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Redes privadas 5G: comunicaciones a medida para usos industriales

  • La capacidad, seguridad y concurrencia del 5G supera las prestaciones del WiFi
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El fenómeno emergente de las redes privadas 5G trae su antecedente de las redes locales inalámbricas ("WLAN" en inglés), frecuentemente aprovechando las capacidades del WiFi, una solución de conectividad de éxito universal. Con 5G las redes privadas -en este caso utilizando la tecnología celular que aprovecha el menor retardo y la densidad de dispositivos que ofrece la banda "media" en torno a 3,6 GHz, con mayor ancho de banda que el WiFi (2,4 GHz, complementada para distancias reducidas, inferiores a 10 metros) y la posibilidad de rendir en entornos a la intemperie y de topología compleja, aprovechando la potencia superior de las antenas- adquieren un renovado protagonismo de la mano de la especialización de los usos industriales de las comunicaciones móviles. Los operadores tienen la posibilidad de hacer despliegues exclusivos y a medida de los requerimientos individualizados, normalmente complementarios de las redes públicas que emplean ordinariamente sus clientes, como señaló recientemente Orange al adjudicar a Ericsson el despliegue en España de su conmutación 5G "pura" (5G SA o "stand-alone"), es decir, no dependiente de la frecuencia de 4G para el control de la red.

La masificación de los equipamientos de red y la amplia oferta de dispositivos hacen viable coberturas particulares con una escala menor, financiados con los beneficios o ahorros generados por la utilización en tales actividades de la tecnología móvil en "circuito cerrado", en efecto completando la huella de la red pública que en ocasiones por razones de ubicación o entorno (especialmente en espacios cerrados) puede carecer de la potencia necesaria para una conectividad adecuada y más frecuentemente por razones de seguridad del tráfico de datos o del procesamiento de la información en un servidor de proximidad (la llamada computación al borde, bajo el acrónimo "MEC" en inglés) necesita una malla específica con sus propios parámetros de diseño y operación. Esa personalización, descrita de manera precisa por Sacha Kavanagh, de Structure Research, posibilita niveles de disponibilidad y retardo (esenciales, por ejemplo, en aplicaciones de robótica, vigilancia y reconocimiento) que superan los de las redes móviles públicas, con velocidades mínimas en ambas direcciones superiores a los 200Mbps. Además de la ventaja evidente de las redes móviles de no tener que desplegar el cableado asociado a las redes Ethernet, que no responden a las necesidades de conectividad con una alta densidad de dispositivos, en movimiento o a la intemperie, la segmentación de la red privada permite la creación de múltiples redes virtuales, para satisfacer a diversos usuarios con requisitos de velocidad o localización diferentes. Esa segmentación es consecuencia del control por el titular de la red privada 5G de los atributos de seguridad -con la información subyacente generada, almacenada y tratada localmente o en proximidad- y del orden de prioridad del tráfico de cada dispositivo conectado (normalmente en función de la criticidad de la misión asociada a cada uno de ellos).

Las redes privadas 5G servirán idealmente a las necesidades de la llamada "Industria 4.0", a través del despliegue de sensores en instalaciones manufactureras o logísticas, para la supervisión automatizada de condiciones ambientales (críticas en ciertas infraestructuras -como los túneles con tráfico de vehículos intenso-, de funcionamiento y mantenimiento preventivo de máquinas así como en el ajuste de las mismas en función del producto, además del control de calidad de éste último. La constante retroalimentación de los procesos industriales que hacen posible las redes privadas 5G y la recreación de entornos industriales con aplicaciones de realidad virtual que superan los avances de la "impresión 3D" para la generación de prototipos son posibilidades distintivas de las redes privadas 5G. No solo al final del espectro de requerimientos si no también para aquellas zonas sin cubrir por las redes públicas por su carácter remoto, efímero protegido o escasamente poblado o por estar sujetas a un régimen particular de explotación (por ejemplo, dependencias militares, instalaciones reservadas de investigación, concesiones públicas de infraestructuras de transporte) con exigencias particulares de accesibilidad, seguridad y arquitectura de red, las redes privadas 5G son una solución adecuada, por la flexibilidad de sus especificaciones y su despliegue modular.

