data tidak hanya untuk pemeliharaan, tetapi juga tentang penggunaannya. “Biaya menggunakan jaringan 4G untuk mengumpulkan data yang berguna adalah sekitar $3 – $5 per bulan, jadi jika saya memiliki perusahaan yang menjual HVAC atap dan saya memiliki 100.000 unit yang dikerahkan, biayanya akan sangat signifikan. Dan mengolah semua data itu untuk mendapatkan informasi yang berguna semakin menambah beban operasional,” kata Suri. “Jika organisasi dapat memberi pelanggan mereka wawasan tentang konsumsi daya versus tingkat kenyamanan, data itu dapat digunakan untuk menjual unit yang lebih efisien — atau organisasi dapat menawarkan harga berbasis penggunaan di mana mereka hanya membebankan biaya bulanan berdasarkan jumlah jam yang itu sedang berjalan.”
Janji 5G akan latensi rendah, kecepatan tinggi, dan keandalan tinggi, memungkinkan komputasi tepi yang disempurnakan untuk menyediakan kotak peralatan yang diperluas bagi para insinyur untuk merancang jaringan.
Komputasi tepi bermanfaat dalam beberapa hal:
Dengan 5G, lebih banyak komputasi dapat dilakukan di edge karena edge dapat didefinisikan ulang untuk menyertakan "cloud lokal." Sebelumnya, komputasi dengan latensi rendah harus dilakukan di setiap node sensor, sementara komputasi yang kurang sensitif terhadap waktu dapat ditugaskan ke jaringan tingkat perusahaan atau ke cloud publik. Namun jumlah komputasi yang dapat dilakukan pada node sensor sangat terbatas karena keterbatasan praktis pada ukuran fisik dan konsumsi daya.
Namun, dengan koneksi 5G, data dari sensor jarak jauh dapat ditransmisikan secara nirkabel ke 'cloud lokal', yang terdiri dari komputer siap pakai. Awan ini dapat melakukan komputasi latensi rendah, yang memungkinkan pengambilan keputusan dipindahkan lebih dekat ke sumber data. Paket informasi yang bermakna daripada data mentah kemudian dapat dikirim ke cloud perusahaan dan cloud publik untuk pemrosesan dan penyimpanan yang tidak terlalu sensitif terhadap waktu.
Selain itu, organisasi mungkin menginginkan kemampuan untuk melindungi data sensitif dari paparan publik. Sistem edge dapat memproses data di sumbernya dan hanya mengirim wawasan anonim dan ringkasan ke cloud untuk diproses lebih lanjut.
“Di mana saya pikir Anda akan melihat 5G sebagai aplikasi pembunuh, adalah kendaraan otonom,” kata Anderson. “Mereka memiliki banyak sensor pada mereka:lidar, radar, kamera. Ini semua menghasilkan data dalam jumlah besar dan membutuhkan waktu respons yang sangat cepat dengan latensi yang sangat rendah. Kendaraan otonom harus mengasimilasi sejumlah besar data tentang lingkungan mereka secara real time dan merespons dengan cepat.”
Komunikasi antara kendaraan dan apa pun di sekitarnya, termasuk pejalan kaki, mobil lain, dan lampu lalu lintas, dikenal sebagai V2X. Teknologi ini memungkinkan kendaraan untuk langsung berkomunikasi satu sama lain untuk menghindari kecelakaan. Selain itu, jika mobil mendekati persimpangan dan ada lampu lalu lintas dan keduanya terhubung di 5G, mobil dapat langsung berkomunikasi dengan lampu lalu lintas untuk memahami statusnya saat ini.
