Según el proyecto europeo 5G-Clarity, las fábricas y los lugares privados, como los estadios o los centros de transporte, se consideran como los primeros en adoptar las redes privadas 5G. Para ofrecer el máximo potencial de la señal, 5G-Clarity está diseñando una arquitectura más allá del 5G, para proporcionar una baja latencia, una capacidad de área, confiabilidad, posicionamiento preciso y capacidades de sincronización.
5G-Clarity tiene dos visiones. Por un lado, generar una red de acceso inalámbrico heterogénea, combinando las tecnologías celular R16, wifi y LiFi; y, por otro lado, crear una gestión basada en los principios de redes definidas por software (SDN) y de virtualización de funciones de red (NFV). Esta gestión funcionará con algoritmos de inteligencia artificial (IA), que permitirá automatizar la red 5G.
Para alcanzar estos objetivos, el proyecto cuenta con un presupuesto de 5.744.885 euros, íntegramente financiados por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, y tres años de ejecución (noviembre de 2019-julio de 2022).
Liderado por el Instituto Leibniz de microelectrónica de alto rendimiento (IHP) en Alemania, el consorcio se compone de 13 miembros procedentes de Bélgica, España, Reino Unido e Irlanda. La participación española está representada por Bosch España, Fundació i2CAT, Telefónica investigación y desarrollo y la Universidad de Granada.
Arquitectura del sistema 5G-Clarity
El consorcio tiene prevista una arquitectura del sistema 5G-Clarity que permita una implementación dinámica de los servicios de conectividad tanto en el interior del edificio, dirigidos al propietario, como de los operadores de las redes móviles (MNO), que atienden a los clientes dentro del lugar.
Entre los elementos que componen la arquitectura del sistema 5G-Clarity destacan la creación de una red privada con despliegue de multi-WAT y la disponibilidad de una infraestructura 5G de radio, transporte y computación para los MNO implementada fuera del edificio.
Asimismo, la arquitectura del sistema dispondrá de un operador de infraestructura de la sede, en la que opera la propia infraestructura heterogénea desplegada en el edificio, de una variedad de dispositivos para el usuario final instalados en el interior, así como múltiples sectores de infraestructura y servicios.
La arquitectura se complementa con un conjunto de habilitadores técnicos como es la tecnología LiFi de alta velocidad, que ofrece una serie de ventajas como un funcionamiento en dúplex completo, movilidad y una capacidad de área extremadamente alta. Además, incluye un marco de redes 5G privadas, el cual permitirá la coexistencia entre redes públicas y privadas utilizando espectro con licencia, y diferentes tecnologías dentro del edificio que utilizan espectro sin licencia.
Por otro lado, existirán los marcos de multiconectividad, posicionamiento y sincronización, que ofrecerán una integración inteligente de las interfaces 5G, wifi y LiFi, dando como resultado servicios eMBB y URLLC y capacidades de área efectivas más allá de 3GPP R16, así como una precisión de nivel de centímetros y capacidades de seguimiento en tiempo real.
Por último, 5G-Clarity dispondrá de un sistema de gestión de red autónoma impulsado por inteligencia artificial, que facilitará la recuperación de la telemetría de la red y proporcionará una API con la que se podrá configurar la red.
Piloto Museo M-Shed de Bristol
Para probar, verificar y validar la arquitectura del sistema 5G-Clarity, el consorcio del proyecto está utilizando la instalación del banco de pruebas 5GUK, ubicada en Bristol (Reino Unido) y mantenida por la Universidad de Bristol. Este banco de pruebas está conectado con el laboratorio de internet inteligente de la universidad, cuya conexión se ampliará al museo M-Shed de Bristol para realizar la demostración final.
En el museo se implementará un servicio de gestión de robots guía y una aplicación de posicionamiento de éste, que se ejecutarán en varias máquinas virtuales en el clúster de borde. Ambas aplicaciones realizarán gestión, control, detección de objetivos, posicionamiento y directivas programadas del robot guía.
Para ello, se desplegarán en total seis cámaras de infraestructura, ubicadas en la recepción y en las salas de exposiciones del museo, conectadas a la red de transporte mediante tecnologías por cables y/o inalámbricas, para proporcionar una transmisión continua de imágenes a las máquinas virtuales que albergan las aplicaciones de posicionamiento y gestión del robot guía. El marco 5G-Clarity desplegará un segmento de servicio de latencia ultrabaja para conectar las seis cámaras de infraestructura implementadas en M-Shed con las máquinas virtuales alojadas en el clúster de borde 5G-Clarity.
Piloto de una fábrica en Aranjuez
Otro de los pilotos se ubica en la fábrica de Bosch España en Aranjuez (Madrid). El objetivo principal es validar la viabilidad de reemplazar los cables ethernet actuales, conexiones utilizadas para conectar las líneas de producción habilitadas para el sistema de ejecución de fabricación (MES), por la combinación de tecnologías inalámbricas propuestas en 5G-Clarity.
El consorcio espera que la velocidad de la transmisión de datos mejore, al tiempo que se mantiene la confiabilidad, la latencia, la seguridad de los datos y el tiempo de respuesta. Para evitar la interrupción de la producción, el cambio de la estructura de la conexión se realizará en dos pasos: una solución a corto plazo y otra a largo plazo.
En la solución a corto plazo, la red cableada en cada línea de producción y la sala técnica es reemplazada por una red 5G-Clarity. Esta solución es complementada con la de largo plazo, que elimina todo el cableado en el piso de la fábrica, proporcionando la máxima flexibilidad, pero requiere un despliegue más denso de acceso LiFi para cubrir los puntos de comunicación por línea eléctrica (PLC). De esta forma, las maquinarias de la fábrica dispondrán de internet a través de la luz.
Mediante la combinación de varias tecnologías inalámbricas como wifi o LiFi, las redes privadas 5G que plantea el proyecto europeo 5G-Clarity pueden proporcionar una señal con baja latencia, con capacidades de sincronización o posicionamiento preciso, entre otras características. Espacios como museos, fábricas o estadios pueden beneficiarse de las redes privadas 5G inalámbricas para disponer de unos servicios más flexibles y unas redes autónomas gracias a la inteligencia artificial.