5g技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些

本文作者 |?Ludger Boeggering，u-blox EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

Q A &

在自動(dòng)化領(lǐng)域，非獨(dú)立組網(wǎng)與獨(dú)立組網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

從技術(shù)角度來(lái)看，根據(jù)3GPP提供的信息，兩者的區(qū)別在于控制邏輯。非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)5G網(wǎng)絡(luò)必須使用4G/LTE基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)控制通信，而獨(dú)立組網(wǎng)(SA)5G網(wǎng)絡(luò)是全面實(shí)施5G網(wǎng)絡(luò)。

從用戶(hù)角度來(lái)看，這代表基于SA的專(zhuān)用5G網(wǎng)絡(luò)（非公開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，英文縮寫(xiě)形式為NPN）要更加精簡(jiǎn)，所需工作量更少。

從應(yīng)用角度來(lái)看，SA網(wǎng)絡(luò)可以支持更高的可用性和可靠性，并且縮短周期時(shí)間，特別是在NPN的背景下。

Q A &

哪些工業(yè)應(yīng)用可以受益于5G技術(shù)？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

從定義上來(lái)看，5G是eMBB、uRLLC、eMTC和RedCap等多種技術(shù)的總稱(chēng)，因此也能夠?yàn)閺V泛的應(yīng)用提供支持。

舉例來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)性維護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、服務(wù)和配置、互聯(lián)工具及安全互聯(lián)工作人員都能得益于eMTC和RedCap中定義的功能。eMTC已經(jīng)可以與LTE-M和NB-IoT配合使用，3GPP也在持續(xù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)5G技術(shù)的應(yīng)用。

此外，工業(yè)裝配解決方案、過(guò)程自動(dòng)化控制、人機(jī)界面(HMI)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助等應(yīng)用，以及工廠(chǎng)物流、移動(dòng)機(jī)器人、協(xié)作式機(jī)器人和AGV都能受益于RedCap和uRLLC的功能。在上述領(lǐng)域，最為重要的就是可靠的響應(yīng)時(shí)間以及充足的帶寬和經(jīng)濟(jì)高效的產(chǎn)品。

未來(lái)幾年間，所有相關(guān)垂直行業(yè)都將采用5G技術(shù)，例如制造業(yè)（機(jī)械、航空航天、汽車(chē)、半導(dǎo)體）、化工和石化、制藥、石油和天然氣、能源和公用事業(yè)、水和廢水處理。這固然與技術(shù)本身有關(guān)，但也與監(jiān)管框架和專(zhuān)用頻譜的使用密不可分。

Q A &

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，5G技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)儀表級(jí)的EVM性能？（在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，5G技術(shù)如何接收信號(hào)才能從誤差矢量幅度方面提升性能？）

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

首先，我們要考慮到5G技術(shù)與其他幾代技術(shù)不同的特征。

在有高可靠性和高可用性要求的應(yīng)用場(chǎng)景中，低延遲至關(guān)重要。與前幾代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比，5G技術(shù)從設(shè)計(jì)上顯著縮短了延遲，并提高了可用性。

5G技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)分片，而這可以根據(jù)特定應(yīng)用或服務(wù)的需求提供定制的虛擬網(wǎng)絡(luò)。因此，工業(yè)自動(dòng)化可以獲得針對(duì)其具體需求而優(yōu)化的專(zhuān)用分片，同時(shí)還能確保高可靠性和高性能。

邊緣計(jì)算在未來(lái)將會(huì)變得越來(lái)越重要。5G網(wǎng)絡(luò)可以使用邊緣計(jì)算，在更靠近設(shè)備和傳感器的位置處理數(shù)據(jù)。這能減少將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心所需的時(shí)間和能源，從而在工業(yè)自動(dòng)化流程中縮短響應(yīng)時(shí)間，并提高性能。

最后但同樣重要的是，5G技術(shù)支持mMTC，因此支持大量設(shè)備同時(shí)通信。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，這意味著可以讓同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的大量傳感器、執(zhí)行器和設(shè)備相互通信，無(wú)論從利用率還是投資角度來(lái)看，這都會(huì)顯著提升整體效率。

Q A &

在自動(dòng)化領(lǐng)域，5G技術(shù)如何減少機(jī)器暫停時(shí)間、消除錯(cuò)誤、提高材料可追溯性，并讓員工專(zhuān)注于需要復(fù)雜人工技能的任務(wù)？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

5G技術(shù)本身對(duì)這些參數(shù)的影響并不大。但重點(diǎn)在于這項(xiàng)技術(shù)是作為一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行實(shí)施。5G技術(shù)支持使用所分配的頻譜創(chuàng)建安全的通信環(huán)境?；跓o(wú)線(xiàn)技術(shù)的解決方案也能更輕松、更靈活地集成到工業(yè)環(huán)境中。

因此，該技術(shù)可以更有針對(duì)性地收集和分析流程數(shù)據(jù)。有了這些可能性，企業(yè)即可創(chuàng)建數(shù)字孿生系統(tǒng)和/或確保實(shí)現(xiàn)可靠的狀態(tài)檢測(cè)，從而隨時(shí)采取預(yù)防性措施。

