“Process communication failure” – denne notification kan snart dukke op på skærmen i mange kontrolrum, når leverandører lukker for 3G mobil netværket, så kommunikation med fjerne stationer forbundet via mobilnetværk ikke er muligt mere. Men hvornår vil dette scenarie blive virkelighed? Og hvilke tiltag skal systemoperatører lave for at sikre konstant dataoverførsel?
Internet of Things (IoT), Industrie 4.0 og 5: mange nye teknologier bliver for tiden diskuteret. På trods af alle de fordele de kan give i fremtiden, bliver et problem, som vil vise sig for systemleverandører, næsten fuldstændig ignoreret: I Tyskland bliver 3G lukket først. Men hvorfor 3G når 2G – en endnu ældre, trådløs teknologi – stadig er i brug? Det store G står for ”Generation” og anvendes som en term, der refererer til alle de stadier af teknologisk udviklig, som mobilkommunikation er gået igennem. De analoge førstegeneration forgængere – også kendt som class A, B og C netværk – var kendetegnet af dyre slutkomponenter på størrelse med en bils bagagerum, ikke-kompatible netværk og deres manglende egnethed til anvendelse af almindelige mennesker.
Den anden generation præsenterede det første mobilnetværk i den form, som vi kender. 2G blev specificeret af en arbejdsgruppe ved navn Groupe Spécial Mobile (GSM). Det består af D1 netværket fra Deutsche Telekom (tidligere kendt som Deutsche Bundespost), D2 netværket fra Vodafone (tidligere kendt som Mannesmann) og de senere E1 og E2 netværk fra Telefónica (tidligere E-Plus og o2). Hvad angår teknologier omfatter 2G GSM (Global System for Mobile Communication), GPRS (General Packet Radio Service) og EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution).
På grund af et stigende internetforbrug er datakommunikation blevet konstant mere vigtig, og derfor er telefoni og SMS beskeder ikke længere de bærende kræfter bag fremskridt. For at adressere nye udfordringer blev en ny organisation – 3GPP (Third Generation Partnership Project) etableret til at udvikle 3G standarden med UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), HSPA (High Speed Packet Access) og HSPA+ teknologier. Endelig indvarslede LTE (Long Term Evolution) – mere kendt som 4G – med sin højere datahastighed det seneste store skridt i denne teknologiske udvikling. Faktisk skulle det kaldes 3,9G i starten, fordi ikke alle specifikationer blev overholdt, før LTE Advanced og LTE Advanced Pro kom. Derudover omfatter 4. generation teknologier som LTE-Cat-NB1 (NB-IoT) og LTE-Cat-M1 til Internet of Things, der som det første fokuserede på low-data kommunikation i mobilnetværk.
Dårlig dækning
For at forstå hvorfor 3G netværket vil blive lukket som det første, skal vi kigge på to væsentlige aspekter. Det første er netværksdækning. I Tyskland giver 2G netværket den bedste dækning og fungerer derfor som rygradden i mobilkommunikation uden behov for yderligere investeringer. Når det anvendes som fallback, er 2G den bedste løsning til telefoni (nødopkald og SMS) samt allerede eksisterende M2M applikationer. Det andet aspekt er datahastighed. 4G netværket giver forbrugermarkedet den krævede båndbredde, mens 3G med HSPA+ kun giver 42 Mbps. I 2014 fastsatte den tyske regering et mål om at forsyne alle husholdninger med en 50 Mbps internetforbindelse. Da 3G ikke kunne leve op til dette krav efter Federal Network Agencys frekvens udbud i 2015, besluttede leverandørerne ikke at udvide netværket.
(kilde: telekom.de/start/netzausbau)
Men selv før 2014 haltede udvidelsen af 3G netværket. Det skyldtes licensomkostninger, som steg omkring frekvens udbud for UMTS frekvensbåndet. Mere end 100 mia. tyske mark, der dengang blev betalt, manglede så til den senere netværksudvidelse. Det forklarer hvorfor, der kun bliver investeret i 4G netværket, da LTE dækningen allerede i dag overgår 3G netværket. Ultimativt har 3G netværket mistet sin betydning, og 3G frekvensbåndene kan anvendes mere effektivt af netværksoperatører i 4G netværket.
Gradvis genbrug
Med dette i baghovedet er betegnelsen “lukning” ikke helt passende. Med tanke på, at der frigøres plads i frekvensbåndene, er “genbrug” en mere egnet betegnelse. Selv efter den officielle lukningsdato, der er annonceret af netværksoperatørerne, bliver der ikke slukket på en kontakt, der forhindrer alting i at fungere. På det tidspunkt vil kunder dog ikke længere være i stand til at benytte 3G netværket. Leverandørerne vil gradvist retrofitte netværkscellerne til nye teknologier. Så selv kort tid efter den officielle nedlukningsdato kan systemoperatører være så uheldige, at deres 3G komponenter ikke kan tilsluttes til netværket. Mere detaljeret information om datoerne skal indhentes direkte fra de specifikke netværksoperatører, da datoerne kan variere blandt leverandørerne.