Los operadores pueden realizar despliegues individualizados de su red

La disponibilidad del espectro radioeléctrico, a través de acuerdos de cesión o de uso con los operadores que lo ostenten en la frecuencia y territorio que se busque cubrir es un requisito previo y una forma de potenciar por los propios operadores el desarrollo de redes privadas, con una financiación de este es recurso con fondos aportados por el promotor, por el operador, por un tercero o incluso por una administración pública o por una combinación de unos y otros, con un modelo económico que contemple retornos adecuados soportados por los beneficios obtenidos por los usuarios. Adicionalmente, la nueva tecnología de radio asociada a 5G (en su acrónimo en inglés, "NR") está diseñada para la optimización del uso del espectro, licenciado y abierto (como las frecuencias de "WiFi"), lo que no obstante añadir un elemento de complejidad en el despliegue, operación y evolución de una red privada 5G, puede asimismo contribuir a hacer económicamente viables ciertas instalaciones, habida cuenta de que la versión actual de esa tecnología (versión 16 de la organización de estandarización 3GPP) permite los despliegues de redes privadas 5G ajenas al espectro licenciado con una conmutación independiente del tráfico gestionado, para uso propio.

En los pilotos de 5G en curso en España y otros países de la UE co-financiados por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), se han realizado numerosos despliegues de este tipo de redes privadas, de propósito específico y frecuentemente en espacios cerrados con una cierta profusión de antenas ("microceldas"), donde por ancho de banda, seguridad y concurrencia de dispositivos, baten claramente a las redes "WiFi". En cualquier caso, el concepto autocontenido de las redes privadas 5G, que tienen su salida a Internet desde los servidores locales o "de proximidad", demanda un caso de negocio que va más allá de las características de la conectividad que ofrecen, es decir tienen que aportar valor por la conjunción de la información que generan y los procesos que inducen, posibilitan o contribuyen a mejorar. La oferta comercial de redes privadas 5G conforme a ciertos patrones de servicio y funcionalidades concretas que inició Telefónica Tech hace meses en España abunda audazmente en las ventajas de la integración, escala de operación y eficiencia en los procedimientos de despliegue y explotación que pueden hacer asequibles para instituciones y empresas de ciertos sectores una conectividad móvil industrial a medida que forma parte del itinerario de digitalización en el que por imperativos de competitividad global está prácticamente embarcado el conjunto del tejido económico exportador de los países industrializados.

La escasa oferta de equipamientos limita el uso de las redes dedicadas

Para evitar caer en planteamientos ilusorios respecto a los beneficios que pueden reportar las redes privadas 5G es necesario reconocer al menos los siguientes desafíos actualmente pendientes: en primer lugar, la "afinación" pendiente de las capacidades en términos de disponibilidad, densidad de dispositivos y localización asociadas a la tecnología de comunicaciones de altísima fiabilidad (en su acrónimo en inglés, "uRLLC") y entre máquinas, para la universalización del "Internet de las Cosas" (en su acrónimo en inglés, "mMTC"). Este proceso requiere una identificación precisa de la utilidad requerida de la red, aplicada a un uso determinado (automátas, calibración de instrumentos, obtención de registros, etc.), validando el rendimiento obtenido frente al esperado para el correcto funcionamiento del equipamiento del usuario. En segundo lugar, es necesario reconocer las limitaciones en la oferta de equipamientos (enrutadores, sensores, pasarelas) para el despliegue de redes dedicadas en el ámbito industrial, en gran medida atribuible a la constante renovación de los semiprocesadores necesarios para la ejecución de ciertos procesos y para su representación en determinados soportes (cada vez más en entornos gráficos). En tercer lugar, la arquitectura del procesamiento de datos en proximidad ("MEC") es todavía inmadura y su carácter modular se ajusta de manera incompleta a necesidades muy específicas de los usuarios. Los grandes proveedores de las "nubes"públicas ofrecen diferentes herramientas de inteligencia artificial en contenedores (AWS Private 5G, Azure Private MEC) basadas en el tratamiento de los datos conforme a ciertos parámetros, a modo de plataformas de servicios de computación que tienen el potencial de simplificar la topología de las redes móviles públicas y de servir a un público corporativo amplio, pero todavía incipiente, como sugieren en un artículo del 24 de Enero pasado sobre la arquitectura emergente de las redes 5G en el blog de Google Cloud, Gabriele DiPiazza y Max Kamenetsky. En cuarto lugar, más allá del acierto con la tecnología, se plantean cuestiones prácticas relativas a los cambios de conductas y tareas que impone la aplicación efectiva de la información obtenida a través de las redes privadas 5G.

