Wi-Fi đã quá lỗi thời, các nhà máy sản xuất 4.0 dự định chuyển sang dùng mạng 5G nội bộ

Trong tương lai không xa, các kết nối không dây bên trong một nhà máy sản xuất Audi có thể cũng tiến bộ ngang với những chiếc xe ô tô đang di chuyển.

Nhà sản xuất ô tô nổi tiếng của Đức vừa lên kế hoạch xây dựng hệ thống mạng không dây nội bộ 5G cho riêng các nhà máy của mình. Theo trưởng bộ phận sản xuất của Audi, Henning Löser tin rằng, hệ thống mạng 5G nội bộ này sẽ cho phép họ kết nối với các robot sản xuất và những thiết bị khác nhanh hơn và bảo mật hơn các hệ thống Ethernet, Wi-Fi hay 4G LTE hiện tại.

Các hệ thống mạng 5G công cộng đã bắt đầu được triển khai tại Mỹ trong năm nay và dự kiến sẽ phủ sóng trên khắp cả nước vào 2020. Giống như các thế hệ mạng không dây trước đây, 5G sẽ gia tăng tốc độ upload và download cho điện thoại và tablet của người tiêu dùng. Nhưng công nghệ mới này được kỳ vọng sẽ giúp phổ biến các hệ thống mạng di động nội bộ bởi vì nó được thiết kế với nhiều sức mạnh hơn các công nghệ không dây khác.

5G được kỳ vọng sẽ giảm độ trễ khi truyền dữ liệu từ khoảng 30 mili giây xuống chỉ còn chưa đến 1 mili giây. Khi đó các thiết bị cần đến những kết nối tức thì để hoạt động chính xác có thể tham gia vào một mạng lưới các thiết bị Internet of Things và trao đổi dữ liệu với các thiết bị khác. Hơn nữa, 5G còn có thể được lập trình để đối xử một cách khác nhau với các loại dữ liệu hoặc thiết bị khác nhau – ví dụ, ưu tiên các thiết bị quan trọng để chúng có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi phần còn lại của mạng lưới đã bị ngắt.

Các ưu điểm trên làm 5G trở nên phù hợp hơn với một số công ty khi so sánh với các lựa chọn hiện tại như 4G LTE, vốn thiếu nhiều tính năng mới hơn, trong khi đó Ethernet lại  bất tiện vì cần đến cáp nối còn Wi-Fi thì lại dễ bị hack hơn các kết nối di động.

"Một nhà sản xuất có thể vận hành một hệ thống mạng LTE nội bộ ngay hiện tại, nhưng họ sẽ không thể điều khiển được những thứ như robot trong nhà máy." Patrik Lundqvist, giám đốc tiếp thị kỹ thuật cho Qualcomm, hãng đang nhắm đến việc bán chipset và modem cho việc sử dụng trong các mạng nội bộ.

Theo các cuộc phỏng vấn của MIT Technology Review, bên cạnh Audi, các nhà sản xuất ô tô khác như BMW, Daimler và Volkswagen, cũng như các công ty hóa chất, dầu khí lớn, và nhiều cảng biển lớn đang bày tỏ sự quan tâm tới việc xây dựng mạng 5G cho riêng mình.

Các mạng 5G nội bộ có thể tạo ra một thị trường khổng lồ cho các công ty công nghệ quản lý những hệ thống này hoặc bán các thiết bị liên quan. Những người khổng lồ như Ericsson, Huawei, Nokia và Qualcomm đều đang thử nghiệm và tiếp thị các thiết bị này. Harbor Research, hãng nghiên cứu và tư vấn chuyên về IoT tại Mỹ, dự báo rằng thị trường này sẽ tăng trưởng khoảng 30% mỗi năm đến 2028, khi nó đạt tới mức 356 tỷ USD.

Nhà máy của tương lai

Klaus Mittelbach, CEO của Zvei, tập đoàn thương mại rất có ảnh hưởng của các nhà sản xuất thiết bị điện tử, cho biết, các công ty Đức xem công nghệ này như cách để duy trì ngôi đầu của họ trong công nghệ sản xuất tiến bộ – một sáng kiến quốc gia thường được biết đến với cái tên Công nghiệp 4.0.

"Các mạng 5G nội bộ sẽ duy trì khả năng cạnh tranh của nước Đức trong thời đại số hóa các nhà máy của tương lai, với độ linh hoạt cao và hỗ trợ khả năng tùy chỉnh cấp độ cao."

