Design van het netwerk

BASF Antwerpen heeft zich goed heeft voorbereid om de sprong te wagen en is klaar om te bouwen aan waardevolle 5G-toepassingen. Hiervoor hebben we alvast een paar stevige antennes nodig, zoveel is duidelijk. Maar wat zit er nog in dat 5G-bouwpakket? Ziet zo'n mobiel netwerk er dan uit zoals dat van de grote mobiele providers in ons land? Wat is er nu eigenlijk zo bijzonder aan?
Drone
Drone Netwerk
De eisen die wij ons stellen op vlak van bedrijfszekerheid, efficiëntie en veiligheid gelden niet enkel voor onze productielijnen. We trekken ze door tot in onze digitale netwerken. En laat dat nu het essentiële verschil zijn met de publieke netwerken rondom ons.
Zo kunnen we het ons bijvoorbeeld niet permitteren dat ons netwerk uitvalt bij een stroompanne. Daarnaast moeten onze toepassingen niet enkel in hoge snelheid data kunnen "downloaden", ze moeten deze data ook even snel kunnen "uploaden" om de massa aan gegevens vanuit onze productielijnen efficiënt in het netwerk te krijgen voor procesverwerking. En uiteraard is databescherming hierbij essentieel. Wij maken geen gebruik van een eenvoudig paswoord in de cloud. In ons vak is het geen overbodige luxe om data voldoende te beschermen met enkele stevige lagen security.

Het design van een mobiel privaat netwerk op één van 's werelds grootste en strafste productiesites in de chemie ziet er dus toch wat anders uit dan wat je gewoon bent.

Antenne netwerk

Laat ons beginnen met het antenne-netwerk, het meest zichtbare van een mobiel netwerk. Her en der langs de wegen in ons land zie je die in de hoogte ophangen, meestal bovenaan een pyloon of een hoogspanningsmast. Ook in de haven van Antwerpen zijn ze gemeengoed. Ter hoogte van de BASF-site, in het noorden van de Antwerpse haven, werden er in het verleden drie van die zogenoemde publieke macro-antenne sites neergeplant. Als je weet dat het BASF-terrein zo groot is als de historische binnenstad van Antwerpen, dan begrijp je al snel dat dit misschien niet voldoende is om overal een goeie dekking te garanderen. Zeker tussen al die pijpleidingen en destillatiekolommen is het soms moeilijk voor een toestel om een GSM-mast te vinden !
5G Netwerk
Drone Netwerk
Er is dus meer nodig om een dekking te bereiken die aan de eisen van onze industrie voldoet. Daarom hebben we in een eerste fase een meer uitgebreid antenne-netwerk opgebouwd. De antennes werden ingedeeld in twee functionele categorieën:

1. umbrella coverage Om te starten gingen we op zoek naar drie hoge punten op de BASF-site om sector-antennes te installeren die de ganse site kunnen coveren. Deze 3 macro-antenne sites dekken als een paraplu het ganse terrein.  Ze maken niet enkel gebruik van de nieuwe middelhoge 5G frequenties (5G “sub-gigahertz” frequenties), maar ook van de nieuwe 5G lage frequenties. De fysica leert ons namelijk dat die lage frequenties gemakkelijker een grote afstand kunnen overbruggen, waardoor ze over gans de site bereik kunnen leveren.

2. capacity densification Op grotere afstanden van die drie macro antenne sites komen de middelhoge frequenties er niet zo goed door. De lage frequentie uiteraard wel, maar die levert spijtig genoeg niet zoveel bandbreedte op. Om ook op de uithoeken van onze site voldoende datasnelheid te leveren, installeerden we vier bijkomende micro-antenne sites . Deze staan iets minder hoog, maar zorgen lokaal voor de bandbreedte die we nodig hebben.





Door die slimme combinatie van antennes slaagden BASF en Citymesh er samen in om het terrein van 6km² integraal te dekken. Maar daar stopte het niet. De vraag kwam al snel: wat er zou gebeuren als één van de antennes zou uitvallen? Gelukkig hielden we hier van bij het ontwerp al rekening mee. Door de gekozen inplanting van macro- en micro-antennes kan een andere mast de uitval van één antenne steeds opvangen. Op die manier zorgden we voor een back-up die bedrijfszekerheid garandeert voor dat ene potentiële rampscenario.

