Como as empresas podem explorar os recursos de exposição da rede 5G privada

A digitalização dos setores verticais da indústria cria uma grande demanda por redes de IoT industriais baseadas em 5G privado, também conhecidas como redes não públicas (NPN). Essas redes 5G serão, na maioria dos casos, oferecidas as-a-service ou gerenciadas por operadoras de telecomunicações em nome das empresas. De maneira alternativa, grandes empresas podem até assumir a responsabilidade de operar uma rede 5G independente.

Independentemente do modelo de implantação e operação aplicado, as organizações precisam integrar uma rede 5G privada em seus sistemas de TI, plataformas de IoT industriais e sistemas de controle existentes de maneira semelhante à que fazem atualmente com infraestrutura de rede com fio. Essa integração é necessária para operar tanto a rede 5G quanto os dispositivos 5G conectados da maneira mais eficiente – e essa eficiência deve ser garantida, principalmente com a quantidade de dispositivos industriais e sua diversidade funcional. As empresas esperam poder usar redes 5G e dispositivos com habilidades genéricas de TI, sem um conhecimento mais profundo do celular.

Uma interface simplificada para recursos de IoT industriais

Para atender a essas expectativas, as redes 5G precisam oferecer uma interface de IoT industrial que seja significativamente mais simples de usar do que as atuais,  que exigem conhecimento íntimo de sistemas celulares. A interface deve oferecer o nível de abstração correto que permite aos operadores de fábrica executar suas tarefas operacionais regulares sem suporte dedicado da operadora.

A interface de IoT industrial permite que as operadoras ofereçam sistemas 5G privados, principalmente para empresas em automação de produção e montagem, automação de processos e logística de produção, suportando casos de uso com uma ampla gama de demandas de latência, confiabilidade e largura de banda. O trabalho de especificação em andamento no 3GPP visa uma abordagem genérica de modo que também outros domínios verticais industriais possam usar os recursos expostos, tais como automotivo, transporte ferroviário de massa, distribuição de energia elétrica, geração de energia central, saúde, cidades inteligentes, etc.

As empresas não precisam apenas executar as operações regulares e garantir o gerenciamento do ciclo de vida dos dispositivos de maneira eficaz, mas também têm altas demandas de segurança. Segurança, privacidade e principalmente confiabilidade são preocupações vitais, já que todas as operações em dispositivos e redes têm um efeito imediato nos processos de produção e, em última análise, na eficiência da empresa. A arquitetura de segurança OT conforme definida, por exemplo, IEC 62443, precisa ser suportada pela interface de exposição 5G. Os provedores de serviços de conectividade podem integrar suas redes 5G privadas em zonas de segurança existentes que respeitem os conduítes existentes. O multi-tenancy e a privacidade dos dados devem ser garantidos em todos os momentos.

Interface de exposição de recursos 5G para gerenciamento de dispositivo e rede

Um estudo publicado recentemente pela 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA) lista os casos de uso operacionais mais importantes que devem ser suportados pela interface de exposição 5G. A Ericsson foi fundamental na obtenção de um consenso em todo o setor. O relatório cobre casos de uso centrados em dispositivos que incluem provisionamento e integração, gerenciamento de conectividade, bem como monitoramento e supervisão de QoS. Além dessas operações centradas no dispositivo, o desempenho de redes 5G privadas é de vital importância para as empresas, que precisam ter uma visão transparente sobre, por exemplo, o nível de uso dos recursos de rede instalados, mas também ser capazes de alterar as configurações de rede. Os casos de uso operacional de configuração de rede, em particular, devem ser suportados pela interface de exposição com uma arquitetura estrita de multi-tenancy e segurança. Na figura a seguir, os pontos de referência que expõem as capacidades 5G são representados, por exemplo, entre o dispositivo no domínio OT e a aplicação IoT industrial no domínio TI, ou entre o NPN 5G e a aplicação IoT industrial no domínio TI. Um dispositivo, neste cenário, consiste nos seguintes componentes:

1) Equipamento de usuário (UE) fornecendo a função de conectividade

2) Sensores/atuadores (S/A) ou controladores/gerenciadores (C/M) integrados ao dispositivo ou conectados a um tipo de dispositivo de gateway de entrada-saída (IO-GW)

3) Uma função de aplicação de IoT industrial local

4) Uma plataforma de computação e armazenamento na qual a aplicação de IoT industrial é implantada

Padronização de interfaces de exposição de recursos 5G

A padronização da interface de exposição é essencial para adoção em todo o setor. O 3GPP já assumiu a tarefa de definir APIs para atender aos requisitos que são comuns a uma variedade de aplicações verticais. O 3GPP na versão 16 definiu um conjunto de habilitadores para expor recursos para funções centradas em dispositivos, como gerenciamento de identidades, chaves de segurança, recursos de rede, grupos, informações de localização, etc. Esses habilitadores, chamados coletivamente de habilitadores de serviço para camada de aplicação (Service Enablers for Application Layer ou SEAL), podem ser usados como base para aplicações industriais de IoT. Outros estudos técnicos estão em andamento no 3GPP Versão 17 para abordar casos de uso adicionais para oferecer suporte à IoT industrial. Um desses estudos explora especificamente os casos de uso de "Fábrica do Futuro".

A Ericsson está implementando com parceiros as interfaces de exposição das capacidades 5G

Aproveitando sua experiência em redes privadas, a Ericsson criou o primeiro design de interface de exposição para IoT industrial implementada em um servidor de núcleo (core) na nuvem. Essa estrutura da interface foi desenvolvida pela 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA). Os parceiros neste trabalho 5G-ACIA incluem várias empresas de tecnologia operacional, como ABB, Siemens e Volkswagen, bem como provedores de serviços líderes, como China Mobile, Deutsche Telekom, DoCoMo, Orange, Verizon e Vodafone.

Com esta implementação inovadora, tanto as operadoras de telecomunicações quanto as indústrias podem obter acesso à camada de exposição 5G de IoT industrial, que reduz substancialmente as barreiras da adoção do 5G para organizações em uma ampla gama de setores verticais da indústria. Isso também permite que os provedores de serviços de conectividade ascendam na cadeia de valor das comunicações industriais. A implementação da interface de exposição prova a integração de sistema drasticamente simplificada de dispositivos 5G industriais. Ele fornece um exemplo para o provisionamento e integração automatizados de um dispositivo industrial, como um controlador de um braço robótico, e a alocação dinâmica dos recursos de rede necessários para realizar as tarefas de produção pretendidas.