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Implantar redes 5G privadas no Azure

  • Artigo

A quarta revolução industrial, muitas vezes chamada de como Indústria 4.0, já está acontecendo. A Indústria 4.0 traz consigo aplicações industriais modernas que mudarão a forma como as empresas operam. Esses aplicativos melhoraram o poder de processamento e a conectividade. Eles coletam e processam dados de toda a organização para ajudar as empresas a operar de forma mais estratégica e eficiente. À medida que as empresas crescem, elas precisam de soluções que possam lidar com essas cargas de trabalho.

Para atender a esses requisitos, as empresas modernas precisam de redes 5G privadas e soluções de computação de borda acesso múltiplo (MEC). As redes LTE/5G privadas oferecem às empresas a velocidade, a segurança, a mobilidade e a qualidade de serviço de que precisam para processar dados de forma eficiente. A computação de borda oferece suporte a aplicativos industriais sensíveis à latência e localização de dados e permite que dados sensíveis ao tempo sejam processados rapidamente na borda.

Alguns desafios precisam ser enfrentados antes que as empresas possam perceber os benefícios das redes LTE/5G privadas. Esses desafios incluem reduzir a complexidade operacional e de engenharia, garantir visibilidade de ponta a ponta para empresas de vários locais, fornecer segurança de acesso e melhorar a entrega de soluções automatizadas baseadas em software.

Para enfrentar esses desafios, a Microsoft introduziu uma abordagem que combina serviços gerenciados do Azure, incluindo uma plataforma e serviços de rede junto com um ecossistema de ISV de rádio e aplicativo. A solução é um serviço de rede 5G privado totalmente integrado que foi criado para empresas. Uma lista crescente de operadoras móveis e provedores de serviços gerenciados fornecem e gerenciam esses serviços. A solução combina o Azure, Gerenciador de Funções de Rede do Azure, Azure Arc, Azure Stack Edge, Serviço de Kubernetes do Azure e Azure Private 5G Core. Esses serviços são todos gerenciados e orquestrados a partir da nuvem do Azure.

Essa abordagem abrange a complexidade e os desafios de custo enfrentados por integradores de sistemas e empresas. Ele permite que as empresas implantem redes 5G privadas de alto desempenho e segurança aprimorada que podem impulsionar a adoção de aplicações industriais modernas.

Esta é a primeira parte de dois artigos que explicam como os integradores de sistemas e operadores podem criar redes privadas para empresas usando os serviços do Azure. Essas redes aproveitam os benefícios de uma nuvem de hiperescala e arquitetura MEC integrada para reduzir CapEx e OpEx, impulsionar a inovação e abrir novas oportunidades de receita.

Redes privadas aprimoradas pelo 5G

As redes privadas aprimoradas pelo 5G estão transformando os serviços de telecomunicações. Os principais recursos de rádio e núcleo do 5G permitem a escala densa e a entrega de banda larga móvel aprimorada (eMBB), comunicações ultraconfiáveis de baixa latência (URLLC) e comunicações massivas do tipo máquina (mMTC). Isso permite que as operadoras ofereçam novos serviços orientados aos desenvolvedores de aplicações industriais de alto desempenho e possibilitem a introdução de novos modelos comerciais.

As ofertas baseadas no consumidor, como voz, texto, dados e vídeo, continuarão sendo parte integrante do portfólio de serviços das operadoras de telecomunicações. No entanto, novas ofertas corporativas, como redes privadas LTE/5G para robótica, IA de vídeo, IoT em larga escala para aplicativos de gêmeos digitais e experiências de realidade aumentada com dispositivos como o HoloLens criarão novas oportunidades de receita para as operadoras. Para fornecer esses serviços, as operadoras de telecomunicações precisam ir além da arquitetura de rede de telecomunicações tradicional e usar mais diretamente a nuvem de hiperescala e o MEC.

Vários fatores motivam a implementação de redes móveis corporativas privadas:

  • As limitações de escala e alcance dos atuais sistemas sem fio na construção
  • A quantidade crescente de dados e vídeos gerados
  • O aumento da necessidade de níveis mais elevados de mobilidade e segurança e a demanda por processamento de dados em tempo real

A combinação de 5G, MEC e nuvem possibilita criar redes sem fio privadas que são rápidas, altamente seguras e escaláveis, e podem aproveitar os aplicativos para análise executados na borda distante, na nuvem ou em locais híbridos.

