Regulación, falta de dispositivos y escasez de perfiles técnicos, principales barreras para la adopción del 5G en el entorno industrial

Desde nuestro artículo de Mayo de 2023, y a pesar de las altas expectativas generadas en torno al 5G, su adopción en entornos industriales ha sido significativamente menor de la esperada. Las promesas de automatización avanzada, comunicaciones ultrarrápidas y mayor eficiencia operativa aún no se han materializado plenamente y comenzamos a dudar en cuanto a su expansión futura. Este artículo examina las causas de esta limitada implantación, desde barreras tecnológicas hasta factores económicos y regulatorios. Comenzamos.

PREGUNTAS

1. ¿Cuáles son las principales barreras tecnológicas que han frenado la implementación de esta tecnología en aplicaciones industriales?

2. ¿Existen limitaciones regulatorias o de estandarización que dificulten su despliegue?

3. ¿Qué alternativas tecnológicas están utilizando actualmente los diferentes sectores industriales en lugar del 5G?

4. ¿Qué casos de éxito existen en la aplicación del 5G en la industria, y qué factores los han hecho posibles?

5. ¿Cuál es la perspectiva a medio y largo plazo para la integración del 5G en procesos industriales?

1. A finales de la década de 2010 y principios de la de 2020, había una gran expectación en torno a las redes privadas 5G, y sobre los nuevos casos de uso y aplicaciones que podrían habilitarse en entornos industriales al implementar esta tecnología de comunicación de alto rendimiento, fiable, en tiempo real y segura. Sin embargo, múltiples factores han ralentizado la penetración en el mercado y la velocidad de implementación de los proyectos 5G privados, y la perspectiva tecnológica es solo una de ellas.

Primero, el 5G está estandarizado a través de múltiples versiones del software publicadas por el 3GPP, el consorcio de estandarización de la tecnología de comunicación móvil, y toma varios años hasta que toda la gama de funciones de 5G esté disponible para aplicaciones industriales. Actualmente, la industria utiliza 5G release 15 y parcialmente release 16, por lo que algunas funciones clave industriales como la conectividad en tiempo real, posicionamiento nativo y ahorro energético aún no están disponibles, aunque lo estarán en los próximos 2 a 3 años.

Segundo, la disponibilidad de dispositivos industriales que soporten estas versiones de software de 5G es fundamental para activar casos de uso como robots móviles automatizados, máquinas conectadas, trabajadores conectados o analítica de video. Lamentablemente, la actualización de la release 15 a la 16 requiere un cambio en el chipset 5G del dispositivo, por lo que solo unos pocos fabricantes han lanzado dispositivos con release 15, y la mayoría está esperando lanzar sus portafolios con release 16, los cuales también soportarán actualizaciones hacia releases 17 y 18 en los próximos 3 a 5 años.

Tercero, la integración del 5G privado en los entornos existentes de TI (tecnología de la información) y TO (tecnología operacional) no significa solo actualizar la capa de conectividad con una nueva tecnología. Cambia los procesos operativos, las responsabilidades organizacionales y la forma de trabajo de las personas. Y estos aspectos no técnicos suelen ser más difíciles de cambiar y toman más tiempo y esfuerzo que la innovación tecnológica en sí.
 

2. Uno de los impulsores regulatorios para las redes 5G privadas es la disponibilidad de espectro y frecuencias para esas redes locales tipo campus, de mod que puedan desarrollarse de forma independiente de las frecuencias de los operadores móviles. Nuestra experiencia muestra que en países donde los reguladores han puesto a disposición espectro privado (por ejemplo, Alemania, Reino Unido, Polonia, Suiza, Estados Unidos), la adopción de redes privadas 5G es mucho más rápida que en aquellos países sin espectro privado. Además, nuevos actores del mercado como integradores de sistemas locales o revendedores de soluciones TI ayudan al desarrollo del mercado 5G privado en estos países.

