La tecnología 5G proporcionará conectividad prácticamente ubicua, con un ancho de banda ultra alto y baja latencia, no solo a usuarios individuales, sino también a objetos conectados. En este contexto, el proyecto 5G-Induce ha trabajado en el desarrollo de una plataforma de orquestación 5G abierta compatible con la virtualización de funciones de red del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), para el despliegue de aplicaciones avanzadas de red 5G en entornos industriales.
La plataforma proporciona una serie de características únicas que permiten a los desarrolladores de aplicaciones de red definir y modificar los requisitos de la aplicación, mientras que el sistema de soporte operativo inteligente (OSS) subyacente puede exponer las capacidades de la red a los usuarios finales a nivel de aplicación sin revelar información relacionada con la infraestructura.
Este proceso permite un enfoque de gestión y optimización de red orientado a aplicaciones, en consonancia con el rol del operador como gestor de sus propias instalaciones, a la vez que ofrece un entorno de desarrollo a cualquier desarrollador y proveedor de servicios, a través del cual se pueden diseñar e implementar aplicaciones a medida, en beneficio de las industrias verticales y sin dependencia indirecta de un proveedor de nube.
El proyecto 5G-Induce se ha centrado en un entorno industrial 4.0, donde ha desarrollado una serie de aplicaciones en red avanzadas, que se han desplegado en ocho de casos de uso. Estos casos de uso requerían soluciones de conectividad con una latencia ultrabaja, una implantación rápida del servicio, una alta confiabilidad del servicio, al tiempo que se adaptará a las demandas de escalabilidad de grado industrial.
Las infraestructuras de experimentación 5G abarcan sectores clave a gran escala, como los electrodomésticos, la automoción o la energía, combinadas con infraestructuras de red 5G públicas. El piloto español se llevó a cabo en la fábrica de Ford en Valencia, interconectada a través de la tecnología de nodo de borde de Ericsson con el banco de pruebas 5TONIC en Madrid.
Control de AGV, mantenimiento predictivo y gestión de problemas
Entre los ocho casos de uso, destaca la operación inteligente basada en el reconocimiento de gestos humanos, sin necesidad de utilizar un equipo especial, como guantes hápticos y gafas de realidad virtual o realidad aumentada (RV/RA). De esta forma, los trabajadores de las instalaciones podrán controlar un vehículo guiado automático (AGV) a través de diferentes gestos con las manos para controlar el robot, sin la necesidad de tener contacto directo con él.
Otro caso de uso se ha centrado en una experiencia inmersiva a través de un vídeo de 360º, que se presenta como una herramienta de resolución de problemas, habilitada por la infraestructura 5G para entornos industriales. Gracias a la realidad virtual, el operador industrial obtendrá una vista interactiva rápida y de alta calidad de lo que sucede en cada AGV.
Asimismo, 5G-Induce ha desarrollado una plataforma de servicio remoto para inspección, mantenimiento y reparación, que permite una llamada de soporte remoto amplia y de alta calidad mediante la combinación de transmisiones de vídeo y audio de alta calidad, con herramientas de trabajo colaborativo, como diversas herramientas de anotación y documentación de realidad virtual; y con la vinculación de los datos correspondientes.
La aplicación permite la ejecución remota de tareas de mantenimiento, inspección y reparación, lo que permite reducir el tiempo y los costes de desplazamiento de los técnicos de servicio y aumentar la disponibilidad de las máquinas.
El proyecto también ha abordado otros aspectos relevantes para la industria como son la inmersión en realidad virtual para el control de AGV, los servicios de inspección y vigilancia de infraestructuras críticas, el análisis perimetral con soporte de machine learning para el mantenimiento predictivo, el control de cruces para la seguridad de montacargas y personas, así como la monitorización del rendimiento y la cobertura de la red asistida por drones para las infraestructuras industriales.
Arquitectura de la plataforma 5G-Induce
Para poder disponer de todas estas aplicaciones manteniendo una baja latencia, confiabilidad en el servicio, escalabilidad y una rápida implementación, 5G-Induce ha desarrollado una plataforma capaz de simplificar y automatizar la gestión de aplicaciones de red (nApps) en infraestructuras 5G y posteriores (B5G).
Las funciones de la plataforma 5G-Induce se dividen en dos componentes distintos, que interactúan a través de una interfaz bien definida: el orquestador nApp (NAO), que pertenece al dominio de la aplicación, y el sistema de soporte operativo (OSS), que pertenece al dominio de las telecomunicaciones.
Aunque estos componentes tengan unas funciones específicas dentro de la plataforma, los dos componentes deben cooperar estrictamente para permitir el uso y la configuración coherentes de los recursos informáticos, de almacenamiento y de red, garantizando la correcta implementación de extremo a extremo de un sistema preparado para 5G.
La interconexión entre NAO y OSS se realiza mediante una interfaz basada en la intención, denominada interfaz de negociación de segmentos para 5G y computación en el borde. Tras las solicitudes de despliegue de nApp, el orquestador puede solicitar, negociar y obtener del sistema de soporte operativo los recursos informáticos necesarios en las instalaciones de borde donde se ejecutan los componentes de la nApp, así como los servicios de red para garantizar la conectividad entre dichos recursos y con el equipo de usuario.
El sistema de soporte operativo se encarga de analizar las restricciones operativas y de rendimiento expresadas por la solicitud de slice del orquestador y, en consecuencia, seleccionar las instalaciones informáticas y los servicios de red más adecuados para cumplir con los requisitos. Tras la finalización de la negociación, el OSS devuelve al orquestador el slice materializado, que describe el conjunto de servicios y recursos de red necesarios, instanciados y configurados, listos para dar soporte a la nApp.
Escalabilidad y configuración de la plataforma 5G-Induce
Además, la interfaz NAO-OSS permite la modificación y reconfiguración de la segmentación durante su ciclo de vida y permite operaciones avanzadas para gestionar la movilidad del usuario final y los requisitos dinámicos de QoS/operación. En concreto, las nApps 5G-Induce pueden escalarse y reubicarse dinámicamente en instalaciones informáticas en nuevas áreas geográficas o en diferentes niveles de agregación de la infraestructura de red de forma transparente y fluida.
Otra innovación clave del OSS 5G-Induce es su flexibilidad para gestionar cualquier nivel de virtualización de funciones de red (NFV). Esto significa que los servicios de red pueden componerse combinando funciones de red virtual implementadas no solo con recursos de infraestructuras como servicio (IaaS), sino también con contenedores nativos de la nube sobre plataformas como servicio (PaaS).
Este proceso permite un enfoque de gestión y optimización de red orientado a aplicaciones, en línea con el rol del operador como gestor de sus propias instalaciones, a la vez que ofrece un entorno operativo a cualquier desarrollador y proveedor de servicios a través del cual se pueden diseñar e implementar aplicaciones a medida.