Aqui estão alguns dos casos de uso do setor que as redes 5G privadas podem ajudar a fornecer:

Diagram showing industry use cases that are powered by private 5G networks.

As redes 5G privadas representam um forte caso de uso para os serviços corporativos 5G porque esses recursos sustentarão os serviços mais sofisticados, como espaços inteligentes e aplicativos da Indústria 4.0. No entanto, apesar das vantagens de uma rede privada 5G, os desafios permanecem para operadoras e empresas. O maior desafio é a complexidade de implantar e gerenciar uma rede 5G em um ambiente corporativo. As redes 5G envolvem considerações que estão fora do conjunto tradicional de habilidades corporativas, desde o design de radiofrequência (RF) até as arquiteturas de núcleo móvel 5G. Além disso, as operadoras de telecomunicações podem não ter o portfólio de tecnologia ou a pegada mínima necessária para implantar redes 5G de forma econômica e computação de borda gerenciada em nuvem em um ambiente corporativo.

A Microsoft propõe uma abordagem simplificada de MEC como serviço que combina uma plataforma de nuvem de hiperescala global com componentes de rede, como um núcleo autônomo 5G nativo da nuvem que alimenta um conjunto de aplicativos em nuvem. Essa abordagem permite que as empresas coletem dados de suas redes e processem com eficiência dados sensíveis a atrasos na borda e ainda aproveitem a capacidade de processar grandes quantidades de dados no Azure.

Benefícios das redes 5G privadas

A chegada do 4G e o acesso a espectros compartilhados como o CBRS em regiões geográficas limitadas mudaram a economia da rede 5G privada. Essa mudança ocorreu porque permitiu que as empresas implantassem e experimentassem usando redes celulares privadas dedicadas que usam tecnologia de pequenas células e funções de rede virtualizadas. 5G RAN e otimizações de núcleo fornecem um conjunto mais avançado de recursos, incluindo velocidades mais rápidas, latência ultrabaixa, métodos de segurança e eficiência de custos. Essas características do 5G são críticas em setores como manufatura e transporte, onde os desafios da cobertura geográfica e o uso crescente de aplicativos de IoT exigem características de rede aprimoradas.

Vários setores verticais podem se beneficiar dessas mesmas características, conforme descrito nas seções a seguir.

Cobertura confiável

Muitos aplicativos industriais e corporativos exigem conectividade que excede as limitações de cobertura das tecnologias com fio e Wi-Fi que são comuns em ambientes de Tecnologia Operacional. O uso de espectro dedicado pelos rádios 4G e 5G para limitar a interferência dinâmica e aumentar a potência de transmissão, e os recursos de mobilidade inerentes, fornecem alto desempenho, alta capacidade e conectividade sem fio econômica em grandes locais. Esses locais incluem aeroportos, portos marítimos, minas a céu aberto, centros de distribuição, campi e canteiros de obras. A flexibilidade para usar diferentes opções de espectro otimiza a cobertura e as taxas de dados para casos de uso internos e externos.

Taxa de transferência mais alta

A tecnologia 4G pode fornecer a taxa de transferência exigida por muitas aplicações de rede privada. Mas o 5G pode entregar de 10 a 20 vezes a taxa de transferência do 4G, o que expande a gama de aplicações que podem ser suportadas sem fio. As próximas opções de espectro, como ondas milimétricas, podem ser implantadas para uso interno para otimizar a maior densidade de dispositivos, mesmo quando eles são distribuídos em ambientes de RF barulhentos. Isso resulta em uma rede escalável.

Baixa latência

As redes 5G fornecem latência que é uma ordem de magnitude menor do que a das redes 4G. A baixa latência é importante para aplicações sensíveis ao tempo, como sistemas de controle robóticos, que normalmente têm orçamentos de latência de ida e volta de 10 ms ou menos. As redes 5G que têm aplicativos implantados em instalações de computação de borda locais podem suportar confortavelmente esses requisitos de latência.

