La fabrication peut-elle fonctionner sans fil dans un monde 5G/Wi-Fi 6 ?

Avec la récente disponibilité des solutions Wi-Fi 6, le lancement de projets pilotes 5G et de nouvelles politiques de spectre de licences partagées, beaucoup se demandent :la fabrication peut-elle aller plus loin dans la voie du sans fil ? La reponse courte est oui. La réponse longue est qu'il existe de nombreuses nuances et complications liées au « quand », « comment » et « à quel coût » de la mise en œuvre du sans fil dans la fabrication.

Pour commencer, l'industrie manufacturière s'appuie sur des équipements dont le cycle de vie prévu est d'au moins 10 à 15 ans. Environ 80 % de la connectivité d'usine actuelle est câblée. Bien qu'il soit possible de passer du Wi-Fi au Wi-Fi 6 et de rétrocompatibilité, la 5G n'est pas aussi simple. Par conséquent, les mises à niveau 5G se produiront sur une période prolongée à mesure que les investissements technologiques seront actualisés ou remplacés. L'équipement utilisateur 5G pour les usines n'est pas facilement disponible à ce stade car le marché est précoce et les normes évoluent encore.

Pour les usines, les principaux cas d'utilisation incluent la main-d'œuvre mobile, Remote Expert lié à l'équipement sécurisé de l'usine, le suivi de l'emplacement de la main-d'œuvre, le suivi de l'emplacement des actifs, l'instrumentation de machine sans fil, les véhicules autonomes et les machines mobiles, la sécurité physique, l'optimisation du flux de travail et la détection sans fil. D'autres cas d'utilisation émergeront très probablement liés à la robotique, à l'AR/VR, aux jumeaux numériques et plus encore.

Les besoins pour ces différents cas d'utilisation varient en termes de déterminisme, de latence et de débit. L'un des principaux domaines d'intérêt du sans fil est de répondre aux capacités de faible latence traditionnellement liées à la connectivité filaire et définies par IEEE 802.1Q. La mise en réseau sensible au temps (TSN) ou la communication ultra-fiable à faible latence 5G (URLLC) est liée aux applications nécessitant une latence très faible de 1 à 10 millisecondes (par exemple, les systèmes d'automatisation et de contrôle). Atteindre la latence la plus faible fournie par TSN de 1 milliseconde est très difficile pour les technologies sans fil. Des efforts importants sont déployés par des organisations telles que le 3GPP et le 5G-ACIA vers cette capacité.

Un autre facteur est la situation géographique d'une usine. Les 10 premiers pays industrialisés passent progressivement à un certain type de spectre dédié qui pourrait répondre aux besoins industriels et verticaux similaires. En Allemagne, par exemple, les entreprises peuvent soumissionner et sécuriser le spectre LTE/5G privé en blocs de 10 MHz pour des périodes de 10 ans avec une option de renouvellement. Dans une annonce récente, un grand constructeur automobile allemand a déclaré qu'il exploiterait son propre réseau 5G dans ses usines. Avec un spectre dédié, les entreprises industrielles peuvent choisir entre conserver le contrôle total de leur réseau ou faire appel à un fournisseur de services pour mettre en œuvre et exploiter la 5G.

Une autre option est le spectre partagé, comme le Citizens Band Radio System (CBRS) aux États-Unis. Le CBRS a trois niveaux d'utilisateurs :les titulaires, les licences d'accès prioritaire (PAL) et l'accès à autorisation générale (GAA). Notez que le CBRS est partagé, il existe donc un potentiel d'interruptions de service/de spectre de la part des utilisateurs historiques (US Navy) ou PAL si vous êtes GAA. De plus, la création d'un réseau 5G nécessite un investissement dans de nouvelles radios (NR), des cartes d'interface réseau (NIC) et des équipements terminaux ou des adaptateurs d'équipement réseau.

Le « quand » du déploiement sans fil dépend des cas d'utilisation et des besoins du réseau, ainsi que du coût de possession et de la disponibilité du plan de service du spectre ou des services SP pour prendre en charge les exigences de QoS en tant que « tranche » de réseau 5G ou spectre 5G dédié.

Pour les fabricants, un environnement multi-accès – c'est-à-dire combinant filaire, Bluetooth, LoRa, Wi-Fi, Wi-Fi 6, LTE et 5G – est probablement la meilleure option. Chacun offre des avantages distinctifs selon les besoins et le niveau de contrôle souhaité. Aujourd'hui, les usines sont multi-accès et continueront à tirer parti de plusieurs options de connectivité à l'avenir.

Construire ou acheter ?

Au-delà de cela, les fabricants seront confrontés à une question centrale sur la manière de déployer la 5G. C'est une variante de la décision classique de construction contre achat :un fabricant doit-il sécuriser son propre spectre dédié, puis construire et exploiter un réseau 5G privé ? Ou doit-il travailler avec un fournisseur de services qui peut offrir à l'entreprise sa propre « tranche » de spectre dédiée ainsi que des services de déploiement, d'exploitation et d'assistance du réseau ?

Un meilleur contrôle est le principal avantage de la construction et du maintien d'un réseau privé. Parmi les inconvénients :une courbe d'apprentissage abrupte de la formation du personnel à l'exploitation d'un réseau 5G et les maux de tête liés à la gestion des problèmes qui surviennent ; coût potentiellement plus élevé pour les équipements 5G dédiés au spectre ; et très probablement un accès plus lent aux fonctionnalités les plus récentes et les plus performantes par rapport aux équipements 5G du marché de masse. D'un autre côté, l'externalisation vers un fournisseur de services garantira l'accès aux technologies les plus récentes tout en se déchargeant des fardeaux de la gestion quotidienne mais au prix d'une perte de contrôle du réseau.

Pour les fabricants, le meilleur « comment » dépendra des cas d'utilisation prévus. Pour la plupart, un environnement multi-accès – couplé à une approche hybride du réseau 5G – pourrait être la meilleure option. Il existe des problèmes de coûts et de contrôle très différents qui doivent être pris en compte dans tout déploiement.

Coûts à prendre en compte

Lorsqu'il s'agit d'investir dans la 5G et/ou le Wi-Fi 6, il peut y avoir un « qui vient en premier ? » énigme. Comme indiqué précédemment, la plupart des fabricants exploitent des usines avec des équipements principalement câblés. L'extraction et le remplacement ou la mise à niveau pour passer au sans fil serait un cas difficile à faire ainsi qu'un défi pour l'équipe OT. Pourtant, il peut également être difficile de justifier des investissements dans des technologies de pointe telles que la 5G lorsque peu ou pas d'équipements peuvent utiliser ces innovations.

Bien que nous prévoyions que les fabricants passeront finalement au sans fil, nous pensons que chaque entreprise devra développer une feuille de route à long terme sur la manière dont elle y parviendra. C'est similaire à l'approche que nous avons adoptée chez Cisco. Nous avons une feuille de route en constante évolution pour nous assurer que nos clients peuvent faire des investissements de réseau sûrs et prêts pour l'avenir. La feuille de route peut vous mener à partir d'aujourd'hui jusqu'à la 5G et au-delà, ce qui vous permet de dégager une plus grande valeur en cours de route.

Pour plus de détails sur les tendances sans fil et les différentes phases de l'adoption de la technologie, consultez notre nouveau livre blanc, Wi-Fi 6 et Private LTE/5G Technology and Business Models in Industrial IoT ou lisez le résumé pour en savoir plus !