Draadloze communicatie in de industrie: wordt het wifi of (private) 5G?

4 september 2024 redactie AutomationNL Arvesta
Draadloze technologieën spelen in de industrie een steeds belangrijkere rol. Twee standaarden, wifi (en dan met name versie 6) en 5G, bieden - in ieder geval op papier - aantrekkelijke mogelijkheden die de efficiëntie en flexibiliteit van productieomgevingen aanzienlijk kunnen verbeteren. Wat zijn de verschillen en overeenkomsten tussen deze technologieën en hoe ze kunnen worden toegepast in industriële omgevingen?

Wifi 6, ook bekend als IEEE 802.11ax, en 5G zijn relatief nieuwe generaties van respectievelijk wifi- en cellulaire netwerktechnologieën. Beide bieden aanzienlijke verbeteringen op het gebied van snelheid, capaciteit en betrouwbaarheid ten opzichte van hun voorgangers.

Wat zijn de belangrijkste kenmerken van beide?

1. Snelheid:

   - Wifi 6: Tot 10+ Gbps

   - 5G: 2-4 Gbps (initieel), met verwachte toenames tot 10x in de komende jaren

2. Spectrum:

   - Wifi 6: Ongelicentieerd spectrum (2.4 GHz, 5 GHz, en met Wifi 6E ook 6 GHz)

   - 5G: Gelicentieerd spectrum (diverse banden, waaronder sub-6 GHz en mmWave)

3. Bereik:

   - Wifi 6: Geschikt voor lokale netwerken, typisch binnen gebouwen

   - 5G: Grotere dekking, geschikt voor zowel indoor als outdoor toepassingen

4. Mobiliteit:

   - Wifi 6: Beperkte ondersteuning voor naadloze overdracht tussen access points

   - 5G: Volledige mobiliteit, ondersteunt hoge snelheden tijdens verplaatsing

Toepassingen in industriële automatisering

1. Connectiviteit op de fabrieksvloer

Wifi 6:

- Voordelen:

  - Hoge dichtheid van apparaten ondersteunen

  - Lage latentie voor real-time controle

  - Eenvoudige integratie met bestaande IT-infrastructuur

- Use case: Verbinden van stationaire machines, sensoren en mobiele terminals binnen een productiehal

5G:

- Voordelen:

  - Uitgebreide dekking voor grote fabrieksruimten

  - Ultra-betrouwbare low-latency communicatie (URLLC) voor kritieke processen

  - Network slicing voor gegarandeerde prestaties

- Use case: Verbinden van autonome voertuigen (AGVs) en robots die zich door de fabriek bewegen

2. Predictief onderhoud

Wifi 6:

- Toepassing: Verzamelen van grote hoeveelheden sensordata van machines voor analyse

- Voordeel: Hoge bandbreedte voor continue datastreams zonder congestie

5G:

- Toepassing: Real-time monitoring van machines op afgelegen locaties

- Voordeel: Betrouwbare verbinding met edge computing nodes voor snelle dataverwerking

3. Augmented Reality voor onderhoud en training

Wifi 6:

- Toepassing: High-definition AR-instructies streamen naar tablets of smart glasses binnen de fabriek

- Voordeel: Lage latentie voor responsieve AR-ervaringen

5G:

- Toepassing: Remote expert assistentie met AR-overlays

- Voordeel: Hoge uplink-snelheden voor het delen van HD-videofeeds met externe experts

Technische overwegingen

Netwerkarchitectuur

Wifi 6:

- Vereist een dichte spreiding van access points voor optimale dekking

- Integratie met bestaande Ethernet-backbone

- OFDMA en MU-MIMO voor efficiënt spectrumgebruik

5G:

- Kan gebruik maken van kleine cellen (small cells) voor indoor dekking

- Mogelijkheid tot het opzetten van private 5G-netwerken met CBRS (in de VS) of andere gelicentieerde spectrumbanden

- Network slicing voor het isoleren van kritieke verkeer

Beveiliging

Wifi 6:

- WPA3 encryptie

- Segmentatie van netwerken voor verschillende gebruikersgroepen (productie, kantoor, gasten)

5G:

- Ingebouwde encryptie en authenticatie

- Fysieke scheiding van netwerk voor verhoogde veiligheid

Prestaties en betrouwbaarheid

Wifi 6:

- Verbeterde prestaties in drukke omgevingen dankzij OFDMA

- Target Wake Time (TWT) voor energiebesparing bij IoT-apparaten

5G:

- Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) voor kritieke toepassingen

- Massive Machine-Type Communications (mMTC) voor grootschalige IoT-implementaties

Conclusie

Zowel Wifi 6 als 5G bieden substantiële voordelen voor industriële automatisering. De keuze tussen deze technologieën hangt af van specifieke use cases en vereisten:

- Wifi 6 is ideaal voor:

  - Hoge-dichtheid, indoor toepassingen

  - Integratie met bestaande IT-infrastructuur

  - Kosteneffectieve implementaties voor niet-kritieke systemen

- 5G blinkt uit in:

  - Grootschalige, campus-brede connectiviteit

  - Uiterst betrouwbare communicatie voor kritieke processen

  - Mobiliteit en flexibiliteit in dynamische productieomgevingen

In veel gevallen zal een hybride benadering, waarbij beide technologieën complementair worden ingezet, de optimale oplossing zijn voor moderne, slimme fabrieken. Dit stelt bedrijven in staat om de sterke punten van beide technologieën te benutten en een toekomstbestendige infrastructuur op te bouwen die kan meegroeien met de evoluerende eisen van industriële automatisering.

Uiteraard is op het gebied van wifi veel gaande. Wifi 6 is vooralsnog de gangbare standaard, maar versie 7 komt er ook al aan. Lees daarover meer in dit artikel dat we al eerder op AutomationNL publiceerden. 

 

Altijd op de hoogte blijven?