Netværk Trods benspænd er det ‘professionelle mobilnet’ på vej
Af Laurids Hovgaard
lah@ing.dk
I årevis er 5G blevet omtalt som en generation af mobilnetværk, der er udviklet til at skulle bruges af professionelle. Men her et år efter, at de første danske 5G-netværk blev sat i drift, er det endnu begrænset, hvilke professionelle tjenester der kommunikerer på den nye platform.
Ingeniøren har set nærmere på to eksempler, hvor 5G afløser wifi eller omkostningstunge trådløse netværk.
Først tager vi en tur til Aalborg, hvor netværksforskere fra Aalborg Universitet har flyttet ruteplanlægningen for den lille mobile robot MiR fra Fyn op i skyen.
Hver dag sørger små mobile robotter fra MiR for, at komponenter bliver fragtet rundt i danske fabrikshaller. Når robotten får en opgave, foregår ruteplanlægning, orientering og styring helt lokalt. Robotten kører nemlig for det meste i sin egen verden af lokale sensorer, kameraer og lasere, der sørger for, at den ikke kører ind i mennesker eller maskiner på sin vej.
Det sker for at være helt sikre på, at der ikke tabes datapakker over det trådløse wifi, som er den primære netværksløsning til kommunikation mellem robotter på gulvet og den centrale flådestyring.
»I dag foregår planlægningen lokalt hos den enkelte robot, som kun har adgang til egne sensorer. Vi har nu forbundet MiR-robotten med en edge cloud-server over 5G. Det betyder, at vi har flyttet robottens ruteplanlægning op i skyen, så vi kan samle data fra en hel flåde af robotter, hvilket giver helt nye og bedre muligheder for at optimere ruteplanlægningen,« siger Preben Mogensen, professor ved Institut for Elektroniske Systemer ved Aalborg Universitet, som har et dedikeret 5G-laboratorium.
Ved at flytte visse opgaver i skyen får MiR-robotten adgang til langt større datakraft, hvilket igen åbner for nye fleksible måder at arbejde på.
Bare tænk på forskellen på den ældre indbyggede GPS-navigation i bilen, der kun kommunikerer med omverdenen et par gange om året, og så dynamiske online kortløsninger som Google Maps. Den første kan ikke advare dig om kødannelse eller midlertidigt vejarbejde, men den sidste kan foreslå alternative ruter fra det øjeblik, du taster en destination ind, fordi de har adgang til data fra andre biler, der fungerer som dine øjne på vejene.
»Ved at flytte planlægningen over på en server kan vi udnytte input fra hele robotflåden og dermed bedre planlægge ruter, hvis der opstår ændringer, f.eks. mange mennesker på fabriksgulvet, eller hvis nogen har placeret en palle midt på den faste rute,« siger Preben Mogensen.
Positivt – med forhindringer
De første resultater er positive. Men projektet er ikke forløbet helt gnidningsløst.
»Vi har skullet måle og foretage en del manuelle opsætninger af de nye 5G-modemmer. Men hastigheden i firmwareopdateringer fra modemleverandørerne tyder på, at udfordringerne er på vej til at blive løst,« siger Rasmus Suhr, ph.d.-studerende ved Aalborg Universitet.
Her arbejder han med integration af nye trådløse netværksteknologier i industrielle miljøer. Særligt integration mellem nye teknologier og eksisterende udstyr er i centrum.
»Der er brug for at kunne integrere eksisterende produktionsudstyr med 5G-netværk, ellers bliver det forretningsmæssige potentiale for 5G alt for begrænset. Ingen vil skifte alle PLC’er eller robotter ud for at kunne køre over 5G,« siger Rasmus Suhr.
Selvom projektet er endt succesfuldt, så har det ikke været helt lige til at flytte MiR-robottens ruteplanlægger over på netværkssiden og forbinde robotten til 5G. Aalborg Universitet har testet på et såkaldt stand-alone 5G-netværk, altså et rent 5G-netværk i samarbejde med Telenor og Nokia. I dag er de kommercielt tilgængelige 5G-netværk afhængige af 4G.