En algunos países, como Polonia, existen limitaciones regulatorias sobre la potencia de transmisión y la altura de instalación de antenas, para asegurar que la comunicación 5G privada no interfiera con sistemas de control del tráfico aéreo existentes. Estas limitaciones son necesarias, pero también restringen el potencial completo del 5G privado para diversas industrias y casos de uso, especialmente en implementaciones al aire libre o de gran cobertura.
 

Desde el punto de vista de la estandarización, la industria debe comprender el retraso de 1 a 2 años entre la publicación del estándar para una versión específica del 5G y la disponibilidad de los componentes de red y dispositivos. Este período es necesario para que los fabricantes de infraestructura y dispositivos implementen el estándar publicado en sus productos y garanticen compatibilidad e interoperabilidad a nivel mundial.
 

3. En entornos industriales de tipo brownfield, es común encontrar una mezcla de tecnologías cableadas e inalámbricas. Máquinas heredadas conectadas mediante cables LAN clásicos o de cobre, tabletas y sensores que utilizan infraestructuras WiFi para comunicaciones no críticas, así como redes 4G/LTE públicas o privadas para conectar activos o trabajadores, pueden coexistir. Esta mezcla tecnológica se observa en múltiples industrias intensivas en activos como la manufactura, la logística, puertos/marítimo, aviación/aeropuertos, automotriz, industrias de proceso/petróleo y gas, y minería.

Sin embargo, en cuanto los casos de uso se vuelven críticos, como vehículos móviles autónomos, robots, grúas pórtico, videovigilancia y analítica en tiempo real, o activos personales conectados como equipos de seguridad (PSE), una red privada 5G se convierte en la solución preferida. Esta garantiza alta capacidad, ultra confiabilidad, baja latencia y mayor seguridad para mantener la operación, la seguridad y la transparencia siempre activas. Muchas de estas industrias están actualmente en una fase de transformación desde tecnologías heredadas hacia redes privadas 5G, actualizando sistemas existentes e implementando nuevos casos de uso.
 

4. La receta del éxito para redes privadas 5G suele incluir:

A) Uno o dos casos de uso líderes que justifiquen el caso de negocio para el cliente industrial final.

B) Una selección de socios con experiencia en la industria (proveedores de hardware/software, integradores de sistemas) que implementen el caso de uso de extremo a extremo.

C) Un enfoque de transformación con una relación fuerte entre todas las partes, para empezar poco a poco, pero con escalabilidad hacia más casos de uso, áreas de cobertura o escenarios de negocio.

Lufthansa Technik (Alemania) implementó una red privada 5G para virtualizar el proceso de inspección de motores de avión y así evitar costes de desplazamineto de técnicos de aerolíneas a su centro de mantenimiento en Hamburgo. Usan 5G privado para transmitir video HD en vivo al técnico remoto, aumentando eficiencia y rendimiento en los procesos de mantenimiento. WiFi y 4G no cubrían los requisitos de ancho de banda de subida, por lo que esta necesidad fue el detonante para un piloto 5G que hoy está en producción completa, con casos adicionales como diseño virtual de cabinas.

BASF (España), en su planta petroquímica en Tarragona, optó por una red 5G privada para optimizar el tráfico y la gestión del personal en planta. Su principal problema era la congestión de camiones y los tiempos de espera para carga/descarga. El 5G privado les permitió implementar un sistema de guiado para camiones, ubicar personal para solicitudes de soporte en tiempo real y obtener mayor transparencia operativa usando big data, inteligencia artificial y aprendizaje automático. La reducción de costos operativos, mayor seguridad en planta y mayor protección del personal justificaron la inversión.

The Port of Southampton (Reino Unido) unificó toda la comunicación de datos crítica en una sola red privada 5G. Motivados por la pérdida frecuente de conexión por mal WiFi, redujeron la complejidad de gestión de red y mejoraron la confiabilidad y seguridad para todas las operaciones portuarias. La analítica en tiempo real, IoT y aprendizaje automático resultaron ser beneficios secundarios. Los casos clave en este escenario marítimo siguen patrones similares: rastreo de activos, vehículos guiados automatizados, gestión de flujos de trabajo, mantenimiento predictivo y monitoreo de seguridad.
 

