Wtorek, 13 marzec 2018

Komunikacja bezprzewodowa. Raport z rynku

Branża przemysłowa, choć przez długi czas niechętnie korzystała z technologii bezprzewodowych, używa ich dzisiaj w coraz większej liczbie aplikacji. Obejmuje to wymianę danych na niewielkie odległości - pomiędzy maszynami czy w obrębie hal produkcyjnych, jak też transmisję informacji w systemach rozproszonych. W tych ostatnich korzysta się sieci komórkowych, w tym popularyzujących wersji typu Narrow Band, a także "nieśmiertelnych" radiomodemów. Przemysł używa ponadto wielu rozwiązań specjalistycznych, w efekcie czego również rynek po stronie standardów i dostawców ma charakter rozproszony.

Komunikacja bezprzewodowa. Raport z rynku

OD ISM DO GSM

Rys. 1. Najpopularniejsze rodzaje, najszybciej rozwijające się grupy technologii w obszarze przemysłowej komunikacji bezprzewodowej

W aplikacjach profesjonalnych, w tym w przemyśle, wykorzystywane są różne technologie komunikacyjne. Cechują się one odmiennymi parametrami w zakresie przepustowości, zasięgu, niezawodności oraz kosztów wdrożenia.

Ich tradycyjna klasyfikacja obejmuje podział bazujący na maksymalnej odległości transmisji. W przypadku wymiany danych krótkie dystanse dominuje komunikacja ISM (Industrial, Scientific, Medical). Obejmuje to standardy takie Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth oraz technologie specjalizowane. Te ostatnie wypracowane zostały głównie przez firmy oraz konsorcja branżowe.

Jeżeli chodzi o transmisję na duże odległości, to dominują tutaj sieci komórkowe (od 2G od 4G), a także stosowana jest komunikacja radiomodemowa. W przypadku sieci WAN popularyzują się również rozwiązania takie LoRA czy, w ograniczonym zakresie, WiMAX.

Jako że na tematy technologii komunikacyjnych pisaliśmy już wielokrotnie, w szczególności w publikowanych dawniej raportach, stąd też osoby zainteresowane szczegółami dotyczącymi omawianych sieci odsyłamy do poprzednich wywiadów: styczeń 2016 - Komunikacja bezprzewodowa oraz maj 2014 - Komunikacja bezprzewodowa w przemyśle.

Spoglądając na bieżące wyniki dotyczące popularności i rozwoju technologii komunikacji bezprzewodowej (rys. 1), można zauważyć, że pomimo ewolucji omawianego obszaru i rynku z nim związanego, wykorzystanie poszczególnych grup urządzeń niewiele się zmienia. Wi-Fi oraz GSM to technologie w przemyśle dominujące, popularne są też inne poza Wi-Fi rodzaje komunikacji ISM.

Oferta czołowych producentów urządzeń bezprzewodowych

Co również ciekawe - radiomodemy, w przypadku których już wielokrotnie zapowiadany był koniec spowodowany przez sieci komórkowe, cały czas są z powodzeniem stosowane. Ich udział w rynku jest wprawdzie niewielki, ale utrzymuje się na w miarę stałym poziomie.

RYNEK BRANŻOWY

Rys. 2. Ocena sytuacji na rynku

Sektor dystrybucji urządzeń bezprzewodowych i powiązana z nim branża usługowa to konkurencyjne obszary rynku, ale jednocześnie też pozytywnie oceniane pod względem sytuacji biznesowej. Badania tej ostatniej przeprowadzamy regularnie od ponad dekady i w tym czasie na rynku miały miejsce różne zmiany - zarówno gospodarcze (dekoniunktura i okres niezłych wzrostów), jak też zmiany w zakresie dostępności technologii, a przede wszystkim - eksplozja wykorzystania konsumenckich urządzeń mobilnych.