Maar rekening houden met één rampscenario is uiteraard niet genoeg in onze industriële setting. Als we belangrijke toepassingen laten afhangen van het 5G-netwerk, dan moeten we méér doen. Daarom zorgen we ervoor dat de kans dat een antenne uitvalt, zo goed als onbestaande is. Dit doen we met behulp van redundantie: in plaats van één basisstation, installeerden we bijvoorbeeld voor elke antenne-site minstens twee basisstations. Antennes voorzien we niet één keer van elektriciteit, maar we voeden ze vanuit twee onafhankelijke transformatornetwerken. Meer zelfs: stel dat beide voedingen om de één of andere reden gelijktijdig uitvallen, dan kunnen ze nog 8u verder op batterij-autonomie. Zo blijft het 5G netwerk ook bij grote incidenten beschikbaar voor onze hulpdiensten.

Glasvezelnetwerk

Geen draadloos netwerk zonder kabel… Jawel, ook een 5G-netwerk heeft kabels nodig. Als je goed kijkt, dan zie je onderaan elke antenne glasvezels naar beneden glijden. Deze lopen typisch tot aan het dichtstbijzijnde netwerkverdeelstation in de buurt. De draadloze bits en bytes worden immers ter hoogte van de radioantenne omgezet naar datastromen die via glasvezels verder hun weg vervolgen. In de voorbereidende stappen kon je al lezen hoe BASF Antwerpen zich daarop heeft voorbereid en de voorbije jaren een autostrade van glasvezel onder de grond heeft gebouwd. Zo houdt het BASF private fibernetwerk gelijke tred met de private 5G-bandbreedtes.

De zeven nieuwe 5G-antennes konden we eenvoudig met onze glasvezelautostrade aan elkaar knopen. Die knoop kreeg trouwens de vorm van een ring. Ooit al eens de moed gehad om de files van de Brusselse ring te trotseren? Als er te veel opstropping is aan de viaduct van Vilvoorde, dan neem je toch gewoon de ring langs het zuiden? Dat is net hetzelfde voor onze glasvezelringen. Een ringstructuur biedt immers op een natuurlijke manier steeds een alternatief pad. Een mooie uitweg dus voor de meest dringende mobiele toepassingen wanneer er een opstropping of onderbreking zou zijn op ons glasvezelnetwerk.  

Core netwerk

Vanuit de geo-redundante datacenters op BASF Antwerpen wordt het 5G-netwerk gedirigeerd: wie kan er op het netwerk? Welke snelheid wordt er vrijgegeven? Welke voorrang wordt toegekend? BASF en Citymesh kozen ervoor om te starten met de basiswerking van 5G, ook wel soms 5G NSA genoemd (“Non-StandAlone”). Deze versie van het 5G-netwerk spreekt immers nog dezelfde taal als de bestaande vloot van smartphones en tablets. Het biedt de belangrijkste functionaliteit om de noden van de mobiele industriële toepassingen te lenigen. Deze strategie maakt de instap voor BASF in de wereld van 5G technisch eenvoudiger, betaalbaarder, en biedt bovendien mogelijkheden voor groei naar de toekomst.

Zo zal er in een tweede fase van het project ook geëxperimenteerd worden met de volgende versie van 5G, de zogenaamde 5G SA (“StandAlone”). Deze versie biedt dan weer méér mogelijkheden om de verschillende datastromen of gebruikers netjes van elkaar te scheiden, zodat er garanties zijn voor wie voorrang moet krijgen wanneer het netwerk overbelast zou worden. Dat is nuttig en noodzakelijk in extremere situaties (zie apart stukje hiernaast). Denk bijvoorbeeld aan een aantal rampscenario’s, die spijtig genoeg nog in ons collectief geheugen gebrand staan, zoals de hevige storm in 2011 op Pukkelpop, of de aanslag op Brussels Airport van 2016. Het mobiel netwerk bleek toen niet bestand tegen de uitzonderlijk hoge belasting. Alvorens BASF de écht missie-kritische toepassingen op het 5G netwerk zal laten draaien, is een evolutie naar 5G SA dus absoluut noodzakelijk.
5G Netwerk