Arquitectura de integración de redes 5G y redes de tiempo real con computación en el borde para la fabricación inteligente
Autores: Harmatos, János; Maliosz, Markosz
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Arquitectura de integración de redes 5G y redes de tiempo real con computación en el borde para la fabricación inteligente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Digitalización
Redes
5g
Computación en el borde
Tsn
Fabricación inteligente
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
La digitalización y la interconexión están adquiriendo un papel cada vez más importante en la fabricación. Las redes móviles de quinta generación (5G) nos permiten conectar de forma inalámbrica múltiples activos en fábricas con calidad de servicio garantizada (QoS). Una red 5G no pública (5G-NPN) realiza una red dedicada con comunicación segura dentro de la fábrica. La red de tiempo real (TSN) proporciona conectividad determinista y confiabilidad en redes locales. La computación en el borde traslada la potencia informática cerca de las ubicaciones de las fábricas, reduciendo la latencia de las aplicaciones en el borde. Hacer que los procesos de producción sean más flexibles, más sólidos y resistentes supone un gran desafío para integrar estas tecnologías. Este documento presenta los beneficios del uso conjunto de 5G-NPN, TSN y computación en el borde en la fabricación. Para ello, primero se analizan las características de las tecnologías. Luego, se presenta la integración de diferentes opciones de implementación de 5G-NPN con computación en el borde (y en la nube) para proporcionar servicios de extremo a extremo. Para una mayor confiabilidad, se proponen formas de interconexión entre los dominios de TSN y computación en el borde. Posteriormente, como una realización de ejemplo de la computación en el borde, se presenta la investigación sobre las capacidades de la plataforma de orquestación de contenedores Kubernetes junto con el análisis de brechas para los requisitos de fabricación inteligente. Finalmente, se evalúan las diferentes opciones de integración, modelos de interconexión y la computación en el borde basada en Kubernetes para ayudar a las fábricas inteligentes a utilizar estas nuevas tecnologías en combinación en el futuro.
Descripción
La digitalización y la interconexión están adquiriendo un papel cada vez más importante en la fabricación. Las redes móviles de quinta generación (5G) nos permiten conectar de forma inalámbrica múltiples activos en fábricas con calidad de servicio garantizada (QoS). Una red 5G no pública (5G-NPN) realiza una red dedicada con comunicación segura dentro de la fábrica. La red de tiempo real (TSN) proporciona conectividad determinista y confiabilidad en redes locales. La computación en el borde traslada la potencia informática cerca de las ubicaciones de las fábricas, reduciendo la latencia de las aplicaciones en el borde. Hacer que los procesos de producción sean más flexibles, más sólidos y resistentes supone un gran desafío para integrar estas tecnologías. Este documento presenta los beneficios del uso conjunto de 5G-NPN, TSN y computación en el borde en la fabricación. Para ello, primero se analizan las características de las tecnologías. Luego, se presenta la integración de diferentes opciones de implementación de 5G-NPN con computación en el borde (y en la nube) para proporcionar servicios de extremo a extremo. Para una mayor confiabilidad, se proponen formas de interconexión entre los dominios de TSN y computación en el borde. Posteriormente, como una realización de ejemplo de la computación en el borde, se presenta la investigación sobre las capacidades de la plataforma de orquestación de contenedores Kubernetes junto con el análisis de brechas para los requisitos de fabricación inteligente. Finalmente, se evalúan las diferentes opciones de integración, modelos de interconexión y la computación en el borde basada en Kubernetes para ayudar a las fábricas inteligentes a utilizar estas nuevas tecnologías en combinación en el futuro.