Private 5G Meets Time-Sensitive Networking : a Game Changer for the Industry.

L'émergence de la technologie 5G a révolutionné la façon dont nous communiquons et interagissons avec la technologie. L'un des développements les plus prometteurs dans ce domaine est la combinaison des réseaux privés 5G avec la mise en réseau sensible au temps(TSN). Cette puissante combinaison devrait entraîner un changement de paradigme dans la manière dont les industries fonctionnent, en ouvrant de nouvelles possibilités d'automatisation, de communication en temps réel et de renforcement de la sécurité. Dans cet article de blog, nous examinerons de plus près ce que sont la 5G privée et le TSN, et nous explorerons comment leur intégration est prête à changer la donne pour l'industrie. Nous nous pencherons également sur certains des principaux avantages que cette technologie peut apporter et examinerons certains cas d'utilisation où elle est déjà mise en œuvre.

Retour aux sources : Que sont la 5G privée et le TSN ?

Pour comprendre pourquoi cela change tellement la donne pour l'industrie, il faut comprendre ce qui se cache derrière la 5G privée et le TSN. 

Tout ce que vous devez savoir sur la 5G privée

Les réseaux 5G privés font référence aux réseaux sans fil qui sont détenus et exploités par une seule organisation ou entité, plutôt que d'être partagés par de multiples utilisateurs comme c'est le cas pour les réseaux 5G publics. Les réseaux 5G privés sont souvent utilisés par des entreprises ou des organisations qui doivent garantir des niveaux élevés de sécurité, de fiabilité et de performance pour leurs communications, et peuvent être mis en place pour couvrir une zone ou un emplacement spécifique. Techniquement, vous pouvez créer un réseau 5G privé qui sera partagé par plusieurs utilisateurs, comme dans un aéroport par exemple. Les réseaux 5G privés peuvent offrir plusieurs avantages aux organisations qui ont besoin de garantir des niveaux élevés de sécurité, de fiabilité et de performance pour leurs communications. Voici quelques-uns des avantages potentiels des réseaux 5G privés :

1. Sécurité: il offre une sécurité renforcée par rapport aux réseaux publics, car il n'est pas partagé avec d'autres utilisateurs et peut être configuré pour répondre à des exigences de sécurité spécifiques. Cela peut être particulièrement important pour les organisations qui traitent des données sensibles ou qui doivent se conformer à des règles de sécurité strictes.
2. Fiabilité: les réseaux 5G privés peuvent être conçus pour répondre à des exigences de fiabilité spécifiques, et peuvent être configurés pour donner la priorité à certains types de trafic ou pour garantir que les applications critiques ont accès à la bande passante nécessaire.
3. Performance: ces réseaux offrent des niveaux de performance élevés, avec une faible latence et des vitesses élevées, ce qui est essentiel pour les applications qui nécessitent une communication ou une transmission de données en temps réel.

En résumé, les réseaux 5G privés peuvent fournir aux organisations un moyen sûr et fiable de communiquer et de transmettre des données, avec la flexibilité et le contrôle supplémentaires qui découlent de l'exploitation de leur propre infrastructure de réseau.

Tout ce que vous devez savoir sur les réseaux sensibles au temps (TSN)

Pour parler de réseaux sensibles au temps, il faut d'abord parler d'Ethernet. Si la vitesse d'Ethernet s'est améliorée au fil du temps, le déterminisme est un autre facteur crucial de performance. Les réseaux déterministes transmettent les données avec précision et avec un temps de latence déterminé, alors que l'Ethernet, basé sur le principe du "best effort", manque de déterminisme. Actuellement, l'Ethernet déterministe n'est disponible que par le biais de solutions propriétaires, mais le Time Sensitive Networking (TSN) vise à rendre l'Ethernet déterministe dès sa conception. TSN fait référence à un ensemble de normes IEEE 802 qui rendent Ethernet déterministe par défaut. TSN est une nouvelle technologie à venir qui s'appuie sur la couche 2 du modèle ISO/OSI. Elle ajoute des définitions pour garantir le déterminisme et le débit dans les réseaux Ethernet

L'étape suivante est le TSN sans fil, qui est un ensemble de normes et de technologies permettant la communication en temps réel sur un réseau. Le TSN garantit que les données critiques sont transmises et reçues dans un délai précis. Il est utilisé dans des applications où une faible latence et une grande fiabilité sont essentielles, comme dans l'automatisation industrielle, les transports et les soins de santé.

Les réseaux 5G privés qui intégreront la technologie TSN peuvent être particulièrement utiles dans les secteurs où des niveaux élevés de coordination et de contrôle sont nécessaires, comme dans la fabrication ou les transports.

Business Case : comment utiliser et déployer la 5G privée et le TSN avec Profinet

Les systèmes de production intelligents reposent sur la communication à l'échelle de l'entreprise. Pour les cas d'utilisation industrielle, ces réseaux de communication doivent répondre à certaines exigences. En particulier, ils doivent garantir une haute disponibilité, un débit élevé, une transmission en temps réel, une faible latence et une faible gigue. Pour répondre à ces exigences, diverses technologies de communication ont été introduites, comme les solutions basées sur Ethernet telles que Profinet.

