La telefonía celular tradicionalmente no ha sido una buena opción para la minería

Para los mineros, la telefonía celular ha presentado desafíos en términos de accesibilidad a las redes y confiabilidad de misión crítica. Es por eso que la telefonía celular por sí sola no ha sido una opción ideal para la minería. Por lo tanto, la industria ha dependido principalmente de Wi-Fi para la comunicación inalámbrica de datos.

Las primeras cuatro generaciones de redes celulares se diseñaron esencialmente teniendo en cuenta el mercado de consumo. En su mayor parte, los consumidores acceden a las redes con sus teléfonos y descargan datos en áreas con acceso sin obstáculos a muchas torres y antenas de telefonía celular.

Con la llegada de 5G, las redes celulares se están volviendo más robustas y más adecuadas para los casos de uso industrial. Para comprender las diferencias entre 4G y 5G, y las ventajas y desventajas de cada tecnología, es necesario establecer algunos principios básicos, que abordamos a continuación.

Entender la diferencia entre 4G y LTE

4G es la cuarta generación de tecnología de red móvil (celular) que se volvió comercialmente viable por primera vez en 2010. 4G fue un gran avance con respecto a la tercera generación (3G) anterior en términos de ancho de banda, latencia y confiabilidad de la red.

Entonces, ¿cuál es exactamente la diferencia entre 4G y LTE? La confusión que rodea a 4G, LTE y LTE+ es que estos términos definen los requisitos mínimos del servicio, pero no cómo se entregan esos requisitos. Mobile WiMAX y EV_DO son dos ejemplos de estándares operativos alternativos para tecnologías 4G que cumplen con los requisitos de servicio establecidos.

LTE es el estándar operativo más común para tecnologías 4G, según lo define el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP). En 2011, la versión 10 de 3GPP definió los criterios para LTE+ (o LTE Advanced; LTE-A), que se convirtió en el estándar global dominante y sentó las bases para la evolución a 5G.

5G abre nuevas posibilidades para casos de uso de minería

5G utiliza el mismo espectro de radio e infraestructura de red que 4G, con la adición de espectro de frecuencia más alta y tecnologías de transmisión. Estas incorporaciones aumentan la capacidad de la red y pueden ofrecer velocidades hasta 100 veces más rápidas que las redes 4G.

En lo que respecta al funcionamiento de la red, el núcleo 5G (o el "cerebro" de la red) utiliza una arquitectura basada en API, en contraste con la arquitectura basada en IP utilizada en 4G. La arquitectura virtualizada de 5G tiene el potencial de admitir casos de uso industrial críticos en el tiempo, incluido el funcionamiento autónomo de máquinas y el posicionamiento preciso de la ubicación de los dispositivos conectados.

Invertir en una solución a prueba de futuro requiere un enfoque equilibrado

En general, su red inalámbrica durará entre cinco y siete años si está bien instalada y la selección de productos es sólida. Tenemos clientes con redes que tienen más de 10 años, pero esos sitios han tenido un aumento mínimo en las necesidades. En esos casos, la red aún puede satisfacer sus necesidades, aunque sea relativamente antigua.

La vida útil de su red depende del desgaste que enfrentará la infraestructura de red, las necesidades cambiantes de capacidad y la introducción de nuevas tecnologías de red. El primer punto se explica por sí solo.

Si su infraestructura está instalada cerca del frente de una mina subterránea, es más propensa a sufrir daños, lo que afecta directamente la vida útil potencial. Si decide agregar más equipos autónomos y operados de forma remota, su mayor necesidad de capacidad de datos podría requerir una actualización de la red. Finalmente, a medida que las tecnologías de red se vuelven más accesibles y asequibles, y se introducen nuevos productos, es posible que desee actualizar la red para aprovechar esas nuevas posibilidades.

Si bien su primer impulso puede ser obtener la red más reciente y mejor, debe comprender que los casos de uso de minería del mundo real que pueden explotar completamente el 5G y la tecnología que permite aún se encuentran en un estado emergente. También debe tener en cuenta que con las nuevas tecnologías vienen nuevos desafíos, especialmente en términos de mantenimiento y operación.

Después de estar disponibles comercialmente por primera vez en 2001, la mayoría de los principales operadores de red finalizaron la eliminación gradual (o desaparición) de las redes 3G en 2022. Con base en la vida útil de 3G, podemos estimar que las redes 4G seguirán estando disponibles y serán comercialmente viables hasta al menos 2030. Esto significa que 4G existirá junto con generaciones posteriores de redes (5G y posteriores), lo que hará que 4G sea comercialmente viable durante los próximos años.

