西門子首次全面解讀工業(yè)5G

自由飛翔的老虎 2020-06-10

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2019年是中國5G商用“元年”。從5G商業(yè)牌照的正式發(fā)放，運營商基站的迅速鋪開，再到5G手機的集中問世，都宣告著一個嶄新的移動通訊時代已經來臨。如果說從1G到4G的革新解決了人與人之間的互聯，那么5G則將徹底打破人與人、人與機器、機器與機器之間的界限。正因如此，“工業(yè)5G”將會是5G未來發(fā)展最為茁壯的分支之一。

工業(yè)界正處于一場數字化轉型的根本性變革之中。不同于商用5G，方興未艾的工業(yè)5G與云技術、邊緣計算和人工智能等先進制造技術的融合共振，將為智能制造和工業(yè)生態(tài)的發(fā)展創(chuàng)造無限空間，為全球工業(yè)的數字化時代開啟新篇章。作為未來工業(yè)無線通訊的兩大核心技術，工業(yè)5G和工業(yè)無線局域網將相輔相成，共同賦能工業(yè)物聯網。西門子率先擁抱這一全新通訊技術，并通過開發(fā)相應的產品組合來支持其標準化和工業(yè)實施。

智能工廠和工業(yè)物聯網代表了工業(yè)未來發(fā)展的方向，這需要與時俱進的通訊架構和全面的互聯互通，才能打造更為靈活、高效、安全的生產和物流體系。放眼未來，“工業(yè)5G”將成為全面構筑智能工廠的關鍵基礎設施，實現從設計、生產到銷售及服務各個環(huán)節(jié)的互聯互通和供應鏈及產能的協調發(fā)展，進而促進資源的整合優(yōu)化，激發(fā)新的業(yè)務模式和潛能，進一步推動中國工業(yè)數字化轉型升級和高質量發(fā)展邁入新階段。

工業(yè)5G開辟生產制造全新前景

作為中國“新基建”的關鍵基礎技術之一，5G將前所未有地滿足工業(yè)無線通訊的苛刻要求。國際標準化組織3GPP定義了5G的三大應用場景，每個場景的實現都將推動工業(yè)制造的變革。

5G的超高可靠超低時延（URLLC）的特性使工業(yè)無線通訊更趨于實時，從而為移動機器人、自主物流和自動引導車（AGV）等復雜的工業(yè)應用奠定基礎。這也是5G區(qū)別于4G的最本質特征，亦是5G在工業(yè)應用中大有作為的關鍵。

其增強型移動寬帶（eMBB）能夠實現全球網絡范圍內的高速率數據傳輸，峰值帶寬可提高至10Gb/s，高達4G技術的10倍，這將使增強現實技術在工業(yè)應用發(fā)揮更大價值，為現場工程師提供支持，更穩(wěn)定自如地實現遠程控制和運維。

5G能夠支持海量機器通信（mMTC），可以在一平方公里范圍內連接多達一百萬臺設備，其“驚人”的連接數量將對工業(yè)物聯網的應用大有裨益。工業(yè)現場需要安裝大量的傳感器（如位置、速度、溫度、壓力、流量等）為工廠中的過程監(jiān)控提供支持，通過mMTC應用，這些遍布在工廠中的傳感器則可以輕松實現更大范圍的無線連接與智能應用。

讓我們暢想一下未來工業(yè)5G全面覆蓋工廠的場景：通過云端和工業(yè)現場間數據的無縫傳輸，實時分析和處理工廠內部的機器、邊緣設備和系統所產生的數據，對大量移動設備進行管理和優(yōu)化，并為生產管理決策提供及時支撐。例如，我們將看到“云控制”的自動引導車（AGV）攜帶著組件在生產線之間自如穿梭，通過云端統一協調和優(yōu)化行駛路徑，將物料準確傳遞到移動機器人手中，實現自組織生產。

