5G 독립형(SA)을 통한 디지털 트랜스포메이션

Rockwell Automation과 Nokia의 협업은 사설 무선을 통한 산업 네트워크의 디지털 트랜스포메이션에 있어 매우 중요합니다. 양사는 함께 산업 연결성을 강화하고, 운영 효율성을 개선하며, 네트워크 맞춤화 및 보안을 강화합니다. Rockwell Automation의 산업 자동화 솔루션과 Nokia의 무선 기술의 결합은 산업용 사물인터넷(IIoT), 증강 현실(AR), 인공 지능(AI)과 같은 신기술을 지원합니다. 이러한 역량은 혁신을 추구하고 경쟁력을 유지하려는 산업에 필수적입니다.

Nokia와 Rockwell Automation의 현재 주요 초점은 라이선스가 있거나 약간의 라이선스가 있는 스펙트럼을 사설 셀룰러 성능과 견고성을 위한 수단으로 사용하는 것입니다. 미국에서는 Citizens Broadband Radio Service(CBRS)가 사설 LTE 및 5G 네트워크와 함께 사용할 수 있는 150MHz의 약간의 라이선스가 있는 스펙트럼을 제공합니다. 이 스펙트럼은 10MHz 단위로 요청할 수 있으며 무료로 사용할 수 있습니다. 또한, 최대 20MHz의 스펙트럼에 대한 보장된 액세스는 Priority Access Licenses(PALs)를 통해 구매할 수 있습니다. 사설 5G는 오늘날 검증되었으며 산업용으로 사용할 준비가 되어 있고, 점점 더 많은 고객이 5G를 신뢰하고 있습니다. 따라서 5G 독립형(SA) 및 CBRS의 도입은 그 어느 때보다 뜨거운 주제입니다.

Nokia와 Rockwell Automation은 EtherNet을 사용하여 실시간 산업 제어를 위해 CBRS 스펙트럼을 사용하는 사설 5G SA 네트워크를 평가하기 위해 협력했습니다. 이 기술 파트너십은 Nokia의 강력한 4G LTE 및 5G 기술을 활용하여 고속 및 안정적인 연결을 통해 제조 운영을 최적화함으로써 산업 연결성을 향상시킵니다. EtherNet은 TCP/IP를 통해 전송되기 때문에, 현재 다른 산업용 이더넷 프로토콜에 필요한 특수 터널링이나 추가 장비 없이 단일 무선 라우터 뒤에서 여러 자동화 장비를 지원할 수 있습니다.

Rockwell Automation의 산업 자동화 전문성과 Nokia의 무선 기술 전문성을 통합함으로써 이 협업은 더 높은 수준의 자동화, 실시간 데이터 수집 및 분석을 통해 운영 효율성을 향상시킵니다. 이러한 시너지 효과는 프로세스를 간소화하고, 가동 중단 시간을 줄이며, 전반적인 효율을 높입니다. 또한, 이 기술 파트너십은 산업 애플리케이션에 필수적인 안전하고 전용 네트워크 인프라를 보장하는 데 도움이 됩니다.

위 그림은 협업 테스트에 사용된 테스트 베드의 단순화된 표현입니다. 무선 고정 산업 자산 애플리케이션 사용 사례를 나타내며, 다음으로 구성되어 있습니다.

• GuardLogix® 안전 컨트롤러가 포함된 하나의 영역 컨트롤러
• 스키드, 기계 또는 장비를 나타내는 FLEX 5000® 표준 및 안전 I,O가 포함된 두 개의 분산 영역

(참고: 각 분산 영역의 안전 컨트롤러 목적은 테스트 베드 텔레메트리 데이터 수집에 한정되었습니다).

다음으로 구성된 Nokia 사설 솔루션이 사용되었습니다.