5. Dependiendo del nivel de industrialización y automatización de los respectivos países e industrias, así como de la disponibilidad de espectro privado por parte del regulador, se están llevando a cabo muchas pruebas de concepto y proyectos piloto. Algunos ya han pasado a producción y se han convertido en una parte clave de los procesos industriales diarios, como en Lufthansa Technik, BASF o el Puerto de Southampton.

Tan pronto como el 5G release 16 esté completamente implementado (en los próximos 6 a 12 meses), más dispositivos industriales y terminales estarán disponibles, habilitando nuevos casos de uso industrial como posicionamiento nativo en 5G, comunicación en tiempo real entre máquinas, control remoto total de equipos y escenarios de conectividad de bajo consumo energético.

El 5G privado seguirá siendo un tema relevante en foros industriales, ferias y reuniones de asociaciones sectoriales, lo que impulsará aún más la integración de procesos industriales con aplicaciones TI/TO mediante tecnología móvil 5G estandarizada por 3GPP.

Mientras la evolución tecnológica continúa, los actores clave de diversas industrias —gerentes de planta, responsables de operaciones aeroportuarias o portuarias, coordinadores de almacenes— pueden afinar sus planes de implementación de 5G privado. Y los proveedores de infraestructura de red, fabricantes de dispositivos e integradores de sistemas están disponibles para ayudar, basados en su experiencia y proyectos previos, a hacer esta transición lo más beneficiosa y fluida posible.

1. Desde Fujitsu, identificamos varias barreras que han ralentizado la adopción del 5G en entornos industriales. En primer lugar, la infraestructura necesaria para desplegar redes privadas 5G aún está en fase de maduración, especialmente en lo que respecta a la cobertura en interiores y entornos con alta densidad de maquinaria metálica. También hay una falta de dispositivos y sensores industriales plenamente compatibles con 5G, así como una escasez de perfiles técnicos capaces de gestionar estas redes. Todo ello se suma a una complejidad de integración con los sistemas legacy que muchas industrias aún utilizan.

2. Sí, existen ciertas limitaciones, sobre todo en relación con el uso del espectro para redes privadas. En algunos países, el acceso a bandas específicas de frecuencia para aplicaciones industriales aún no está completamente liberalizado, lo que ralentiza los proyectos. Además, aunque los estándares de 5G están definidos a nivel global, todavía queda camino por recorrer para establecer marcos comunes que aseguren la interoperabilidad entre fabricantes, lo que genera incertidumbre en la toma de decisiones.

3. Actualmente, muchas empresas industriales siguen confiando en tecnologías como el Wi-Fi 6, redes Ethernet industriales, y soluciones LPWAN (como LoRa o NB-IoT) para determinados casos de uso. También está en auge el uso de redes privadas LTE, que en algunos contextos ofrecen una estabilidad y latencia aceptables, aunque sin llegar a las capacidades avanzadas del 5G. La elección de una u otra depende del tipo de aplicación, la necesidad de latencia, el volumen de datos y el entorno operativo.
 

4. Hemos visto proyectos exitosos en sectores como la automoción, la logística y la fabricación avanzada. Por ejemplo, algunas plantas de ensamblaje en Europa y Asia ya utilizan redes privadas 5G para coordinar robots autónomos, realizar mantenimiento predictivo en tiempo real o garantizar la trazabilidad de los productos. Lo que ha hecho posible estos casos de éxito es, principalmente, la colaboración estrecha entre operadores, integradores tecnológicos como Fujitsu, y los departamentos de IT/OT de las empresas. Además, la existencia de un caso de uso claro con retorno tangible ha sido clave.

5. La perspectiva es claramente positiva. A medida que la infraestructura se consolide, y los dispositivos y estándares evolucionen, el 5G se convertirá en una palanca clave para la transformación digital de la industria. En Fujitsu, estamos trabajando en soluciones que integran 5G con inteligencia artificial, cloud híbrido y edge computing, lo que permitirá habilitar entornos industriales más autónomos, seguros y eficientes. A medio plazo, veremos una adopción progresiva en sectores como el ferroviario, la energía o la fabricación avanzada, y a largo plazo, su integración será prácticamente estructural en los procesos críticos.