此外，通過MindSphere這樣的物聯網操作系統以及各種類型的APP，企業(yè)可以依托大數據分析和人工智能對設備進行預測性維護，有效提高設備利用率并減少產線故障時間，大幅提升生產效率。現場工作人員在任何地方，只需一臺平板電腦或其他終端設備就可以實時監(jiān)測和控制現場生產狀態(tài)，并通過增強現實眼鏡來接收維修設備的指導信息。而自動引導車的制造商也將通過工業(yè)5G遠程調試和維護設備，保障生產運行。

工業(yè)5G就如同一把“黃金鑰匙”，將以超高可靠性、超低時延和萬物互聯的特性，幫助用戶應對工業(yè)環(huán)境中海量數據接入與關鍵數據實時傳輸的多種應用需求，打開通往工業(yè)物聯網未來的大門，實現人、機、物的全面連接，促進各生產要素間的高效協同，從而為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造的效率和靈活性釋放乘數效應。

更重要的是，工業(yè)5G還能與“新基建”中涉及的人工智能、邊緣計算、大數據等多種關鍵技術相互促進，它們之間發(fā)生的“化學反應”將進一步賦能工業(yè)制造。例如，工業(yè)5G將加速邊緣計算與云的融合，實時拉近數據與算力間的距離，實現工業(yè)應用場景中任務的“云分發(fā)”，無論是在云端或是邊緣側，都能高效收集和分析工廠生產運營的數據以支持快速決策。

高可靠低時延是撬動工業(yè)5G應用的關鍵

相較于5G在商業(yè)場景中多用到的高帶寬等特性，高可靠低時延才是工業(yè)5G發(fā)揮價值的關鍵，甚至可以說是5G進入工業(yè)領域的“門檻兒”。5G需要將三大場景相結合，才能更全面地滿足工業(yè)各場景的應用需求，提供比傳統工業(yè)網絡更重要的技術優(yōu)勢，為工業(yè)環(huán)境中的開創(chuàng)性應用鋪平道路。

目前，3GPP發(fā)布的5G第一個標準版本Release 15更加側重的應用場景是增強移動寬帶網絡，其主要目標是以更高無線網絡下載速率為主要特點的商用場景，而工業(yè)制造要求的超高可靠超低時延通信和海量機器通信在這一版本中還未得到充分體現。未來，伴隨著3GPP路線圖的發(fā)布，下一版本——即 3GPP Release 16將利用5G的高可靠低時延和海量機器連接的特性來支持更多類型的服務。此外，工業(yè)5G在各國的發(fā)展模式也成為廣泛關注的焦點。目前，德國聯邦網絡管理局已經批準為德國企業(yè)劃分相應的頻譜帶寬，并制定了配套管理政策和技術要求，以滿足工業(yè)環(huán)境特定的高實時性和安全性的需求。西門子也參與實施了真實工業(yè)環(huán)境下的工業(yè)5G獨立組網模式（SA）的企業(yè)專網試點項目。

西門子作為工業(yè)通訊領域的領軍企業(yè)和5G-ACIA成員，從一開始就投身于工業(yè)5G這一全新通信標準的研究，不僅在生產運營環(huán)境中設立了研究項目和試驗平臺，同時專注于研發(fā)包含工業(yè)5G在內的工業(yè)通訊產品組合，幫助工業(yè)企業(yè)提升效率、靈活性和生產力。

在中國，隨著“新基建”等產業(yè)利好政策的不斷落實，中國將迎來5G的突破性發(fā)展，因此，更需要產業(yè)鏈中的相關企業(yè)的精誠合作，打造屬于中國的“5G生態(tài)”。我們期待著以西門子多年來所累積的行業(yè)經驗和技術專長為中國工業(yè)5G的落地生根貢獻力量，我們將與中國合作伙伴攜手共贏，共同挖掘工業(yè)5G的巨大潛力。

1847年，西門子創(chuàng)始人維爾納·馮·西門子發(fā)明了世界第一臺指針式電報機，由此開啟人類通訊的新紀元。今天，隨著工業(yè)5G的破土和怒放，西門子將攜手各方伙伴，在“新基建”時代共同描繪這一激動人心的未來工業(yè)新圖景。

工業(yè)5G已蓄勢待發(fā)，值得翹首以盼。