Como ocurre con toda innovación de procesos que requiere la colaboración de quienes los llevan a cabo, en algunas experiencias se constata una oposición a los cambios, siquiera latente y preliminar, de al menos algunos de los agentes de la evolución que puede impedir una implementación con éxito de la tecnología. Finalmente, es prematuro considerar que los modelos de conectividad entre máquinas está consolidado. Las redes privadas 5G abren un abanico de posibilidades a la medida de un tráfico de datos que hasta ahora no podía gestionarse por la limitación del ancho de banda. A mayor volumen de datos aupado por su procesamiento de proximidad, más inmediatez en su tratamiento y conversión en instrucciones de funcionamiento de las maquinas asociadas al dispositivo que los emite y recibe: tal es el paradigma de la conducción autónoma.

En el reciente MWC de Barcelona hubo una atención particular a las oportunidades de crear redes a medida de las posibilidades de diferentes sectores, con una visión integradora de procesos, sistemas y flujos de actividad que puedan beneficiarse de la tecnología emergente, en tres sesiones, dedicadas respectivamente a la conectividad total en el ámbito empresarial (la visión de la consultora Deloitte para una organización digital de los negocios), específicamente a las redes privadas 5G -con una orientación basada en la escisión selectiva de recursos y capacidades de las redes públicas, creando comunidades de usuarios con accesos y contenidos dedicados, en el que destacó la experiencia de Sony como proveedor de banda ancha híbrida de valor añadido en Japón, donde la aplicación de recursos de inteligencia artificial para el gran público marca la pauta global- y a la robótica y analítica aplicadas a la fabricación con el empleo del "Internet de las Cosas" y la implantación de "gemelos digitales" en los entornos industriales, auténticas recreaciones de las fábricas que permiten una adaptación eficiente de las mismas a requerimientos cambiantes, destacando la experiencia de la noruega Cognite en el sector petrolífero, con beneficios que alcanza al diseño y la calidad de los productos y al ahorro de costes de operación y mantenimiento. Ciertamente algunas propuestas están en el plano de las ideas, sin la tracción de proyectos con financiación.

En ese mismo plano se encuentran algunas de las jóvenes empresas que están construyendo el ecosistema técnico naciente de las redes privadas 5G, con una opcionalidad más amplia que la aceptable por los operadores de redes públicas, que exigen una homologación más compleja. De las muchísimas "start-up" que en el último MWC se han podido conocer en la sección "4YFN", destaco en este sentido a dos empresas españolas, orientadas la primera, Neutroon, a la integración, gestión y supervisión mediante una plataforma propia de los elementos activos de las redes privadas 5G de diferentes fabricantes y la segunda, Kunak, a la fabricación de equipamientos de usuario para la captura de datos y sensórica de redes privadas en diversos entornos que no obstante tiene pendiente su evolución a 5G. En ese ámbito de los nuevos negocios emergentes que facilitarán la utilización de algoritmos dinámicos de inteligencia artificial sobre redes privadas 5G merece la pena destacar finalmente la amplia comunidad de iniciativas que aglutina bajo el lema "Up! Euskadi" la Agencia Vasca de Desarrollo Empresarial (SPRI), dependiente del Gobierno Vasco y presente en el MWC como una red de proyectos heterogéneos, como la vizcaína Owasys -dedicada al diseño y fabricación de routers para instalaciones industriales y elementos en movilidad, como parte del grupo sueco HMS- pero llamados a poner en valor en ámbitos determinados la esperada contribución a la mejora de productividad y competitividad empresarial que se vislumbran tras las aún escasas experiencias a nivel mundial de redes privadas 5G.

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