1. Hasta ahora, los despliegues de redes privadas se venían realizando sobre tecnología LTE-4G. Si bien esta ofrece un ancho de banda óptimo para tráfico de datos y voz, carece de elementos diferenciadores en cuanto a calidad de servicio y gestión de comunicaciones críticas que lo diferencie de los servicios ofrecidos por los operadores de telefonía móvil. 

Con la llegada del 5G, además de un incremento en el ancho de banda, se incorporan capacidades avanzadas a nivel de servicio, como la segmentación del tráfico, soporte para alta movilidad, y calidad de servicio (QoS) predictiva, entre otras. Estas nuevas tecnologías permiten garantizar acuerdos de nivel de servicio (SLAs) específicos para aplicaciones críticas, habilitando así el desarrollo de nuevos casos de uso que requieren conectividad inalámbrica robusta, como en operaciones de logística, manufactura y almacenamiento.
 

2. En España, el acceso al espectro de redes móviles ha estado tradicionalmente reservado de manera íntegra a los operadores de telefonía móvil. Sin embargo, en los últimos años, el Gobierno ha puesto a disposición espectro adicional en la banda de 2300MHz-2400MHz, destinado específicamente al despliegue de redes privadas, sin necesidad de implementación por parte de los operadores de telefonía móvil. Esta medida ha favorecido la proliferación de nuevas redes privadas 5G independientes, permitiendo a las empresas desvincularse por completo de la red móvil pública.
 

A nivel europeo, se está trabajando en la armonización de la banda N77 (3,8 – 4,4 GHz) con el objetivo de establecer un espectro común para redes privadas 5G de uso industrial en toda la Unión Europea. Aunque la directiva europea marca una línea clara en este sentido, no especifica ni el modo de implementación ni la cantidad de espectro que cada Estado miembro debe destinar. En el caso de España, aún no se ha definido cómo se llevará a cabo esta implementación.
 

3. A día de hoy, el uso de las redes WiFi carrier-grade es una de las alternativas. Sin embargo, WiFi y 5G no deben ser vistas como tecnologías competidoras, sino como complementarias. Mientras que las tecnologías de radio accesso basadas en redes WiFi pueden ser desplegadas con mayor facilidad y proveer de un alto ancho de banda, estas también pueden verse limitadas en entornos de cobertura al aire libre, alta movilidad o congestión. En este caso, la tecnología 5G puede ser un complemento para asegurar las comunicaciones críticas en estos entornos específicos.

4. En el sector industrial, existen múltiples casos de uso que pueden ser implementados de manera óptima mediante tecnología 5G. Entre ellos, se encuentran aplicaciones que requieren automatización industrial, manipulación automatizada de materiales, operarios conectados, gestión inteligente de la cadena de suministro o el despliegue de vehículos autónomos, entre otros.
 

Asimismo, cabe destacar el potencial del 5G para habilitar servicios avanzados como la transmisión de video en ultra alta definición (UHD), aplicaciones basadas en tecnologías de imagen avanzada, como la realidad virtual (VR), y su uso como red de retorno (‘backhaul’) para otras soluciones de conectividad de corto alcance, como puntos de acceso WiFi (‘hotspots’).
 

5. La visión a futuro contempla la incorporación progresiva de redes 5G privadas como habilitadoras clave de casos de uso que permitan a las empresas industriales mejorar la eficiencia de sus procesos y, al mismo tiempo, reducir costes operativos. Gracias a su alta escalabilidad, las redes privadas 5G permiten comenzar con despliegues de pequeña escala, enfocados en consolidar casos de uso específicos. Posteriormente, en una segunda fase, es posible adaptar y ampliar la infraestructura de comunicaciones en función de las nuevas necesidades que vayan surgiendo, facilitando así una evolución tecnológica alineada con el crecimiento del negocio.