W obecnej dekadzie koniunktura na omawianym rynku była bardzo dobra - tak w każdym razie oceniali ją lokalni dostawcy (patrz rys. 2). Wyniki uzyskane w 2018 roku to: 16% "bardzo dobra", 78% "dobra" i jedynie kilka procent "słaba", co jest podobne do rezultatów sprzed sześciu lat. Warto dodać, że zdaniem 3 na 4 respondentów również obecne zmiany koniunktury są pozytywne (patrz rys. 3).

Rys. 3.

Jak wygląda omawiana branża pod względem wartości? Tego typu ocena jest o tyle trudna, że mówimy tu o agregacie wielu technologii, a także o wielu rynkach końcowych. W efekcie porównywanie szacunków pochodzących od przedstawicieli różnych firm (które de facto obsługują różniące się od siebie obszary rynku) obarczone jest błędami. Podawane poniżej liczby prosimy zatem traktować jedynie jako przybliżenie.

W przypadku urządzeń ISM uśredniona wartość rynku (tj. wartość rocznej sprzedaży w Polsce) wyniosła 35-45 mln zł. Jest to więcej niż w latach poprzednich (22 mln zł dwa lata temu i 30 mln zł w przypadku badań z 2014 roku). Jeżeli chodzi zaś o urządzenia do transmisji danych w sieciach komórkowych, to tutaj średnia wyniosła 70-80 mln zł (przy dużej rozbieżności odpowiedzi, tj. od 10 do 500 mln zł). Dwa i cztery lata temu podobne szacunki wynosiły 40-50 mln zł.

(NIE ZAWSZE) BEZPRZEWODOWY PRZEMYSŁ

Rys. 4. Najpopularniejsze zastosowania przemysłowych urządzeń do komunikacji bezprzewodowej

W przypadku popularnych urządzeń konsumenckich transmisja danych przez Wi-Fi czy Bluetootha jest od lat standardem i wydawałoby się, że trend cyfryzacji oraz bezprzewodowości będzie szybko zmieniał również przemysł. Owszem, zmienił on naszą branżę, ale nie we wszystkich jej obszarach - w bardzo wielu cały czas dominują bowiem sieci przewodowe i trudno spodziewać się tutaj rewolucji.

Przykładem mogą być zastosowania maszynowe, gdzie wymagana jest niezawodna transmisja dużych ilości danych - szczególnie gdy maszyny pracują w linii technologicznej i muszą komunikować się z systemem nadrzędnym oraz innymi urządzeniami.

W tym przypadku transmisja bezprzewodowa może być wykorzystywana co najwyżej na potrzeby zdalnego nadzoru czy teleserwisu ze strony dostawcy. Innym z przykładów są systemy wymagające wysokiej niezawodności i zapewniania bezpieczeństwa. W ich przypadku ciągle preferowane jest wykorzystanie połączeń przewodowych.

Rys. 5. Główni odbiorcy urządzeń opisywanych w raporcie

Gdzie używane są w takim razie rozwiązania bezprzewodowe? Statystykę ich najpopularniejszych zastosowań w przemyśle przedstawiono na rys. 4 oraz, w przypadku grupy modułów M2M, w dalszej części raportu na rys. 6.

Aplikacje M2M i komunikacja bezprzewodowa to przede wszystkim: monitoring oraz diagnostyka, telemetria i zdalna kontrola. Dotyczy to m.in. sterowania pracą urządzeń i systemów, zdalnego nadzoru procesów, przesyłania danych z instalacji oraz odczytu parametrów urządzeń.

O ile w przypadku tych pierwszych mówimy przede wszystkim o maszynach i instalacjach technologicznych, o tyle zdalne odczyty związane są z aplikacjami takimi jak choćby smart metering (odczyt liczników mediów, itp.). Popularnym zastosowaniem, szczególnie sieci GSM, jest zdalny dostęp do urządzeń w celu ich kontroli i serwisowania w razie niepoprawnej pracy.