Suporte a acesso determinístico

O rádio 5G, por padrão, suporta acesso determinístico. Esse design coloca um limite superior garantido de latência e variação, o que é importante para muitos tipos de aplicação. Nesta categoria, o 5G está muito mais próximo do desempenho da Ethernet cabeada. Por causa do 5G, aplicativos que antes exigiam conexões com fio agora podem ser desconectados.

Localização e privacidade de dados

Ao usar redes corporativas tradicionais, as empresas podem efetivamente limitar a exposição de dados a regiões específicas cercadas geograficamente. Com a adoção generalizada de tecnologias sem fio, no entanto, a capacidade de limitar a exposição a dados veio ao preço de restringir o acesso. As redes 5G privadas, combinadas com a computação de borda, podem fornecer melhor visibilidade e controle sobre onde os dados são acessados e processados. Essa visibilidade e controle oferecem à empresa um nível muito mais alto de soberania de dados. As redes 5G privadas e a computação de borda permitem que informações altamente sensíveis sejam mantidas com maior segurança localmente e não expostas, mesmo para a operadora, por meio de conexões de rede externas.

Simplicidade operacional

As operadoras se deparam com a implementação de múltiplas versões da tecnologia de rede, juntamente com controle de acesso e outras funções de segurança com base na necessidade de acesso com fio, Wi-Fi e, cada vez mais, banda larga móvel aos recursos corporativos. As redes sem fio privadas oferecem às equipes de TI corporativas a oportunidade de criar uma arquitetura de acesso simplificada que funciona para funcionários dentro e fora do escritório.

Economia de backhaul

Alguns tipos de aplicações industriais e empresariais, como câmeras de vídeo de alta resolução para vigilância ou inspeção, geram grandes quantidades de dados. Essas aplicações geralmente envolvem uma combinação de armazenamento e análise. Eles normalmente não são altamente sensíveis à latência. No entanto, faz sentido implantar esses aplicativos em instalações de computação locais para evitar o alto custo de backhaul de grandes volumes de dados para uma nuvem centralizada. As redes privadas 5G possibilitam essa implantação. A conectividade com instalações de nuvem centralizadas precisa lidar apenas com dados resumidos, por exemplo, informações sobre eventos acionáveis detectados pela análise local.

As redes móveis 5G privadas não permitem apenas que os dados sejam mantidos localmente. Eles também ajudam as empresas a se protegerem de ameaças à segurança de suas informações e comunicações. O 5G tem mais mecanismos de segurança integrados do que qualquer geração anterior de tecnologia celular e inclui proteção aprimorada contra ataques sofisticados, como IMSI-catcher e Stingray. Usando várias camadas de segurança e ferramentas incorporadas do Azure, como o Defender for Cloud, o operador pode implantar, monitorar e operar cargas de trabalho e aplicativos críticos com segurança aprimorada, mesmo quando executado na borda do cliente.

Rede 5G privada: estudo de caso de manufatura

Dispositivos inteligentes, automação, nuvem e tecnologia de banda larga móvel estão impulsionando a revolução da Indústria 4.0. Essa revolução, por sua vez, está criando demanda por redes 5G privadas na indústria de manufatura, que é o principal consumidor de redes 5G privadas. As redes 5G privadas podem fornecer uma base para os fabricantes que desejam conectar dispositivos inteligentes e usar dados de telemetria para apoiar decisões em tempo real e melhorar a eficiência operacional. A capacidade de processar dados de rede com eficiência na nuvem ajuda os fabricantes de várias maneiras:

Previsão de manutenção

  • Monitoramento e acompanhamento da qualidade
  • Redução do desgaste da máquina, avarias e gargalos
  • Melhorando a eficiência operacional

Fábricas inteligentes

  • Aplicativos de fábrica conectados
  • Aplicações de segurança do pessoal e gestão da qualidade do ar
  • Controle de acesso (segurança) e análise inteligente

Operações de fabricação

  • Gestão de ativos e manufatura e estoque inteligentes
  • Otimização e monitoramento de desempenho
  • Visibilidade operacional de ponta a ponta

A abordagem da Microsoft para redes 5G privadas é ideal para aplicações de IoT e Indústria 4.0. A capacidade de processar dados em uma única plataforma local e fazer backhaul inteligente de dados seletivos para processamento no Azure permite a tomada de decisões em tempo real e a automação com baixas latências. A redução do tráfego de backhaul também reduz custos, tanto para a empresa quanto para o operador.

