導(dǎo)讀：5G具有高速度、低時延、高可靠等特點，是新一代信息技術(shù)的發(fā)展方向和數(shù)字經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照。我國正式進(jìn)入5G商用元年。
作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，5G也是數(shù)字化趨勢的核心技術(shù)，將加強工業(yè)自動化、無人駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能機器人及人工智能（AI）的普及應(yīng)用。
5G支撐應(yīng)用場景由移動互聯(lián)網(wǎng)向移動物聯(lián)網(wǎng)拓展，將構(gòu)建起高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施。把5G建立到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)里面去，提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的能力，充分賦能工業(yè)企業(yè)。與此同時，5G將加速許多行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并且更多用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等，拓展大市場，帶來新機遇，有力支撐數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展。
▌工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)需求
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上可以分成工廠內(nèi)和工廠外兩塊網(wǎng)絡(luò)，工廠內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)就是場內(nèi)機器如何連接到網(wǎng)絡(luò)中，主要用于連接工廠內(nèi)的各種要素，支撐工廠內(nèi)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，在實施層面，根據(jù)采用技術(shù)不同，網(wǎng)絡(luò)制式主要包括總線、以太網(wǎng)、WLAN、蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)等。工廠外網(wǎng)絡(luò)包括分廠之間的通信，廠區(qū)和數(shù)據(jù)分析中心之間的通信等等，用于連接智能工廠、分支機構(gòu)、上下游協(xié)作企業(yè)、工業(yè)云數(shù)據(jù)中心、智能產(chǎn)品與用戶等主題。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求，包括覆蓋能力強，時延低、可靠性高、帶垮大、連接數(shù)多、私密性可保障、干擾可控、網(wǎng)絡(luò)健壯性強等特點。
▌當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模式及問題
當(dāng)前工廠用于通信的主要有四種模式：1）短距無線，如Bluetooth、Zigbee等，用于傳感數(shù)據(jù)采集、資產(chǎn)管理、定位。不足之處是Bluetooth僅支持短程組網(wǎng)并設(shè)備數(shù)量受限；Zigbee雖支持大量設(shè)備組網(wǎng)，但工作距離受限。2）WiFi，主要用于倉儲移動掃碼、手持終端、AGV調(diào)度等。不足之處是覆蓋范圍有限，免授權(quán)頻段受干擾嚴(yán)重，安全風(fēng)險較高。3）工業(yè)專用無線，如WIA-PA/FA、WirelessHART、ISA100.11a。不足之處是產(chǎn)業(yè)鏈較窄，部署成本高。4）傳統(tǒng)蜂窩無線，目前以2G/3G為主，用于工廠外智能產(chǎn)品、大型設(shè)備/車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控等。不足之處是2G/3G帶寬較低，且不支持大量連接和實時性要求高的設(shè)備。
當(dāng)前工業(yè)制造領(lǐng)域使用的無線通信協(xié)議眾多，各有不足且相對封閉，工業(yè)設(shè)備互聯(lián)互通難，嚴(yán)重制約了設(shè)備上云，亟需構(gòu)建能夠兼容多種協(xié)議的新一代無線技術(shù)體系。
▌5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
5G是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息樞紐及信息核心。5G網(wǎng)絡(luò)的場景應(yīng)用包括：eMBB（高帶寬）、mMTC（大聯(lián)接）、URLLC（高可靠&低延遲）。海量的應(yīng)用場景和模式都是在這三者的基礎(chǔ)上衍生出來的。eMBB全面提升網(wǎng)絡(luò)速度，增強網(wǎng)絡(luò)體驗；mMTC鏈接更多的智能終端，實現(xiàn)萬物互聯(lián)；URLLC因其高可靠性和低延時，應(yīng)用于自動駕駛、移動醫(yī)療等精度要求高的行業(yè)。
5G應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域分工廠內(nèi)和工廠外兩個大的方面，在工廠內(nèi)，低延時和高速率的VR、AR的應(yīng)用，大并發(fā)可以用于全連接的管控、高速率用于大量視頻的傳送。在工廠外，5G可以用于設(shè)計研發(fā)協(xié)同、生產(chǎn)協(xié)同，物流管控以及最終產(chǎn)品的服務(wù)延伸。短期內(nèi)，主要是數(shù)據(jù)采集等等，這是工業(yè)應(yīng)用最基本的一個需求，中期內(nèi)實現(xiàn)工廠內(nèi)的實時控制或者高精度定位，未來最終實現(xiàn)的是無線的柔性智能工廠，實現(xiàn)柔性產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)。
工廠內(nèi)工業(yè)控制。工業(yè)設(shè)備及工業(yè)傳感器，數(shù)據(jù)的計算、分析，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)和生產(chǎn)流程的自動化控制，以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。這個場景對時延高可靠性要求非常高，設(shè)備內(nèi)控制需求是小于等于一毫秒時延。5G在生產(chǎn)控制中可以實現(xiàn)工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的無縫集成、實現(xiàn)車間內(nèi)無盲區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)，并可融合工廠內(nèi)其他網(wǎng)絡(luò)。
自動駕駛和送貨機器人。工廠內(nèi)很多貨都是用自動駕駛小車送過貨，這些小車需要用無線控制的。未來自動駕駛/送貨機器人在導(dǎo)航技術(shù)上的升級和優(yōu)化，對無線通信在通信延遲、服務(wù)可用性、確定性、吞吐量和傳輸時延方面提出更高的要求。5G可以提供自動駕駛/送貨機器人網(wǎng)絡(luò)非連續(xù)問題。
工業(yè)AR。將是5G的重要應(yīng)用，兩者的結(jié)合，目前可以應(yīng)用于幾大領(lǐng)域，首先是數(shù)字設(shè)計協(xié)同，工程師不再需要做一些實際的仿真模型，戴上AR眼鏡，就能不受空間限制。其次是遠(yuǎn)程操作輔助，包括銷售、市場產(chǎn)品等，也是客戶比較看重的。再次是機器視覺，目前的機器視覺大部分都是有線連接的，未來通過5G這種低時延和大帶寬的能力，放在云端處理，對本地的計算能力的要求將大大降低。
機器視覺。機器視覺在制造企業(yè)已經(jīng)越來越普及，以前靠人工智能來檢測，現(xiàn)在通過機器視覺，但這對大帶寬提出了要求。具體來說，有基于安全管理行為類的監(jiān)控，像特殊工作場所對于員工的安全防護，以前靠人工監(jiān)督管理，現(xiàn)在通過視覺的技術(shù)，通過人的行為判斷，這需要大量的數(shù)據(jù)傳輸。