若能巧妙地利用這項(xiàng)技術(shù)，企業(yè)就能可靠地執(zhí)行各種流程，并建立靈活的“即服務(wù)”模式。這樣可以將停機(jī)時(shí)間控制在必要的最低限度，避免生產(chǎn)錯(cuò)誤，并確保有針對(duì)性地分配員工、調(diào)配材料。

Q A &

5G技術(shù)如何加速數(shù)字化并實(shí)現(xiàn)節(jié)能？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

5G技術(shù)是應(yīng)對(duì)數(shù)字化挑戰(zhàn)的另一個(gè)重要基石。從根本上來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)有助于更快地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并促使企業(yè)追求更高的靈活性。其關(guān)鍵要素包括可用性和可靠性。

Q A &

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域使用5G技術(shù)時(shí)，可能遇到哪些挑戰(zhàn)和限制？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

我想先強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，技術(shù)的發(fā)展總是不可避免地產(chǎn)生各種應(yīng)用場(chǎng)景問(wèn)題。5G的優(yōu)勢(shì)與不足也密不可分，例如，有著毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)響應(yīng)要求的時(shí)間關(guān)鍵型應(yīng)用仍然需要使用有線(xiàn)連接。就目前而言，還沒(méi)有人投入大量的精力和成本構(gòu)建相應(yīng)的5G解決方案。

即使在未來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化環(huán)境中也會(huì)有各種技術(shù)并存。不存在萬(wàn)能型解決方案。

如果您仍然希望受益于靈活性，以及類(lèi)似于園區(qū)的獨(dú)立、安全的區(qū)域覆蓋等優(yōu)勢(shì)，就必須建立相應(yīng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，而這需要初始投資。

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域采用5G技術(shù)時(shí)，需要克服的第一個(gè)挑戰(zhàn)在于期望管理。未來(lái)會(huì)出現(xiàn)更多構(gòu)建基礎(chǔ)架構(gòu)的解決方案，小規(guī)模部署也會(huì)得以實(shí)現(xiàn)。

此外，應(yīng)該為盡可能多的應(yīng)用場(chǎng)景使用相同的基礎(chǔ)架構(gòu)，從而盡可能為用戶(hù)帶來(lái)更多好處。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計(jì)必須充分考慮這些不同的要求，供應(yīng)商必須提供適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。

在自動(dòng)化環(huán)境中實(shí)施5G技術(shù)時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵方面就是端到端可追溯性。采用5G解決方案的運(yùn)營(yíng)商或集成商必須始終能分析通信基礎(chǔ)架構(gòu)的每個(gè)部分，從而快速發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并恢復(fù)正常運(yùn)行。

Q A &

5G技術(shù)將哪些不同的頻段用于工業(yè)自動(dòng)化？這些頻段的優(yōu)勢(shì)分別是什么？

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

這個(gè)問(wèn)題涉及很廣，我盡量從應(yīng)用場(chǎng)景的角度來(lái)解答。以預(yù)測(cè)性維護(hù)或環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景為例，其重點(diǎn)在于較深的覆蓋范圍、較多的訂閱者人數(shù)，以及易用的現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)。這主要涉及到使用公共網(wǎng)絡(luò)提供商的傳統(tǒng)頻段。

在其他應(yīng)用場(chǎng)景中，例如過(guò)程自動(dòng)化控制，以及通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供輔助的場(chǎng)景，可用性和可靠性至關(guān)重要。在這類(lèi)情況下，專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的數(shù)據(jù)安全性等優(yōu)勢(shì)具有重要作用。此類(lèi)設(shè)施可以使用3.xx至4.xx GHz的中頻頻譜，而多年以來(lái)，監(jiān)管部門(mén)一直基于相對(duì)有吸引力的條件發(fā)放其中各頻段的許可，以供本地使用。

Q A &

為此，貴公司有何解決方案？?

Ludger?Boeggering

u-blox?EMEA地區(qū)能源與自動(dòng)化資深細(xì)分市場(chǎng)主任

正如以上提到5G是多種技術(shù)的集合以應(yīng)對(duì)多種市場(chǎng)需求。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，重點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間短、中等數(shù)據(jù)量、高可靠性和大量連接等要求。而不同的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生不同的關(guān)鍵要求，只有全面的產(chǎn)品組合才能滿(mǎn)足這些要求。

通過(guò)u-blox的SARA、LARA和LENA產(chǎn)品系列，我們提供了可互換的產(chǎn)品組合，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)環(huán)境中的主要挑戰(zhàn)。

全球通用的單一SKU

持續(xù)穩(wěn)定的功能和強(qiáng)大的技術(shù)支持確保了產(chǎn)品的高可用性

產(chǎn)品質(zhì)量高，路線(xiàn)圖穩(wěn)定，可長(zhǎng)期使用（行業(yè)需要10年或更長(zhǎng)時(shí)間）

符合要求的供應(yīng)鏈，確?？捎眯院蜆I(yè)務(wù)連續(xù)性。

編輯：黃飛