1. Las redes privadas 5G han afrontado varios obstáculos que era necesario superar para su uso en entornos industriales:

• Disponibilidad de espectro: Cada país regula el espectro, que puede ser licenciado, no licenciado o compartido. Muy pocos ofrecen espectro dedicado, lo que limita la calidad del servicio en redes privadas.
• Latencia: Para ciertos usos industriales se exige una latencia inferior a 1 ms. Las primeras soluciones 5G NSA (non standalone), basadas en LTE, no alcanzaban ese nivel. Con la evolución hacia 5G SA (standalone) y mejoras en releases recientes del 3GPP, esas latencias ya son alcanzables.
• Soporte TSN (Time Sensitive Networking): Imprescindible para comunicaciones deterministas, sensibles al jitter. Desde la Release 16, 5G incorpora TSN, permitiendo sustituir con garantías las redes industriales cableadas basadas en Ethernet. 
• Disponibilidad de dispositivos: Inicialmente, el mercado se limitaba a smartphones y módulos. Con la llegada de los dispositivos RedCap (de capacidad reducida, bajo coste y eficiencia energética), se abre la puerta a wearables, sensores y trackers industriales.

2. Por ahora, no hay regulaciones específicas para redes privadas 5G que no se apliquen ya a las redes públicas. El principal reto sigue siendo la gestión del espectro: disponer de espectro licenciado y dedicado es clave para lograr el nivel de rendimiento y calidad de servicio que exige la industria.

3. Las industrias han recurrido tradicionalmente a redes cableadas (Ethernet) y a Wi Fi para conexión inalámbrica. El objetivo de las redes privadas 5G es igualar o superar el rendimiento de estas tecnologías, ofreciendo baja latencia, alta fiabilidad y una mayor densidad de dispositivos conectados. Las redes 5G ofrecen una gran mejora en flexibilidad respecto a las cableadas y en capacidad, cobertura y movilidad respecto a las WiFi.
 

4. El 5G ha demostrado su potencial en múltiples casos industriales gracias a su baja latencia y fiabilidad:

• Videovigilancia
• Control de robots y drones
• Logística y tracking con IoT, posicionamiento
• Protocolos industriales sobre Ethernet (como Profinet)
• Vehículos conectados y autónomos (V2X)
• Soporte remoto mediante realidad aumentada (gafas XR)
• Monitorización de sensors
   

5. La adopción del 5G privado en entornos industriales dependerá de:

1. Disponibilidad de espectro dedicado, esencial para garantizar la calidad del servicio.
2. Ecosistema de dispositivos RedCap, incluidos sensores, wearables y dispositivos industriales a precios asequibles.
3. Madurez del mercado de redes privadas: que traerá nuevos fabricantes, mayores economías de escala y menores costes de despliegue.

Además, las releases 17 y 18 continuarán mejorando RedCap, soportando URLLC, mMTC, TSN optimizado, posicionamiento preciso y espectro no licenciado, impulsando aún más su adopción en la industria.

1. Existen varias razones que han frenado su implementación global a mayor escala:

• La principal razón atiende a que los releases tecnológicos 16 mMTC para IoT y 17 uRLLC para comunicación inalámbrica compatibles con bus de campo han tardado mucho en ser desarrollados con lo que digamos que, aunque llevamos mucho tiempo oyendo hablar del 5G, realmente su máximo potencial no ha sido desplegado y lo mismo ha ocurrido a nivel de módulos o chips, y por tanto de equipos. Hasta hace poco, solo podíamos aprovechar con equipos la tecnología del release 15, que permite un alto ancho de banda, lo cual, ya es una gran mejoría para ciertas aplicaciones disponibles, pero no para que aporte algo tan diferencial tecnológicamente como se prometía.
• Algunas inversiones de implantación de Industria 4.0 o IoT han sido demoradas y en muchas empresas sigue en fases iniciales, con lo que ganar en hiperconectividad con 5G no es algo que todavía pueda ser visto como un paso a implementar hasta un estadio más avanzado.
• El coste del HW industrial 5G es casi el mismo que el del 4G, pero se necesitan mayor número de antenas lo que hace que el punto de conexión se incremente en inversión. Por otro lado, las nuevas directivas de ciberseguridad y la CRA, afectará al desarrollo de estos equipos por la necesidad de implementar capacidades de ciberseguridad para su marcado CE en función de la industria y la realidad es que no todas las empresas pueden permitirse implantar una red privada, que es la opción realmente interesante, para explotar el potencial de la hiperconectividad con una independencia más alta del proveedor de servicios y unos riesgos de ciberseguridad más bajos.
• La escasez de componentes y chips vividos hace un par de años también supuso un fuerte freno y han paralizado o retrasado muchos desarrollos de equipos industriales con conectividad 5G.
• Por último, destacaría que las diferentes bandas entre zonas del mundo obligan a los desarrolladores a hacer varios productos y no es fácil tener uno que sirva de forma global para todo tipo de rangos de frecuencias o que sea válido a la vez en redes privadas y públicas tanto Stand Alone o Non Stand Alone.