Komunikacja bezprzewodowa wykorzystywana jest w aplikacjach alarmowych i bezpieczeństwa w różnych branżach, ważnym obszarem jej użycia jest też ten związany z transportem i logistyką. Na wymienionych rysunkach zaprezentowano jeszcze dwie istotne kategorie, które dotyczą energetyki (dystrybucja, monitorowanie obiektów), a także branży wodociągowo-kanalizacyjnej (oczyszczalnie ścieków, systemy uzdatnianie wody, sieci przesyłowe).

Rys. 6. Najpopularniejsze zastosowania modułów M2M w przemyśle

Ten podział, tj. branżowy, jest inny niż wcześniejszy (aplikacyjny), przy czym można uznać, że te dwie kategorie częściowo nachodzą na siebie. Jako mniej istotne zastosowania - z perspektywy firm obsługujących przemysł - wskazano te dotyczące handlu, aplikacji w punktach informacyjnych i sprzedażowych.

Warto zauważyć, że najczęstszymi odbiorcami przemysłowych urządzeń do komunikacji bezprzewodowej są integratorzy systemów i klienci końcowi. Trzecie miejsce (patrz rys. 5) zajęli producenci maszyn i urządzeń, przy czym liczby głosów oddane na każdą z kategorii były do siebie zbliżone. To ostatnie stanowi różnicę w stosunku do stanu z poprzednich lat, kiedy dominowali integratorzy, zaś różnice były większe.

CZEGO SZUKAJĄ KLIENCI?

Rys. 7. Najważniejsze dla polskich klientów cechy przemysłowych urządzeń bezprzewodowych; wartości procentowe dotyczą bieżącego badania

Pomimo różnorodności dostępnych na rynku rozwiązań komunikacyjnych, ogólne wymagania odbiorców co do parametrów, cech produktów oraz systemów komunikacji bezprzewodowej są podobne i jednocześnie relatywnie stałe w czasie (patrz rys. 7). Integratorzy oraz użytkownicy zwracają uwagę przede wszystkim na ceny urządzeń (ich zakupu oraz użytkowania), zasięg transmisji, a także interfejsy komunikacyjne, łatwość obsługi, markę dostawcy oraz cechy środowiskowe (np. stopień ochrony).

Ciekawym wynikiem statystyki jest to, że dopiero na siódmym miejscu, tj. za wszystkimi powyżej wymienionymi, sklasyfikowana została przepustowość, czyli szybkość transmisji. Można sądzić, że bierze się to głównie z tego, że w wielu zastosowaniach (np. w sieciach czujnikowych, telemetrycznych) duża przepustowość nie jest parametrem krytycznym.

Ważniejsza staje się niezawodność, odporność na warunki środowiskowe czy różne czynniki zakłócające. Często liczy się też długi czas pracy z wykorzystaniem zasilania bateryjnego, co wymusza redukcję prędkości transmisji.

Przykładowe urządzenia GSM

Z drugiej strony istnieje też grupa aplikacji wymagających większych przepustowości - takimi są przykładowo bezprzewodowe systemy monitoringu wideo czy dostarczania informacji multimedialnych w pojazdach.

Częstą sytuacją jest też konieczność zaoferowania odbiorcy kompletnego, specjalizowanego rozwiązania. Takim może być przykładowo bezprzewodowy, rozproszony terytorialnie układ pomiarowy zastępujący szereg tradycyjnych urządzeń połączonych przewodowo. Patrząc ze strony dostawcy, taka aplikacja pozwala też na zarobek na usługach i zaoferowanie wartości dodanej do produktów.

Paweł Gogolok

Turck

  • Jakie rozwiązania komunikacyjne są popularne w przemyśle? W którym kierunku rozwija się ten obszar?

Klienci coraz częściej szukają rozwiązań stricte dostosowanych do wymagań Przemysłu 4.0. Jednym z najpopularniejszych rodzajów komunikacji ISM jest w dalszym ciągu Wi-Fi, jednak coraz bardziej na popularności zyskują również indywidualne protokoły, takie jak np. technologia SureCross.