»Vi tror på, at der går omkring to år, før 5G for alvor er modent til industrien. Men det er ikke ensbetydende med, at man kan læne sig tilbage og vente. For mange vil det kræve opgraderinger at blive klar til 5G, fordi protokollerne er anderledes end for eksisterende udstyr. Så man kan fint gå i gang nu og begynde at teste for at finde udfordringerne,« siger Preben Mogensen.
Næste forsøg i 5G-laboratoriet på Aalborg Universitet bliver at klippe kablerne til PLC’erne, som er de små industrielle computere, der styrer maskiner i industrien. Hvis det lykkes, åbner der sig en helt ny verden af fleksibel automation, hvor trådløs kommunikation kan håndtere alt fra aktuatorer og sensorer til ERP og MES-systemer i skyen.
Statsministeren sendt over 5G
Men det er ikke kun fremstillingsindustrien, der tester 5G. I dag er broadcastere som DR og TV 2 storforbrugere af komplekse trådløse systemer.
Når Folketinget åbner hvert år i oktober, sender TV 2 og DR trofast statsministerens gåtur fra ministeriet over til Folketingssalen. Det kræver omkostningstung opsætning af trådløse netværk, så kameraet kan sende direkte til OB-vognen og videre ud på tv-skærmene.
»Det er billeder, vi traditionelt bruger meget tid på at forberede. I år har vi testet 5G sideløbende med den traditionelle opsætning, og det er faktisk gået rigtigt godt,« siger Morten Brandstrup, chef for produktionsteknologi hos TV 2.
Forsøget er afviklet sammen med TDC NET og Ericsson, som har sørget for at prioritere TV 2’s billeder af statsministeren over den almindelige 5G-trafik i netværket, for at undgå forsinkelser og tab af datapakker.
»Det er et af de første spæde skridt på vejen mod netværksslicing (opdeling, red.). Jeg tror på, at 5G bliver den professionelle version af 4G. Men det kræver professionelle services, og at vi får en særlig plads i netværket,« fortæller Morten Brandstrup.
I dag er alle ligestillet på et mobilnetværk, uanset om du bare ringer hjem til bedstemor eller skal stille igennem på landsdækkende tv til statsministeren.
Med 5G introduceres teknikken netværksslicing. Det betyder, at et mobilnetværk opdeles i flere virtuelle net, der fungerer uafhængigt af hinanden. Dermed kan dele af et 5G-net dedikeres til bestemte formål, eksempelvis tidskritiske maskiner eller broadcast. Det er dog et værktøj, som endnu ikke er tilgængeligt.
TV 2 har længe haft 4G i værktøjskassen. Men fordi TV 2 her sender på lige vilkår med hr. og fru Danmark, er Morten Brandstrup nødt til at indlægge en forsinkelse på op til et sekund, for at være sikker på, at lyd og billeder kommer igennem.
»Hvis vi kan få et netværk, der kan garantere faste svartider, så kan vi reducere latenstiden markant, helt ned til 100 ms, hvilket er en stor forbedring. Pointen er, at vi har brug for stabile netværk, hvor vi kan stole på svartider, og det er ikke en standardvare i mobilnetværk i dag,« siger Morten Brandstrup.
En anden udfordring, som Ingeniøren tidligere har beskrevet, er fordelingen af download og upload i et 5G-netværk. For at undgå forstyrrelser på 5G-netværket fastsætter mobiloperatører en fordeling, som i dag følger private forbrugermønstre, med stort behov for downloadkapacitet. For professionelle services, f.eks. broadcast eller robotstyring, er det lige omvendt. Her skal der sendes mere data ud i netværket, mens der modtages mindre.
»Det viser, at vi stadig har en række benspænd som skal håndteres. Men Danmark er et lille land, hvor vi har god tradition for at arbejde åbent og innovativt, så jeg tror sagtens, vi kan komme op i gear og få løst problemerne,« siger Morten Brandstrup. j
