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Cirugía robótica telecontrolada, comunicaciones sin infraestructura directamente entre vehículos, fabricación flexible y colaborativa, conectividad de decenas de miles de sensores en entornos urbanos, realidad extendida para eventos deportivos en tiempo real… Son muchas las nuevas aplicaciones que están emergiendo hoy día que requieren como tecnología habilitadora una infraestructura de comunicaciones como la propuesta por las redes 5G.  Las pasadas generaciones, en las que las comunicaciones celulares basaban sus esfuerzos únicamente en el intercambio de llamadas y datos, han quedado atrás, siendo 5G la generación que ha comenzado con ese cambio de paradigma, marcando un cambio de tendencia al denominarlo de aquí en adelante como las comunicaciones más allá de 5G, o “Beyond 5G” según su nomenclatura inglesa. Cambian las reglas del juego, ¿o es el propio juego el que cambia?

Las características de 5G buscan ser capaces de adaptarse a cualquier tipo de escenario de uso, buscando un alto rendimiento en diferentes capacidades como una alta tasa de transferencia, alta eficiencia espectral, movilidad total de los dispositivos, eficiencia energética, alta capacidad, baja latencia determinista o una alta densidad de conexiones de manera simultánea. Todo ello nos haría pensar que el 5G viene para sustituir al resto de tecnologías, pero es todo lo contrario. La tecnología 5G se plantea como una arquitectura abierta basada en servicios, que además pueda interoperar con otras tecnologías de acceso, tanto radio como cableadas, creando una amalgama de red heterogénea que pueda adaptarse fácilmente ante diferentes necesidades y casos de uso, manteniendo una calidad de servicio transparente extremo a extremo, independientemente de las tecnologías que intervengan.

Y ya no es solo que exista la posibilidad de integrar todo este tipo de redes bajo un mismo paraguas, si no que, además, en el proceso de estandarización de esta tecnología entran en juego nuevas entidades, cuya naturaleza no está relacionada con las comunicaciones per se. 5G incorpora nuevos jugadores a la partida, capacitando la integración de otros servicios como la computación en la propia infraestructura de comunicaciones, conocido como “Multi-access Edge Computing”. Si se piensa, tiene sentido. Cuando hablamos de redes celulares, en muchas ocasiones se produce lo que se conoce como “handover”, un cambio de la celda que te conecta de manera inalámbrica con la infraestructura. Este proceso se debe realizar de manera transparente para el usuario, y en el caso de aplicaciones que se estén ejecutando en un equipo Edge, debe comportarse de la misma manera. De esta forma, los recursos de computación se desplazan con el usuario a través de la infraestructura. Imagina llevar la capacidad de computación de un centro de datos, en un dispositivo como unas gafas, que solo aportan y recogen datos de la infraestructura de computación, reduciendo así su complejidad hardware. No tardaremos en ver como los operadores ya no ofrecen solo tarifas de datos ilimitadas, si no que habrá todo un Marketplace de servicios que se ejecuten en la propia infraestructura de red, pasando a un segundo plano la propia conexión, que ya se da por sentada. ¿Alguno recuerda cuando el ADSL se ofrecía con un límite de datos a máxima velocidad?

En el ámbito de la industria de fabricación, esta hiperconectividad inalámbrica y la capacidad de computación en la red, también están marcando un nuevo cambio de tendencia, más allá de la digitalización, que rompe con las arquitecturas jerárquicas clásicas de automatización, actualmente basadas en normas como la ISA-95, para apostar por nuevas arquitecturas más flexibles, reconfigurables y colaborativas. Este tipo de industrias busca mejorar la efectividad total de su producción, siendo más eficientes, optimizando su consumo de recursos y aportando un valor añadido al ofrecer un producto diferenciador a través de la personalización del cliente. Esto requerirá de una fábrica mucho más flexible, con capacidad de reconfigurarse y adaptarse a estos nuevos cambios. El proyecto 5GSWARM2 busca abordar este nuevo concepto de fabricación, al que algunos ya denominan como “Swarm Manufacturing”, o la fabricación en colmena, demostrando como la tecnología 5G privada puede ser un pilar para la fabrica del futuro. Esta nueva arquitectura de automatización busca desacoplar y simplificar las células de producción, descentralizando su procesamiento de la propia ubicación física. Con estas premisas se consigue tener pequeñas células de producción móviles, capaces de adaptarse a la producción y que además se orquestan de manera centralizada desde una única unidad de procesamiento, la mente colmena de todas las células de producción, AMRs y robots. La infraestructura 5G privada permite dotar de esta conectividad inalámbrica a todos estos nuevos elementos móviles, así como absorber el procesamiento de cada sistema para llevarlo al Edge o el Cloud, simplificando los elementos hardware a meros sensores y actuadores. Los sistemas de automatización clásicos como PLCs ahora estarán virtualizados, obteniendo un proceso basados en IEC 61131-3, pero ejecutados en Edge o Cloud, conocido como virtual PLC (vPLC). Esto solo será posible gracias al determinismo, fiabilidad y baja latencia que pretenden conseguir las redes B5G, y que gracias a las iniciativas de redes auto prestación, estarán al alcance de cada empresa de manera privada, gestionando así su propia red 5G, sin necesidad de externalizar su gestión o los propios datos a un teleoperador.

Figura 1. Diferentes procesos industriales sobre 5G combinando varias aplicaciones con vPLCs

Figura 1. Diferentes procesos industriales sobre 5G combinando varias aplicaciones con vPLCs

Figura 1. Diferentes procesos industriales sobre 5G combinando varias aplicaciones con vPLCs

Y de cara a futuro, ¿cómo puede cambiar esta nueva infraestructura con la nueva estandarización del 6G? Los expertos ya apuestan por integrar nuevos componentes a esta compleja arquitectura que se ha iniciado con el 5G, añadiendo sistemas de inteligencia artificial propias de la infraestructura, que puedan actuar frente a cambios de manera autónoma en la red para mejorar la eficiencia, o como servicio de IA para el usuario; el uso de un gemelo digital de la propia red que la monitorice y se adelante a eventos que puedan alterar el funcionamiento óptimo de la red; el uso de la propia red y la señal electromagnética como un sensor, dando la capacidad de reconocer el entorno, detectar objetos, personas o movimientos únicamente con la señal; o el planteamiento de las redes tridimensionales, que ya no solo se limiten a las comunicaciones a nivel terrestre, si no que se integren con comunicaciones aéreas, por ejemplo para el uso de UAV, e incluso comunicaciones satelitales con 5G para dar una cobertura total a casi todo el planeta (“Non terrestrial networks”) , una de las grandes apuestas de esta nueva propuesta de estandarización.

Autor
José Vera Pérez | R&D Principal Engineer of Advanced Communications Research Group en ITI
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