Với tầm nhìn về một nhà máy hiện đại, 5G sẽ cung cấp kết nối không dây rộng khắp để cảm biến có thể đặt ở mọi nơi, các công nhân có thể stream các đoạn video hướng dẫn sử dụng bằng AR, và các trang thiết bị có thể được di chuyển dễ dàng để giúp các nhà quản lý trải nghiệm nhiều phương pháp sản xuất khác nhau và chỉnh sửa chúng theo yêu cầu. như Mittelbach mô tả, "Các bức tường, mái nhà và sàn nhà máy có thể là các thành phần cố định duy nhất còn lại."

Audi là một ví dụ rõ ràng nhất. Hiện tại nhà sản xuất ô tô này sử dụng Wi-Fi trong các nhà máy sản xuất của mình và kết nối với các robot chủ yếu qua Ethernet. Nhưng giờ đây họ muốn không dây toàn bộ các robot của mình và làm việc sản xuất trở nên "linh hoạt và nhanh nhẹn hơn", nhưng theo Löser, hệ thống Wi-Fi của họ lại gặp khó khăn để đáp ứng nhu cầu di chuyển nhanh của robot và truyền dữ liệu theo thời gian thực.

Vì vậy trong tháng Tám, Audi bắt đầu thử nghiệm dùng 5G để điều khiển một số robot dùng để gắn các bộ phận trên ô tô với nhau. Cho dù việc thử nghiệm vẫn đang tiến hành, nhưng Löser cho biết, kết quả đang "rất hài lòng." Audi dự định triển khai 5G cho các nhà máy sản xuất của mình tại Đức trong vòng vài năm tới và sau đó mở rộng nó sang các nhà máy khác thuộc Audi Group, thậm chí công ty còn có thể sử dụng nó để thay thế cho Wi-Fi.

Các thiết bị cần thiết

Tất nhiên, những công ty như Audi không thể tự mình làm tất cả mọi việc. Họ cần các trang bị mạng lưới, phần mềm, và tất nhiên – điều quan trọng nhất – là quyền truy cập vào dải tần 5G, tần số sóng radio mang các tín hiệu không dây này. Audi hiện đang sử dụng thiết bị 5G của Ericsson và hy vọng sẽ mua được giấy phép dải tần 5G từ cơ quan quản lý viễn thông Đức.

Ở các quốc gia khác, nhiều công ty cũng có khả năng sẽ hướng tới việc xây dựng hệ thống mạng 5G nội bộ. Chi phí sẽ làm giới hạn nhu cầu chỉ dành cho các công ty lớn.

Alex Glaser, phó chủ tịch của Harbor Research, ước tính rằng công ty sẽ phải trả đến 100.000 USD cho các phần cứng cần thiết – một bộ các hộp nhựa mỏng và ăng tên – tương tự như các thiết bị phát Wi-Fi. Bởi vì tín hiệu mạng di động sẽ đi xa hơn Wi-Fi, các công ty sẽ không cần nhiều "các bộ thu phát nhỏ" như các router, nhưng mỗi bộ thu phát này sẽ đắt hơn, ít nhất trong giai đoạn đầu triển khai.

Ngoài ra còn có chi phí để vận hành mạng lưới và sở hữu dải tần. Một số công ty có thể tự mình quản lý mạng lưới của họ, có thể vì trách nhiệm và tính bảo mật hoặc bởi vì họ có nhiều nhóm công nghệ lớn trong nội bộ công ty. Một số công ty sẽ phải thuê ngoài việc quản lý cho các chuyên gia.

Một số khác có thể sử dụng các mạng nội bộ để vận hành những phần nhạy cảm trong hoạt động của mình và chuyển sang sử dụng mạng công cộng cho các lĩnh vực ít nhạy cảm hơn. Ở Mỹ, dải băng tần có tên gọi CBRS có thể sử dụng cho các mạng 5G nội bộ, Ủy ban Viễn thông Liên bang sẽ bắt đầu đấu giá giấy phép cho dải tần này.

Khi các công ty nhận được thiết bị và dải tần, họ có thể xây dựng các mạng lưới này, ngay cả khi các nhà mạng di động chưa kích hoạt mạng 5G trong những khu vực này. Ông Mittelbach cho biết, "ngay khi hai điều này được đáp ứng, công ty chúng tôi sẽ bắt đầu triển khai các mạng di động nội bộ."