Polski rynek na systemy bezprzewodowe rozwija się bardzo prężnie. Tworzonych jest coraz więcej przeróżnych aplikacji w wielu różnych sektorach. Wszystko podąża w kierunku tworzenia sieci wireless z duchem IIoT, gdzie jednym z wymagań jest zbieranie danych, które są kluczowe w dzisiejszym usprawnianiu procesów np. produkcyjnych, transportowych.

  • Jakiego rodzaju wsparcia wymagają klienci korzystający z rozwiązań bezprzewodowych?

Klienci przede wszystkim szukają kompleksowych rozwiązań. Oczekują pełnego wsparcia w zakresie doboru produktów i akcesoriów takich jak np. zestawy antenowe. Dobrą praktyką dla każdej nowej aplikacji komunikacji radiowej jest przede wszystkim przeprowadzenie testów w przyszłym środowisku pracy. Oczywiście wiąże się to z dokładnym określeniem warunków brzegowych aplikacji. W efekcie jednak daje to użytkownikowi pewien komfort i pewność, że system sprawdzi się w danym otoczeniu.

NOWOŚCI W BRANŻY

Przykładowe urządzenia Wi-Fi

Jeżeli chodzi o nowości wymieniane przez respondentów i główne ich zdaniem trendy w branży, to pojawiały się tu wskazania dotyczące praktycznie każdego z rodzaju sieci. W przypadku transmisji danych na duże odległości, o ile kilka lat temu najczęściej wymienianą nowością było LTE, o tyle tym razem pojawiła się grupa wskazań dotyczących 5G.

Z sieciami nowej generacji wiązane są duże nadzieje względu na szybko rosnące potrzeby w zakresie przepustowości (choć często nieuzasadnione aplikacyjnie, jeżeli chodzi o przemysł).

W przypadku sieci WAN wielokrotnie wymieniane były rozwiązania typu Narrow Band (NB, NB IoT). Takim jest LoRa (Long Range) - sieć w standardzie LPWAN (Low Power Wide Area Network), która w odróżnieniu od wersji 2G, 3G czy 4G cechuje się mniejszą przepustowością, ale za to lepszymi parametrami (odporność na zaburzenia, zasięg, zużycie energii). Co ciekawe nikt nie wymienił konkurencyjnej do LoRa sieci Sigfox (można wnioskować, że powodem jest konieczność licencjonowania tej ostatniej). W przypadku LTE pojawiały się zaś wskazania LTE cat. M1 oraz LTE cat. NB1.

Co ciekawe, Internet Rzeczy jako taki wymieniony został jedynie 3-4 razy. Można sądzić, że po okresie fascynacji hasłem IoT i projekcji związanych z przyszłą wartością tego rynku, przestał on być uniwersalnym terminem definiującym przyszłość, a stał się raczej obszarem wdrożeń i codziennej działalności wielu firm. Częściej od niego wymieniane było natomiast tym razem hasło "Przemysł 4.0".

Jeżeli chodzi o nowości w zakresie komunikacji na niewielkie odległości, to wskazywano tutaj standardy takie jak 802.11ac, 802.11ad czy 802.11ah oraz generalnie implementację coraz większej liczby urządzeń przemysłowych w zakładach produkcyjnych, w tym na potrzeby utrzymania ruchu. W przemyśle cały czas rośnie wykorzystanie komunikacji Bluetooth (z urządzeniami, czujnikami), wśród nowości wymieniana była też możliwość wykorzystania komunikacji radiowej w obwodach bezpieczeństwa zgodnych z SIL3.

Respondenci zwracali ponadto uwagę na dostępność uniwersalnych urządzeń (modułów) komunikacyjnych, które mogą obsługiwać zarówno transmisję GSM, jak i Wi-Fi, Bluetooth oraz inne rodzaje komunikacji ISM. Jako ogólne trendy wskazywano wreszcie zwiększanie bezpieczeństwa oraz prędkości transmisji danych.

Prezentacje firmowe

Polecane

Nowe produkty