“Untuk menerapkan 5G untuk kendaraan otonom, Departemen Jalan Raya Negara Bagian mungkin akan mengeluarkan kontrak ke penyedia telekomunikasi (operator telekomunikasi), karena Anda ingin memanfaatkan menara seluler dan infrastruktur pendukung mereka,” kata Anderson. “Untuk kecepatan data tinggi dan latensi rendah, Anda memerlukan bandwidth minimal 1 GHz. Dan jika Anda benar-benar menginginkan latensi rendah, sekarang Anda berbicara di 25 hingga 27 GHz (kisaran milimeter), yang berarti Anda memerlukan menara seluler setiap blok di kota. Di daerah pedesaan, Anda mungkin bisa melakukan jarak sekitar 5 kilometer antar menara.”
Karena menara seluler telekomunikasi saat ini berjarak sekitar 20 mil, banyak yang baru harus didirikan. Gelombang milimeter 5G membutuhkan sekitar lima kali lebih banyak sel untuk rentang frekuensi normal. Anugrahnya adalah ukuran menara seluler 25 GHz jauh lebih kecil daripada menara seluler telekomunikasi yang ada.
“Kenyataannya, pada awalnya, gelombang milimeter akan ditujukan untuk penggunaan pribadi masyarakat, sehingga infrastruktur tetap ada. Kemudian kelebihan kapasitas akan dijual ke kota atau negara bagian untuk digunakan dengan kendaraan otonom,” kata Anderson.
Logistik dapat memanfaatkan kemampuan untuk melacak dan menemukan sejumlah besar kendaraan secara real time. Ini akan menjadi keuntungan bagi manajer armada. Seringkali, paket pelacakan sama dengan mengambil informasi secara surut dari pencatat data. Namun, sistem pelacakan kendaraan waktu nyata menggunakan GPS dan data seluler untuk mengirimkan informasi tentang lokasi dan arah pergerakan ke stasiun kontrol. Data tersebut dapat digunakan untuk memecahkan masalah rute atau mengoptimalkan operasi logistik. Sistem pelacakan kendaraan juga dapat mengirimkan informasi operasional tentang kendaraan, seperti tingkat bahan bakar, tekanan ban, status pengapian, dan suhu mesin yang dapat digunakan untuk menjadwalkan perawatan. Penggunaan 5G dalam aplikasi semacam ini juga bisa menjadi aplikasi yang mematikan.
Intinya adalah bahwa 5G akan memiliki dampak yang signifikan pada IoT dan IIoT, tetapi ini akan berkembang perlahan, beberapa sektor lebih awal dan beberapa kemudian. Secara keseluruhan, garis waktu untuk integrasi signifikan 5G ke dalam aplikasi IoT/IIoT adalah sekitar lima hingga sepuluh tahun.
Artikel ini ditulis oleh Ed Brown, Editor Teknologi Sensor. Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Ed di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya. atau kunjungi di sini .
Sensor
“Setiap teknologi yang cukup canggih tidak dapat dibedakan dari sihir.” -Arthur C. Clarke Dalam pengertian yang sama, teknologi pengganggu dari Internet of Things juga dapat dianggap sebagai keajaiban murni. Ini adalah inovasi teknologi modern yang telah memberdayakan penciptaan dunia yang salin
Transformasi digital perusahaan produksi industri bergantung pada internet of things (IoT) untuk konektivitas, visibilitas, dan wawasan yang lebih dalam tentang kinerja. Dan meskipun keberhasilan Industrial IIoT dalam manufaktur mempercepat pertumbuhan pendapatan, tantangan yang berkaitan dengan kea
Internet of things (IoT) tidak asing lagi bagi kebanyakan dari kita saat ini. Perangkat IoT dapat dilihat sebagai milik pasar konsumen, medis, atau industri. Baik perangkat tersebut berupa bel pintu video, pompa insulin, atau sensor industri, pengguna akan menghadapi dua tantangan signifikan:1) meng
Pompa hidrolik adalah alat yang menggunakan fluida bertekanan untuk menggerakkan sesuatu. Jenis pompa hidrolik yang paling umum adalah pompa mesin diesel, yang digunakan untuk menggerakkan kendaraan dan mesin. Jika Anda melihat simbol pompa hidrolik, biasanya terlihat seperti roda gigi atau huruf H