Profinet est un protocole de communication industrielle largement utilisé, basé sur Ethernet. Il est principalement utilisé pour connecter des dispositifs d'automatisation industrielle tels que des automates programmables (PLC), des capteurs et des actionneurs dans les environnements de fabrication et de contrôle des processus. L'un des principaux avantages de la 5G privée et du TSN pour Profinet est qu'il permet l'intégration de systèmes de contrôle et d'information en temps réel sur le même réseau. Cela peut conduire à des économies importantes et à une efficacité accrue dans les environnements industriels.

La bonne nouvelle est que les utilisateurs de Profinet n'ont rien à faire pour se préparer à passer au TSN sans fil. Parce qu'il est construit sur une norme commerciale largement adoptée comme Ethernet, Profinet suit l'évolution vers des vitesses plus élevées et d'autres fonctionnalités, comme le TSN. Le moment venu, Profinet l'utilisera tout comme il utilise aujourd'hui l'Ethernet standard.

Les systèmes de contrôle du mouvement sont un exemple d'utilisation industrielle de Profinetis. Dans les systèmes traditionnels de contrôle du mouvement, les dispositifs sont connectés à un réseau de contrôle en temps réel distinct afin d'assurer une communication déterministe. Avec Profinet, les dispositifs de contrôle du mouvement peuvent être connectés au même réseau que d'autres dispositifs d'automatisation, ce qui élimine le besoin d'un réseau séparé et réduit les coûts.

Autre exemple, dans la production d'énergie, Profinet peut être utilisé pour synchroniser la communication entre les éoliennes et entre l'éolienne et le réseau.

Outre des économies et une efficacité accrue, le TSN peut également améliorer les performances globales des systèmes industriels en permettant un contrôle plus rapide et plus précis des dispositifs. Les fonctions de synchronisation temporelle du TSN le rendent bien adapté aux applications qui nécessitent une coordination précise entre plusieurs dispositifs, comme dans le domaine de la robotique et de l'automatisation industrielle, où le mouvement à grande vitesse et de haute précision de plusieurs axes robotiques est nécessaire pour une opération fluide, efficace et sans erreur.

Un nouveau monde sans fil qui ouvre des possibilités infinies

Grâce aux réseaux privés 5G, les industries peuvent faire évoluer leurs activités vers un monde sans fil. L'utilisation d'un réseau sans fil sensible au temps (TSN) par rapport à un réseau basé sur Ethernet dans les environnements industriels présente plusieurs avantages :

• Une flexibilité accrue: les réseaux sans fil ne nécessitent pas de câbles physiques, ce qui les rend plus flexibles et plus faciles à installer et à reconfigurer. Cela peut être particulièrement avantageux dans les environnements industriels où les équipements et les processus sont fréquemment modifiés ou déplacés.
• Amélioration de la fiabilité: les réseaux sans fil dotés de la 5G privée peuvent être moins sujets à des défaillances dues à des dommages ou des déconnexions de câbles. Cela peut améliorer la fiabilité globale du système et réduire les temps d'arrêt en cas de panne du réseau.
• Coûts d'installation réduits: comme les réseaux sans fil ne nécessitent pas de câbles physiques, les coûts d'installation peuvent être inférieurs à ceux des réseaux basés sur Ethernet. Cela peut être particulièrement important dans les environnements industriels vastes ou complexes.
• Amélioration de la mobilité: un TSN sans fil peut assurer la communication entre des dispositifs en mouvement, tels que des AGV, des robots mobiles ou des outils portables qui peuvent se déplacer dans l'usine.
• Une plus grande évolutivité: un TSN sans fil peut être facilement étendu en fonction des besoins pour prendre en charge davantage d'appareils et peut couvrir une zone plus vaste qu'un réseau Ethernet, ce qui est particulièrement utile pour les environnements industriels à grande échelle.

Lorsque la 5G privée rencontre la mise en réseau sensible au facteur temps, cela permettra de gérer les données de manière plus efficace et plus sûre. La mise en réseau sensible au temps fournit la qualité de service nécessaire aux applications critiques en termes de temps en gérant dynamiquement les ressources du réseau, tandis que la 5G privée permet d'améliorer le temps de réponse et d'éviter les perturbations. C'est ce qui s'est passé avec le consortium stic5G (Safe TSN for Industrial-Grade Real-Time Campus 5G). Airbus utilisera les résultats pour améliorer sa chaîne de production interne. Grâce à la convergence de l'informatique et de la technologie de l'information, ainsi qu'à une connectivité plus élevée, une efficacité accrue est attendue, sans câblage supplémentaire, avec une infrastructure réseau compatible avec PROFINET (commutateurs, etc.) et une connectivité transparente pour toutes les machines.