• 5G 무선 액세스 네트워크(RAN), 3GPP 릴리스 15, 5G SA 및 n48 스펙트럼 대역(CBRS)에서 동작. Nokia AirScale 베이스밴드 유닛(BBU), 두 개의 AZQC AirScale 무선 유닛(RU).
• DAC 온프레미스 미션 크리티컬 산업용 엣지(MXIE) 서버에서 동작하는 5G 코어(5GC)
• 두 개의 FRRO501c 산업용 5G SA 라우터(셀룰러 용어로 사용자 장비 또는 UE)

테스트는 Rockwell Automation에서 제공한 잘 확립된 테스트 계획에 따라 제한된 3시간 테스트 기간 동안 연결 폴트가 0건이어야 한다는 엄격한 성공 기준으로 수행되었습니다. 테스트 계획에는 5G 코어 및 RAN을 통해 왼쪽의 GuardLogix® 영역 컨트롤러에서 오른쪽의 영역 1 및 2에 있는 FLEX 5000 표준 및 안전 I,O로 다양한 요청 패킷 간격(RPI) 설정을 적용하여 신뢰할 수 있는 EtherNet 및 CIP Safety™ I,O 연결을 구축하는 일련의 테스트 케이스가 포함되었습니다. RPI는 컨트롤러와 분산 I,O 모듈이 데이터를 교환하는 주기입니다.

테스트를 통해 산업용 5G(3GPP 릴리스-15, SA, 온프레미스, CBRS 스펙트럼)의 현재 상태가 EtherNet 표준 및 CIP Safety™ I,O 연결에 대한 Rockwell Automation의 기본 설정보다 더 우수한 RPI 설정을 지원할 만큼 충분히 낮은 지연 시간과 지터를 제공함을 성공적으로 입증했습니다. 이러한 RPI 설정은 EtherNet 표준 및 CIP Safety™ I,O 통신을 사용하는 많은 무선 고정 산업 자산 애플리케이션(스키드, 기계 또는 장비)을 지원할 수 있습니다. 특히, 일반적인 IP 주소 할당 및 네트워크 설정 외에는 Nokia 장비에서 별도의 튜닝이나 구성이 필요하지 않았으며, 모든 것이 “즉시 사용”되었습니다.

CBRS 스펙트럼을 사용하면 중요한 자동화 장비의 간섭 없는 동작을 보장하여 중단 없는 성능을 유지할 수 있습니다. 현장의 하드웨어를 사용하는 사설 네트워크는 데이터를 현장에 보관하여 지연 시간을 최소화하고 프라이버시 및 보안을 강화합니다. 또한, 사설 셀룰러는 SIM 카드를 사용하여 네트워크에서 장치 관리를 간소화합니다.

독립형(SA) 5G 네트워크는 기존 LTE 네트워크 없이 동작하여 비용과 복잡성을 줄이고 더 빠른 연결을 제공합니다. 그 결과, 모든 네트워크 트래픽(제어 및 사용자 데이터)에 5G를 사용하면 초기 연결 및 핸드오버 시간이 크게 단축됩니다. 5G와 LTE가 모두 필요한 사용 사례의 경우, LTE를 5G SA 네트워크와 통합할 수 있습니다.

사설 5G SA의 주요 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 엣지-클라우드 연결: 5G의 저지연, 고속 연결은 인공 지능 및 머신러닝 애플리케이션을 위한 실시간 데이터 전송과 신뢰할 수 있는 커버리지를 지원합니다.
• 커넥티드 작업자 애플리케이션: 5G의 우수한 커버리지와 대역폭은 분석, 디지털 트윈, 증강 현실 등 모바일 도구를 향상시킵니다.
• 모바일 자산 애플리케이션: 5G SA의 빠른 핸드오버 시간과 저지연은 AGV(Automated Guided Vehicles) 및 AMR(Autonomous Mobile Robots)의 연결성을 개선합니다.
• 무선 고정 산업 자산: 5G는 유선 통신의 필요성을 줄여 산업 운영의 민첩성을 높이고 재도구화 시간을 단축합니다.

미국 이외의 지역에서는 산업용 사설 무선 네트워크가 종종 라이선스 스펙트럼을 사용합니다. CBRS에서 관찰된 성능은 다른 국가에서 사용되는 라이선스 하위 6GHz 대역을 사용한 결과와 일치하므로, 이러한 결과는 전 세계적으로 적용 가능합니다.

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