通过公共5G网络安全远程访问

5G在需要远程接入设备的工业应用中有很大潜力。

通过桑德Rotmensen 2022年4月24日
图片由Brett Sayles提供

自20世纪70年代以来,每一代移动无线网络的性能都有所提高,目前正在推出第五代移动通信标准(5G)。它的主要优点是更高的带宽、更高的可靠性、更低的延迟和更低的功耗。

这种技术似乎注定要用于对无线网络的要求不同于公共、商业移动电话网络的工业应用。工业专用5G网络是成功的关键,但对于需要远程访问远程机器或设备的应用,公共5G网络确实是正确的答案。

随着5G的发展,一项新的移动通信标准首次被开发出来,该标准考虑到了工业用例,并且已经在部署中。5G带来了三个主要场景——增强型移动宽带(eMBB)、超可靠低延迟通信(URLLC)和大规模机器类型通信(mMTC)。

这些场景服务于不同的应用领域——eMBB面向带宽,URLLC支持工业物联网应用的需求,如低延迟和最佳可靠性。MMTC适用于低功耗、连接设备较多的应用。

但是,在同一个网络中不可能同时完全实现这三个主要场景。网络只能按照完全支持一种场景的方式进行设计和配置。例如,它可以提供尽可能高的数据速率或尽可能低的延迟。同时两者是不可能的。

实现方法

这就是5G网络不同实现方法的必要性。公共5G网络通常用于为视频电话、视频流和其他数据密集型应用提供高带宽。高带宽是移动运营商宣传的一个关键论点,他们已经在全球多个国家推出了5G。

然而,对于工厂中的大多数应用程序,带宽起着次要的作用。这里的重点主要是在通信方面的可靠性和超短延迟。因此,专用网络是5G标准不可分割的一部分。它们使公司能够建立自己的本地5G网络,并使其适应其关键任务应用。为此,德国联邦网络局(Bundesnetzagentur)预留了部分频谱用于私有本地5G网络。这种频谱可以以合理的费用获得,用于建立本地校园网。

除了要求本地无线连接外,该行业还越来越要求远程访问远程机器和设备,例如远程维护。在这些应用中,通信通常发生在很远的距离。公共移动网络可以连接到遥远的参与者,即使是在其他国家。此外,服务技术人员可以在途中通过移动通信连接到需要服务的机器。

公共5G网络是远程接入和远程维护解决方案的重要支柱。5G的优势在于技术的灵活性,这是标准不可或缺的一部分。通过小型无线电单元和高频率,城市地区的用户可以获得非常高的带宽。在农村地区,无线电基站必须覆盖更大的区域,这就是为什么使用较低的频率,可用带宽被更多的用户分配。特别是在无线电单元的边缘,使用长期演进(LTE)或通用移动通信系统(UMTS)可以预期通信连接的带宽和稳定性的巨大损失。然而,正是在这些偏远的地方,需要稳定的宽带传输来进行远程维护或视频流,例如水站。

随着5G无线技术的发展,在无线电单元的边缘可以获得更大的带宽和更高的可靠性,并且无线电单元内用户的平均数据速率也会提高。

数据密集型应用程序

通过增加覆盖范围和带宽,5G网络甚至可以在无线电单元的边缘运行数据密集型应用程序,这在以前的移动无线网络中是很难做到的——例如,可靠而稳定地传输大量数据用于固件更新。这样可以节省现场服务电话。为了使远程站的连接更容易,使用了所谓的会合服务器。

此外,带有可选Active Directory连接的中央用户管理,一套基于目录的身份相关服务,方便了权限管理。结合5G网络的高带宽、稳定性和集合服务器解决方案的简单性,即使在遥远的地区,也可以通过移动通信实现可靠稳定的远程接入。

无论未来的发展方向如何,5G在业界站稳脚跟只是时间问题。它的灵活性和不同的实现方法(私有和/或公共)使该标准成为业界最通用的移动通信解决方案。以前不可行的解决方案现在触手可及,以前不敢想的应用可能在不久的将来实现。

-这最初出现在欧洲控制工程网站。由CFE媒体和技术编辑。


作者简介:Sander Rotmensen是西门子数字工业的工业无线通信产品主管。