5Gが製造業を革命する：速度、信頼性、リアルタイム接続性

プライベート5Gネットワークは、データ速度、信頼性、低遅延などを提供し、革新的なデータ駆動型製造アプリケーションを可能にするパーベイシブなデバイス接続を実現します。

なぜ製造業に5Gか

インダストリアルEthernetは多くの製造現場で運用インフラのバックボーンです。通常最大100Mbpsのデータ速度で動作し、決定論とリアルタイム制御を提供するプロトコルを実装しています。

有線Ethernetネットワークの設置がコスト面や実現性で困難な場合、Wi-Fiと3G/4Gワイヤレス技術が次善の選択肢となります。これら「配線困難」ユースケースには、自律移動ロボット（AMR）、トラックフリート、広大な地理的カバレッジを持つ産業プラントが含まれます。

インダストリー4.0では、エッジデバイスから生成される大量のセンサーデータが収集・蓄積・処理され、AIによりリアルタイムで産業プレミス（インダストリアルエッジ）で処理されるなど、運用データの活用が根本的に変わります。プライベート5Gネットワークは、特にビデオデータを生成するデバイスにおいて、この分散コンピュートパラダイムの鍵となる可能性があります。5Gは最大20Gbpsのデータ速度と、4G比で改善されたセキュリティ、データレート、遅延、デバイス密度、信頼性、決定論を提供するためです。

5Gを含むワイヤレス技術は、新しいネットワーク接続を迅速に設置する柔軟性を与えることで、メーカーの俊敏性も高めます。工場でより高速・柔軟なネットワークの必要性を認識するにつれ、レガシーインダストリアルEthernetネットワークの一部または全てを将来的に5Gネットワークに置き換える判断をするかもしれません。

産業環境における5Gユースケース

カメラ、アクチュエーター、ロボット、機械、ディスプレイスクリーンなど多くのリモート/モバイルデバイスが高速・信頼性の高い接続を必要とします。グリーンフィールド展開では、5Gがより低い導入コストで広いカバレッジエリアをサポートし、より高い移動性と柔軟性を提供することで、有線ネットワークに取って代わる可能性があります。以下は産業環境で5Gが運用プロセスを改善する例です。

自動搬送車（AGV）： より速いルート、渋滞と衝突の減少

• 事前定義レーン沿いの移動から、AIとM2M通信による経路最適化と衝突回避へ移行

部品・製品ピッキング： 倉庫とフルフィルメントセンターでのより効率的・正確なピッキング

• 部品の固定位置・姿勢必須から、AIベースビジョンシステムによる多様な位置・姿勢の部品検出へ移行

危険区域での作業員監視： 安全性向上と危機回避

• 制限区域/危険区域の電子的監視不在から、AIベースビジョンシステムによる安全プロトコル逸脱や差し迫った危険のアラートへ移行

設備修理： リモート協業によるより迅速・低コストな修理

• 視覚サポートなしの修理支援（現地専門技術者必須）から、ARによるオフサイト専門家の非専門技術者支援へ移行

製造業を支えるよう設計された5Gの能力

• 5G仕様に組み込まれたセキュリティ： プライベート5Gネットワーク
• 超高精細ストリーミング： 最大20Gbpsのデータレート
• リアルタイム制御： 1ミリ秒以下の遅延
• より多くのコントローラーとセンサーをサポート： 高度アンテナ技術による高密度
• 故障ポイントの削減： デバイス間通信の冗長性
• より高い決定論とデータプライバシー： 5Gネットワークを複数の仮想ネットワークに分割

5Gは、以前はハードワイヤードネットワークでしか対応できなかった厳格なパフォーマンス目標への技術的アップグレードを可能にします。

5Gプライベートネットワークがセキュリティと決定論を強化

メーカーはパブリック5Gネットワークを利用できますが、多くは高度に安全で決定論的な接続を提供するプライベート5Gネットワークを選択するでしょう。プライベート5Gネットワークはミッドバンド5G周波数を活用し、高いキャパシティと運用制御を提供してネットワークパフォーマンスと遅延要件を満たします。プライベート5Gネットワークは所有者の専有財産であり、排他的なネットワークアクセスを与えることで、より高いデータ保護とプライバシーを保証します。

5Gと決定論的パフォーマンス

Release 16では、以下の2つのキー技術により必要なネットワークパフォーマンスを提供できます：

• 5G上のTime-Sensitive Networking（TSN）： 時間同期とトラフィックスケジューリングを用いてメッセージ配信時間を保証。デバイスをネットワーク上で精密に同期させ、現在一般的な信号ベースの同期手法を不要にします。
• 5G Ultra-Reliable Low-Latency Communication（URLLC）： 低遅延と高信頼性を含む様々なトラフィック要件に基づきデータ配信を最適化。

5Gとインダストリー4.0

インダストリー4.0への道のりは、産業プロセスに不可欠な全デバイスへの接続を必要とします。5Gは配線困難なデバイスへの接続の鍵となり、将来的には主要産業ネットワークになる可能性があります。

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