2. Como decía en la pregunta anterior, sí. Las diferentes regulaciones en bandas de frecuencia para diferentes países o zonas del mundo dificultan mucho su estandarización o despliegue global. Además, en Europa particularmente, a parte de la ciberseguridad implementada por la CRA tenemos la reciente directiva RED (Radioelectric Equipment Device) que entra en vigor en Agosto de 2025 y que ha mantenido parcialmente en Standby todo lo que sean desarrollos de equipos inalámbricos específicos para industria en Europa.
 

3. Existen ciertas tecnologías inalámbricas ya implantadas en industria como Trusted Wireless, Wifi o Bluetooth. También Lora, Zigbee Enocean, pero ninguna aportaría una combinación de tan buen alcance, latencia tan baja y un ancho de banda tan grande como 5G. Pero sin duda, el coste de los puntos a conectar y de la infraestructura 5G va a ser superior para aprovechar todas sus ventajas. En el caso de Phoenix Contact disponemos de Trusted Wireless, con la que se ha hecho posible la mayor red Wireless de Europa, hecha en España en una refinería con la que podemos conectar nodos dispersos a kilómetros y transmitir varios miles de señales permitiendo hacer redes privadas en bandas ISM libres con encriptación y una gran versatilidad en cuanto a topología, pero no estaría habilitada para ultrabaja latencia o llevar buses de campo como con los releases 16 y 17.
 

4. Ya hay varios casos de éxito de la aplicación de 5G en diferentes tipos de industria, pero quizás la pionera o en donde nosotros hemos tenido un contacto desde el principio ha sido la industria del automóvil, donde una conocida marca alemana utilizó el primer router industrial 5G que desarrollamos en 2020 conjuntamente con Quectel y Ericsson, para conectar diferentes líneas de producción y robots en una red privada.
 

Pero hoy en día existen diferentes proyectos desplegados en aplicaciones de diferentes sectores como el naval, en tráfico/transporte o instalaciones de Oil&Gas y Farma donde se combina con el Edge Computing y el Machine Learning y, aunque la mayoría se hayan hecho desde proyectos de I+D con equipos del Release 15, ha quedado demostrado que la mejora de velocidad, la baja latencia y la alta capacidad de conectar una gran cantidad de nodos han dado la viabilidad para mejorar las instalaciones donde se han aplicado.
 

5. La perspectiva es que su integración vaya aumentando en los próximos años exponencialmente, ya que está comprobado que la combinación de 5G con tecnologías como Edge Computing y la Inteligencia Artificial está ayudando a las empresas a mejorar la eficiencia operativa reduciendo costes y desarrollando nuevos productos y servicios con los primeros proyectos de implantación.

Aparte, las garantías de tener los releases ya desarrollados y el cumplimiento de las nuevas directivas RED y la CRA son garantías para el usuario, pues los fabricantes estamos haciendo mucho por desarrollar nodos lo más versátiles, ciberseguros y compactos posibles, además de competitivos en costes para ayudar definitivamente a su implantación, tanto para conectarnos en redes públicas como en redes privadas.

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Este artículo aparece publicado en el nº 564 de Automática e Instrumentación págs 54 a 60.