O modelo de Confiança Zero do Azure ajuda a garantir que os dados de fabricação permaneçam seguros à medida que se movem entre as funções de rede móvel, a empresa e a nuvem. Esses aprimoramentos de segurança também liberam os operadores da tarefa de proteger os dados do cliente em trânsito ou em armazenamento.

Caminho das telecomunicações para as redes 5G privadas

As redes 5G privadas existem na interseção da LAN empresarial tradicional, das redes industriais especializadas e da rede móvel pública. Eles oferecem às operadoras a chance de expandir o escopo dos serviços 5G para novos mercados.

Ao considerar como implantar redes 5G privadas, muitas empresas olharão favoravelmente para as operadoras de redes móveis como potenciais fornecedores. As empresas veem os operadores como parceiros confiáveis nas comunicações, e as relações comerciais já estão estabelecidas. As operadoras têm conhecimento especializado na implantação e operação de redes móveis seguras e confiáveis. Dependendo do licenciamento de espectro local, pode haver um requisito regulatório ou condição de espectro afirmando que uma empresa deve fazer parceria com uma operadora móvel para implantar o 5G privado.

Algumas operadoras de rede podem ver as redes 5G privadas como uma extensão natural de suas redes móveis públicas. Eles poderiam aproveitar seus ativos de rede existentes e usar o fatiamento de rede para particionar com segurança o tráfego móvel corporativo de redes públicas. No entanto, as empresas querem uma rede dedicada com conectividade localizada e mais controle do que podem obter com essa abordagem. E as redes públicas são construídas principalmente para atender ao mercado de banda larga móvel. Eles são altamente otimizados para essa finalidade. Os aplicativos corporativos colocarão demandas novas e diferentes na rede, o que não fornecerá a flexibilidade necessária. A indústria está adotando uma rede sem fio privada baseada em borda que também permite uma integração profunda com a rede da operadora. As empresas devem aproveitar a flexibilidade do 5G.

Diagram that shows how telcos provide Azure managed-edge networks and applications to global enterprises.

Uma solução de rede 5G privada na qual as operadoras e empresas possam se sentir confiantes requer três atributos-chave:

  • Conectividade gerenciada. Muitas empresas têm experiência com o gerenciamento da rede Wi-Fi e pontos de acesso móveis. Poucos têm experiência com design de rede de rádio 4G/5G, ativação de SIM e implantação de solução de ponta a ponta. Esta situação representa uma oportunidade para os operadores trazerem uma solução de rádio e espectro gerido para satisfazer as necessidades das empresas.

  • Serviços gerenciados. Um parceiro que pode fornecer implantação e gerenciamento de redes 5G privadas de ponta a ponta e desenvolver e entregar aplicativos agrega valor significativo à empresa. Mover o gerenciamento total de soluções para um ambiente centralizado e baseado em nuvem permite que operadores e provedores de serviços gerenciados forneçam serviços gerenciados de ponta a ponta a partir de um único local. Aproveitar a automação, a segurança e a escala das arquiteturas baseadas em nuvem é essencial para fornecer um modelo de ROI claro para as empresas adotarem redes 5G privadas.

  • Aplicativos gerenciados. Os casos de uso para redes 5G privadas são tão exclusivos quanto as empresas que atendem. Por exemplo, uma plataforma remota de perfuração de petróleo não terá as mesmas preocupações que um fabricante de automóveis. Para lidar com esses casos de uso variados, deve haver flexibilidade e simplicidade na forma como as plataformas e redes de borda são configuradas, implantadas e gerenciadas.

A instalação e o gerenciamento de redes sem fio privadas com os aplicativos MEC desejados são simplificados tanto para a operadora quanto para a empresa.

Ir para a segunda parte: Criar uma rede 5G privada

Colaboradores

Esse artigo é mantido pela Microsoft. Ele foi originalmente escrito pelos colaboradores a seguir.

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