Implantar redes 5G privadas no Azure

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A quarta revolução industrial, muitas vezes referida como Indústria 4.0, está aqui. A Indústria 4.0 traz consigo aplicações industriais modernas que mudarão a forma como as empresas operam. Estas aplicações melhoraram a capacidade de processamento e a conectividade. Eles coletam e processam dados de toda a organização para ajudar as empresas a funcionar de forma mais estratégica e eficiente. À medida que as empresas escalam, 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 multiacesso (MEC). As redes privadas LTE/5G oferecem às empresas a velocidade, segurança, mobilidade e qualidade de serviço de que precisam para processar dados de forma eficiente. A computação de borda suporta 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 privadas LTE/5G. Esses desafios incluem reduzir a complexidade operacional e de engenharia, garantir visibilidade de ponta a ponta para empresas em vários locais, fornecer segurança de acesso e melhorar o fornecimento 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, juntamente com um ecossistema de rádio e ISV de aplicativos. A solução é um serviço de rede 5G privada totalmente integrado que é criado para empresas. Uma lista crescente de operadoras móveis e provedores de serviços gerenciados fornece e gerencia esses serviços. A solução combina Azure, Azure Network Function Manager, Azure Arc, Azure Stack Edge, Azure Kubernetes Service e Azure Private 5G Core. Esses serviços são todos gerenciados e orquestrados a partir da nuvem do Azure.

Essa abordagem aborda os desafios de complexidade e custo enfrentados pelos 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 integradores e operadores de sistemas 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 reforçadas pelo 5G

As redes privadas reforçadas pelo 5G estão a transformar os serviços de telecomunicações. Os principais recursos de rádio e centrais do 5G permitem a escala densa e o fornecimento de banda larga móvel aprimorada (eMBB), comunicações ultraconfiáveis de baixa latência (URLLC) e comunicações massivas do tipo máquina (mMTC). Isto permite que os operadores ofereçam novos serviços orientados para os criadores de aplicações industriais de elevado desempenho e permitem a introdução de novos modelos comerciais.

Ofertas baseadas no consumidor, como voz, texto, dados e vídeo, permanecerão parte integrante do portfólio de serviços da operadora de telecomunicações. No entanto, novas ofertas baseadas em empresas, como redes privadas LTE/5G para robótica, IA de vídeo, IoT em grande escala para aplicativos de gêmeos digitais e experiências de realidade aumentada com dispositivos como 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 de empresas privadas:

  • As limitações de escala e alcance dos atuais sistemas sem fio no edifício
  • A quantidade crescente de dados e vídeos gerados
  • A necessidade crescente de níveis mais elevados de mobilidade e segurança e a procura de tratamento de dados em tempo real

A combinação de 5G, MEC e nuvem torna possível criar redes sem fio privadas que são rápidas, altamente seguras e escaláveis, e podem tirar proveito de 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 oferecer:

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 empresariais 5G porque essas capacidades sustentarão os serviços mais sofisticados, como espaços inteligentes e aplicações da Indústria 4.0. No entanto, apesar das vantagens de uma rede privada 5G, os desafios permanecem para as 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 de habilidades empresariais tradicionais, 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 de forma econômica redes 5G 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 global de hiperescala 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. As otimizações de núcleo e RAN 5G fornecem um conjunto mais rico 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 aplicações de IoT exigem características de rede aprimoradas.

Várias indústrias verticais podem se beneficiar dessas mesmas características, conforme descrito nas seções a seguir.

Cobertura fiável

Muitas aplicações industriais e empresariais requerem conectividade que excede as limitações de cobertura das tecnologias com fios e Wi-Fi que são comuns em ambientes de Tecnologia Operacional. O uso de espectro dedicado por rádios 4G e 5G para limitar a interferência dinâmica e aumentar a potência de transmissão, e as capacidades 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.

Maior rendimento

A tecnologia 4G pode fornecer a taxa de transferência exigida por muitas aplicações de rede privada. Mas o 5G pode oferecer 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 para 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 de uma ordem de grandeza inferior à das redes 4G. A baixa latência é importante para aplicações sensíveis ao tempo, como sistemas de controle robótico, que normalmente têm orçamentos de latência de ida e volta de 10 ms ou menos. As redes 5G que têm aplicações implantadas em instalações de computação de borda local podem suportar confortavelmente esses requisitos de latência.

Suporte de acesso determinístico

O rádio 5G, por design, suporta acesso determinístico. Este design coloca um limite superior garantido de latência e instabilidade, o que é importante para muitos tipos de aplicações. Nesta categoria, o 5G está muito mais próximo do desempenho da Ethernet com fio. 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 de 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 dão 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 são confrontadas com a implementação de várias versões da tecnologia de rede, juntamente com o 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 dão 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. 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 5G privadas possibilitam essa implantação. A conectividade com instalações de nuvem centralizadas tem que lidar apenas com dados resumidos, por exemplo, informações sobre eventos acionáveis detetados por análise local.

As redes móveis 5G privadas não permitem apenas que os dados sejam mantidos localmente. Também ajudam as empresas a protegerem-se contra ameaças à sua segurança da informação e das 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 incorporada do Azure e ferramentas 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 fabricação

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 transformação, que é a principal consumidora 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 na nuvem de forma eficiente ajuda os fabricantes de várias maneiras:

Previsão de manutenção

  • Monitorização e acompanhamento da qualidade
  • Redução do desgaste, avarias e estrangulamentos da máquina
  • Melhorar a eficiência operacional

Fábricas inteligentes

  • Aplicações de fábrica conectadas
  • Aplicações de segurança do pessoal e gestão da qualidade do ar
  • Controlo de acessos (segurança) e análise inteligente

Operações de fabrico

  • Gestão de ativos e fabrico e inventário inteligentes
  • Otimização e monitorização do desempenho
  • Visibilidade operacional de ponta a ponta

A abordagem da Microsoft às 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 backhaul também reduz os custos, tanto para a empresa como para o operador.

O modelo Azure Zero Trust ajuda a garantir que os dados de fabricação permaneçam seguros à medida que se movem entre as funções da 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 da Telco para redes 5G privadas

As redes 5G privadas existem na intersecção da LAN empresarial tradicional, das redes industriais especializadas e da rede móvel pública. Dão aos operadores a oportunidade de expandir o âmbito 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 vêem os operadores como parceiros de confiança nas comunicações e as relações comerciais já estão estabelecidas. Os operadores têm experiência 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 declarando que uma empresa deve fazer parceria com uma operadora móvel para implantar 5G privado.

Alguns operadores de rede podem encarar as redes 5G privadas como uma extensão natural das suas redes móveis públicas. Eles poderiam tirar proveito de 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 servir o 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 tirar partido da flexibilidade das comunicações 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 principais:

  • Conectividade gerenciada. Muitas empresas têm experiência na gestão da sua rede Wi-Fi e pontos de acesso móveis. Poucos têm experiência com projeto de rede de rádio 4G/5G, ativação de SIM e implantação de soluções de ponta a ponta. Esta situação representa uma oportunidade para os operadores trazerem uma solução gerida de rádio e espectro 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 claro de ROI para que as empresas adotem redes 5G privadas.

  • Aplicações geridas. Os casos de uso para redes 5G privadas são tão únicos 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 gestão de redes sem fio privadas com as aplicações MEC desejadas é simplificada tanto para a operadora quanto para a empresa.

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

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