Deutsche Telekom (D1 netværket) nævner allerede netværkstilgængelighed i deres generelle betingelser. Beskrivelsen af deres mobilkommunikation fastlægger, at den nævnte 3G netværksteknologi […] i Telekom’s mobilnetværk ikke længere vil være tilgængelig efter 31. december 2020 på grund af udvidelse. Der er endnu ikke noget sammenligneligt skriftligt statement om Vodafones 2D netværk. Chief Technology Officer Johan Wibergh har kun meddelt, at virksomheden planlægger en 3G lukning i 2020 og 2021. Telefónicas netværksteknologi vil have den længste support – i denne leverandørs 2019 strategiopdatering er 3G lukningen planlagt til først at finde sted ved udgangen af 2022.
Skiftet til 4G har sine fordele
Hvordan skal systemoperatører fortsætte for at forhindre afbrydelser af forbindelsen til fjerne stationer? Først skal det tjekkes, om der anvendes 3G komponenter til dataoverførsel, og om den aktuelle datahastighed egentlig er nødvendig. Faktisk kan en 2G forbindelse være tilstrækkeligt til små maskiner, der kræver en lille kommunikationsmængde. Hvis en mobil komponent giver mulighed for at forhindre tilslutning til 3G netværket, kan en simpel field test udføres for at tjekke, om systemet forbliver tilgængeligt via 2G netværket.
Selv hvis applikationen kan kommunikere med kontrolrummet via 2A, er det værd at overveje de nyere teknologier, fordi moderne IoT-netværk som LTE-Cat-NB1 i nogen tilfælde kan berettige investeringen i ny hardware på grund af de lavere tilslutningsgebyrer. Det kan endda være muligt at erstatte en kombination af en sensor, en controller, en strømforsyning og en router med en enkel pumpeapplikation med en enkelt batteridrevet IoT-komponent. I modsætning hertil tilbyder en klassisk 4G router flere valgmuligheder som for eksempel overførsel af billeder fra et overvågningskamera. Udover hardwaren skal kontrakten om mobilservices ikke tilsidesættes. Det forventes, at tyske tredjeparts leverandører som Congstar og Aldi Talk vil udvide deres servicekontrakter gennem adgang til LTE netværket; brugere bør i hvert fald forhøre sig om det på forhånd.
5G tilgængelighed i fremtiden
Selvom det meste af snakken i dag er om 5G, angår denne standard endnu ikke systemoperatører. 5G starter med et fokus på højere datahastighed (release 15). For at opnå dem vil netværkscellerne blive mindre, og den bedre dækning vil i starten blive begrænset til byområder. Kravene til mMTC (Massive Machine Type Communications) eller uRLLC (Ultra Reliable Low Latency Communications), som endnu ikke er blevet defineret, vil tidligst blive implementeret i 2021 i det næste evolutionsmæssige trin (release 16), eller er allerede dækket af de eksisterende IoT-netværk. For tiden er det ikke muligt at sige, hvornår serielle komponenter, som er egnede til industrielle applikationer, vil blive tilgængelige ved fornuftige omkostninger – ej heller hvornår 5G dækning i landområder vil blive færdig. Derfor behøver eksisterende applikationer, som ikke har behov for nye 5G funktioner, ikke at tage højde for emnet 5G i forbindelse med lukning af 3G netværket. I Danmark er vi langt fremme med 5G dækning, hvor 80% af Danmark er dækket ved nogle udbydere, og TDC oplyser, at de vil starte udfasningen i slutningen af 2022 og Tela/Telenor – som har fælles master i Danmark – at de starter udfasningen fra april 2021.
Hvad så nu?
Når alt dette er sagt, skal brugere ikke forvente pludselige afbrydelser af deres proceskommunikation. Efter de officielle datoer, som ligger ved udgangen af 2020, vil leverandørerne ikke lukke alle 3G netværk i hele Tyskland – de vil fjerne dem gradvist. Det er derfor ikke muligt at sige nøjagtigt hvornår, hvilken station skal være retrofittet til nyere teknologi. Uanset hvad skal alle systemoperatører lave en plan, som tager højde for de specifikke prioriteter for data, og om en IoT tilgang eller en klassisk LTE forbindelse er det bedste til deres applikation.
Omfattende 4G program
Phoenix Contacts produktprogram til 4G tilbyder den rigtige løsning til ethvert behov: fra simple advarsels- og koblingsopgaver og klassiske fjernkontrolapplikationer til globale services til fjernvedligeholdelse af maskiner og systemer. Da notifikationer om fejl skal være undtagelsen, anbefales det at benytte event-orienteret kommunikation, der er implementeret med TC Mobile I/O produkterne. Disse komponenter informerer kontrolrummet eller den ansatte i marken via SMS, e-mail eller app. SMS teknologi forbliver et økonomisk alternativ for små datamængder, og det vil derfor forblive en fast del af LTE netværket.
Til konstant, økonomisk dataudveksling med fjerne stationer via VPN og protokoller til fjernkontrol er komponenterne fra serien TC Router de mest velegnede. Sidst, men ikke mindst, ligger fokus med produktserierne TC Cloud Client og TC mGuard på fjernvedligeholdelse af faciliteter til maskinbygning, som konstant bliver mere og mere automatiseret. Udover mere service fra maskinbyggernes eksperter kræver disse applikationer regelmæssige softwareopdateringer på grund af øgede sikkerhedskrav (IEC 62442 eller ISO/IEC 27001). Til disse formål skal IT-netværk hos virksomheder inden for maskinbygning og drift være sikkert forbundne, og de mange globale VPN-forbindelser skal håndteres.
Læs mere om løsninger inden for industriel kommunikationsteknik.
