5Gren aplikazio industrialak

5G teknologiak Industria 4.0 kontzeptua aurrera eramateko faktore garrantzitsu bezala aurkezten dira. Paradigma honen oinarria konektatutako ingurune industrial bat lortzea da, prozesu industrialen eraginkortasuna, kalitatea eta errendimendua hobetzeko helburuarekin. 5G teknologietan, Sare Funtzioen Birtualizazioak (NFV) eta Software-bidez Definitutako Sareek (SDN) ingurune malgu eta eraginkorra eskaintzen dute, zerbitzu birtualen hedapenerako eta sare-elementuen bidez beraien arteko interkonexiorako, hurrenez hurren. Teknologia hauei esker, prozesamendu, biltegiratze eta komunikazio baliabideak erabiltzen dituzten zerbitzuen zikloa (diseinu, froga eta hedapena) nabarmen murriztu eta sinplifikatu daiteke, berrikuntza erraztuz eta hardware edo sare baliabideen erabilera optimizatuz.

Smart Networks for Industry (SN4I) NFV eta SDN komunikazio sare bat da, Euskal Herriko Unibertsitateko bi kokapen (Bilbo eta Leioa) CFAArekin interkonektatzen dituena, CFAAn plataforma horretako nodo bat kokatuz. Honi esker, SN4Ik sare, konputazio eta biltegiratze baliabideen slicing-a eskaintzen ditu aldibereko zerbitzu isolatuen hedapenerako eta esperimentaziorako. SN4I hedapenak, gainera, NFV teknologiak Internet Industrialeko protokoloekin integratzeko aukera ere eskaintzen du, Time Sensitive Networks (TSN) bezalako sare industrialekiko bateragarritasuna ahalbidetzeaz gain. Beraz, SN4Ik CFAAren fabrikazio aurreratuaren arloko ikerkuntza sare teknologia berrienekin bateratzen du, banda zabalera handia, latentzia baxua, eskaripeko zerbitzuen sorkuntza, SDNn oinarritutako segurtasuna eta bestelako ezaugarriak eskainiz.

SN4I azpiegiturak OpenFlow switchez osatutako 10 Gbps-eko enbor-sarea du (40 Gbps-era igotzeko aukerarekin), DynPaC kontrol-zerbitzuaren bidez kudeatuz (SDN sareetarako eskaripeko banda zabalera kudeatzen duen zerbitzua). Hiru nodoak (gutxi gorabehera elkarrengandik 15 km-tara) beraien artean lotura mailako sare honen bidez interkonektaturik daude, VLAN enkapsulazioa erabiliz eta horrela zerbitzu desberdinen isolamendua ahalbidetuz. Gutxi gorabehera, SN4Iko konfigurazio osoak 12 switch eta 20 zerbitzari baino gehiago ditu, guztira 1 TB RAM eta 230 core baino gehiago izanik. Horrez gain, 100 Gbps-erainoko interfazedun errendimendu altuko P4 switch-ak daude ere, kontrol planoko sare-funtzioen deskarga ahalbidetuz, batez ere latentzia balditza kritikoak dituzten zerbitzuentzat. Bestalde, trafikoa sortzeko eta sarearen egoera neurtzeko (banda zabalera, BER, throughput…) ekipamendua dago ere, 100 Gbps-erainoko gaitasunarekin.

Azpiegitura osoa Open Source MANO (OSM) bidez kudeatzen da, hau NFVko Management and Orchestration (MANO) plataforma bat izanik. Kokapen bakoitzean OpenStack nodo bat hedatu da Birtualizatutako Azpiegituren Kudeatzaile (VIM) bezala, zerbitzari fisiko batzuekin osatuz. Hauetako bat kontroladorea da, eta zerbitzari guztiek batera konputazio eta biltegiratze gaitasunak eskaintzen dituzte. OpenStack nodoak OSM bidez kudeatzen dira, sare zerbitzuen instantziazioa ahalbidetuz, eta hauek aldi berean makina birtualak eta lotura birtualak hedatuz. Gainera, OpenStack nodo bakoitza SDN ONOS kontroladore lokal baten kontrolpeko OpenFlow switch baten bidez interkonektatuta dago, OSMrekin kooperazioan OpenStack nodo horretako zerbitzu birtualen arteko eta kanporanzko konektibitatea kudeatuz. Azkenaldian, SN4I eguneratu da Kubernetesen oinarritutako VIMak barneratzeko, edge computing eta mikrozerbitzuen paradigmaren latentzia baxuko baldintzak bermatzeko egokiagoak diren aplikazio kontenerizatuak hedatu ahal izateko.

Momentuz, CFAA instalazio osoak 5G estaldura du, 5G-Euskadi proiektuaren barruan emanez. 5G Enhanced Mobile Broadband (eMBB) zerbitzua eskuragarri dago Non Stand-alone (NSA) arkitekturaren gainean, eta urte amaierarako 5G Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC) zerbitzua Stand-alone (SA) arkitektura gainean eskuragarri izatea espero da. Zerbitzu berri hau oinarrizkoa izango da IoT Industrialen (IIoT) inguruneetako ezaugarriak (latentzia baxu eta komunikazio kritikoak) bete ahal izateko. Gainera, 5G NPN zerbitzu bat ere eskaintzen da gNodeB esperimental baten bidez, CFAAko zonalde espezifikoetan estaldura emateko. Muntai honek 5G sentsoreen eta 5G routerren makina industrialekiko bateragarritasuna bermatzen du, fabrikazio prozesuen balio erantsia handituz. Bestalde, eNodeB bat ere hedatu da gaitasun mugatuko sentsoreentzat NB-IoT eta LTE-M estaldura eskaintzeko. Horrez gain, Haririk gabeko Sentsoreen Sare (WSN) bat integratu da SN4I arkitekturan, CFAAn gaitasun mugatuko sentsoreen hedapena ahalbidetzeko eta hauen bidez hainbat ingurugiro-parametro neurtu ahal izateko (tenperatura, hezetasuna, argitasuna…).

Labur esanda, SN4Ik malgutasuna eskaintzen du, azpiegiturako baliabide erabilgarrien slicing-a egin ahal izateko eta zerbitzu birtualei eskaripean esleitu ahal izateko. Malgutasun hau sare baliabideetara ere zabaltzen da, pribatutasunari eta errendimenduari dagokienez, fabrikazio prozesu desberdinetako zerbitzu birtualen artean guztizko isolamendua bermatuz. Zerbitzu hauek nabarmen hobetzen dira sentsoreen integraziorako 5G eta LTE sareen implementazioari esker, fabrikazio prozesuei balio erantsia emanez. Hortaz, makinen, sentsoreen eta konputazio azpiegituren artean latentzia baxuko haririk gabeko komunikazioak lortzen dira, aplikazio industrialen belaunaldi berri baterako oinarriak finkatuz.