Las futuras generaciones de celulares solo proporcionarán mejoras incrementales

El organismo de normalización internacional 3GPP ya está planeando redes 6G. Pero los avances de 6G y las generaciones posteriores probablemente serán menos dramáticos que los cambios que vinieron con la llegada de LTE y 5G. Esto se debe a que existen límites físicos en la capacidad y el ancho de banda de cualquier medio, ya sea un cable de cobre o una red de radio.

Publicado por primera vez en 1948, el teorema de Shannon-Hartley (o Ley de Shannon) define el límite superior de la velocidad a la que se pueden transmitir datos a través de cualquier canal de comunicaciones sin error. A medida que la tecnología celular continúa avanzando, nos acercamos a ese límite máximo.

En comparación con 4G, 5G utiliza un rango más amplio de frecuencias, más antenas y esquemas de modulación de orden superior para ofrecer una mayor capacidad de red y velocidades de datos más rápidas. Con el tiempo, se alcanzarán los límites de la red según lo definido por la Ley de Shannon. Eso significa que las redes celulares futuras solo pueden ser tan poderosas, por lo que no se perderá mucho si se apega a la tecnología 4G y 5G durante muchos años más.

Las soluciones de red híbridas suelen ser la mejor opción para los mineros

Para la mayoría, la mejor solución será una híbrida, que podría incluir tecnologías como LTE, Wi-Fi, malla, Bluetooth, tecnologías celulares de área amplia de baja potencia (LPWA) como IoT de banda estrecha (Nb-IoT) y LTE Machine (LTE-M), según los requisitos de su aplicación. Los satélites también están surgiendo como un ingrediente viable en esa receta.

Una solución híbrida puede utilizar la telefonía celular para grandes áreas de cobertura y, al mismo tiempo, aprovechar otras tecnologías para llenar los vacíos. Cuando se trata de penetrar áreas de difícil acceso, como bajo tierra, en sus minas y detrás de los vertederos, puede reforzar la red celular con algo como Rajant Instamesh, que es una tecnología simple, ágil y flexible que puede conectarse de forma inalámbrica entre máquinas para cubrir esas áreas.

Las redes híbridas se están volviendo más comunes con las implementaciones celulares porque puede obtener más, puede hacer más y es más simple. Es una hermosa manera de aprovechar las fortalezas de tecnologías completamente diferentes y usarlas para los trabajos que cada una hace mejor.

Entonces, la respuesta a la pregunta: ¿es 5G mejor que 4G para la minería? Eso realmente depende de cada negocio y sitio minero individual. Con una comprensión práctica de la tecnología celular, sus necesidades actuales y su hoja de ruta para los próximos cinco a siete años, puede construir una solución de red a prueba de futuro que esté lista para la digitalización y la automatización.

La adopción de 5G puede presentar una serie de desafíos para los mineros

Incluso con mayor capacidad, mayor rendimiento y menor latencia, 5G aún presenta a los mineros una serie de desafíos. El primero de ellos es simplemente acceder a la infraestructura pública en áreas remotas.

Cuando se trata de construir redes celulares privadas, se deben abordar los costos, las licencias y la disponibilidad de ancho de banda. También se deben abordar los problemas relacionados con la adaptación de las redes para los sitios mineros que cambian constantemente y garantizar la cobertura en áreas de difícil acceso, especialmente subterráneas.

Más allá del acceso a la red, las antenas y otro hardware de red a menudo carecen de la durabilidad para lidiar con las duras condiciones de la minería. Lidiar con la operación, el mantenimiento y la conservación de las redes celulares requiere conocimientos técnicos de los que muchas operaciones carecen internamente.

Finalmente, la mayoría de las operaciones mineras aún no cuentan con vehículos, máquinas y sistemas para aprovechar todo el potencial de las redes 5G. Con todo eso en mente, los mineros deben adoptar un enfoque pragmático para invertir en una solución de red a prueba de futuro.

Encontrar la solución de red adecuada para su mina

Las redes de telecomunicaciones son la columna vertebral de la digitalización y la automatización. Su elección de tecnologías de telecomunicaciones desempeñará un papel crucial para hacer realidad sus aspiraciones de modernizar su mina y aumentar la seguridad, la eficiencia y la productividad.

Para apoyar a los mineros con todos los aspectos de la gestión de una red inalámbrica, Epiroc ha invertido en la expansión tanto de nuestra cartera de soluciones como de nuestra experiencia interna en los últimos años. Esto incluye ofrecer una solución de red como servicio que permite a los mineros aprovechar los beneficios de la conectividad sin tener que preocuparse por las capacidades, la capacidad o la codificación.

Fuente: https://www.epiroc.com/en-us/newsroom/2024/5g-better-and-why