5G özel ağları çoğalıyor. 5G özel ağlardan elde edilen gelir 2021'de 1,6 milyar dolardan 2030'da 65 milyar dolara yükselecek¹. Ancak 5G özel ağlara giden yol, dağıtımdan operasyonlara kadar ağ yaşam döngüsünün tüm aşamalarını kapsayan zorluklarla doludur.
Özellikle Endüstri 4.0 için 5G özel ağ kullanım örneklerini etkinleştirmek, yüksek ağ performansı gerektirir. Tüm ağ bileşenleri en yüksek performansta çalışmalı ve uçtan uca ağ performansı optimum olmalıdır. Yalnızca saha kabulü sırasında RAN ağını test etmek kör noktalar oluşturur.
Bu zorlukların üstesinden gelmek, 5G özel ağ kullanım durumlarının ve gereksinimlerinin güçlü bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Ayrıca, temel standartlara, dağıtım seçeneklerine ve bu ağları etkinleştiren temel 5G özelliklerine aşina olmanız gerekir.
Çoklu erişimli uç bilgi işlem (MEC), zamana duyarlı ağlar (TSN) ve 5G sistem güvenliği özellikleri, Endüstri 4.0 kullanım durumları için 5G özel ağları etkinleştirmede gereklidir. MEC, 5G sistemine gerçek zamanlı farkındalık sağlar; TSN, endüstriyel cihazların bir mobil ağa bağlanmasını ve bunları kontrol etme yeteneği sağlar; 5G mimarisinin güvenlik özellikleri de özel ağın güvenliğini artırır.
Mobil Erişim Uç Bilgi İşlem (MEC)
MEC, hesaplama yeteneğini kullanıcıya fiziksel olarak yaklaştırır ve daha düşük gecikme süresi elde edilmesine yardımcı olur. MEC ayrıca, artırılmış gerçeklik (AR) gözlükleri ve kablosuz robotlar gibi çok sayıda bilgi işlem kaynağına ihtiyaç duyan cihazlardan gelen bilgi işlem taleplerinin boşaltılmasını sağlar. 5G veri bağlantısı kullanarak bilgi işlem gereksinimlerinin bu cihazlardan bir uç bilgisayara boşaltılmasını sağlar ve gözlükleri/robotları daha hafif ve daha enerji verimli hale getirir.
Şekil 1'de 5G özel ağ kullanan bir AR cihazı örneği gösterilmektedir. AR gözlükleri, diğer faydaların yanı sıra işçi güvenliğini artırmaya, uzaktan destek sağlamaya ve çalışanları giderek daha karmaşık bir ortamda eğitmeye yardımcı olacaktır. Bu örnekte, bir AR cihazına entegre edilmiş bir kamera görüntüleri alır ve bunları bir işleme sunucusuna gönderir. İşleme sunucusu, kameranın geçerli görüş alanını ve daha önce geçerli görüntüde kayıtlı büyütmeler için en uygun yerleşimi belirler. Daha sonra artırılmış görüntüyü oluşturur ve görüntülemek için AR gözlüklerine geri gönderir. Görüş alanındaki güçlendirmelerin, bozulmalara neden olmadan AR cihazının hareketlerini yakından takip etmesi gerekir. Bu kullanım örneği, önemli hesaplama yetenekleri, yüksek yukarı ve aşağı bağlantı veri hızları (uplink & downlink) ve düşük gecikme süresi gerektirir.
Şekil 1. AR kullanım örneği için uç bilgi işlemden yararlanan 5G özel ağ örneği (Kaynak: Kore Elektronik Teknolojisi enstitüsü).
Zamana Duyarlı Ağlar (TSN)
TSN desteği, 5G özel ağlar için bir diğer önemli özelliktir. Bu özellik, fabrika otomasyonu için önemli bir etkinleştiricidir. 5G'de yerleşik düşük gecikmeli özellikler, tüm altyapıyı kapsayan uçtan uca zamana duyarlı bir iletişim kanalı oluşturabilir.
Birçok 5G özel ağ, kablolu TSN'yi benimseme sürecinde kablolu bir iletişim altyapısına sahip mevcut fabrikalarda konuşlandırılacaktır. Kablolu TSN özelliklerini 5G'ye (veya tam tersi) çevirmek, Endüstri 4.0 uygulamalarını etkinleştirmek için önemlidir. Şekil 2, TSN'yi destekleyen tipik bir 5G mimarisi sunmaktadır.
Şekil 2. TSN destekli 5G ağı.
Güvenlik
Güvenlik, 5G özel ağının dağıtımında dikkate alınması gereken bir diğer önemli husustur. 5G mimarisi (Şekil 3), daha yetenekli ve güvenli şifreleme ve kimlik doğrulama sistemleri de dahil olmak üzere önceki nesil hücresel teknolojiye kıyasla önemli güvenlik geliştirmeleri içerir.
5G ağ mimarisi, sesli arama, robotik bir işlevin kontrolü veya yüzlerce sensörden veri toplama gibi bir ağın sağladığı farklı hizmetler için gerekli güvenlik önlemlerini almak üzere tasarlanmıştır.
Şekil 3. 3GPP 5G güvenlik mimarisi.
5G Özel Ağların Yükselişi
Üretim sektöründe 5G'nin benimsenmesi artmaktadır. 1.000 sanayi kuruluşundan üst düzey yöneticilerle yapılan yakın tarihli bir ankette², %30'u pilot uygulama aşamasında veya ötesinde olduklarını ve %40'ının önümüzdeki iki yıl içinde 5G'yi tek bir tesiste ölçekli olarak kullanıma sunmayı beklediğini söyledi.
Buna ek olarak, birçok şirket (% 64) önümüzdeki üç yıl içinde 5G tabanlı sınır bilişim hizmetlerini benimsemeyi planladıklarını ve ankete katılan sanayi kuruluşlarının üçte birinden fazlasının 5G özel ağları dağıtmayı tercih ettiklerini söyledi.
Bununla birlikte, 5G özel ağlar üreticiler ve ortakları için önemli zorluklar ortaya koymaktadır. Ağ kapsama alanını, bağlantıyı ve kararlılığı sağlamaları gerekir. Bu hedefe ulaşmak için tam bir ağ yaşam döngüsü stratejisi gerekir.
All Things 5G podcast'inin "Supercharging Private Dedicated Networks" ve "Time-Sensitive Networking Goes Wireless" bölümlerinde Keysight uzmanlarını dinleyerek 5G özel ağlar hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
¹ ABI Research, "5G Edge Networks'ten Para Kazanma", 3Q 2021² 5G Sanayi Devrimi'ni hızlandırmak: Endüstriyel operasyonlarda
5G'nin durumu ve kenarı raporu, Capgemini Araştırma Enstitüsü, 2021
