王海滨：新基建时代，工业5G 蓄势待发
2020-6-10 来源：-- 作者：-
2019年是中国5G商用“元年”。从5G商业牌照的正式发放，运营商基站的迅速铺开，再到5G手机的集中问世，都宣告着一个崭新的移动通讯时代已经来临。如果说从1G到4G的革新解决了人与人之间的互联，那么5G则将彻底打破人与人、人与机器、机器与机器之间的界限。正因如此，“工业５G”将会是5G未来发展最为茁壮的分支之一。
工业界正处于一场数字化转型的根本性变革之中。不同于商用5G，方兴未艾的工业5G与云技术、边缘计算和人工智能等先进制造技术的融合共振，将为智能制造和工业生态的发展创造无限空间，为全球工业的数字化时代开启新篇章。作为未来工业无线通讯的两大核心技术，工业5G和工业无线局域网将相辅相成，共同赋能工业物联网。西门子率先拥抱这一全新通讯技术，并通过开发相应的产品组合来支持其标准化和工业实施。
智能工厂和工业物联网代表了工业未来发展的方向，这需要与时俱进的通讯架构和全面的互联互通，才能打造更为灵活、高效、安全的生产和物流体系。放眼未来，“工业5G”将成为全面构筑智能工厂的关键基础设施，实现从设计、生产到销售及服务各个环节的互联互通和供应链及产能的协调发展，进而促进资源的整合优化，激发新的业务模式和潜能，进一步推动中国工业数字化转型升级和高质量发展迈入新阶段。
工业 5G开辟生产制造全新前景
3GPP定义的5G三大应用场景
作为中国“新基建”的关键基础技术之一，５G将前所未有地满足工业无线通讯的苛刻要求。国际标准化组织3GPP定义了5G的三大应用场景，每个场景的实现都将推动工业制造的变革。
首先，５G的超高可靠超低时延（URLLC）的特性使工业无线通讯更趋于实时，从而为移动机器人、自主物流和自动引导车（AGV）等复杂的工业应用奠定基础。这也是5G区别于4G的最本质特征，亦是5G在工业应用中大有作为的关键。
其次，其增强型移动宽带（eMBB）能够实现全球网络范围内的高速率数据传输，峰值带宽可提高至10Gb/s，高达4G技术的10倍，这将使增强现实技术在工业应用发挥更大价值，为现场工程师提供支持，更稳定自如地实现远程控制和运维。
最后，５G能够支持海量机器通信（mMTC），可以在一平方公里范围内连接多达一百万台设备，其“惊人”的连接数量将对工业物联网的应用大有裨益。工业现场需要安装大量的传感器（如位置、速度、温度、压力、流量等）为工厂中的过程监控提供支持，通过mMTC应用，这些遍布在工厂中的传感器则可以轻松实现更大范围的无线连接与智能应用。
让我们畅想一下未来工业5G全面覆盖工厂的场景：通过云端和工业现场间数据的无缝传输，实时分析和处理工厂内部的机器、边缘设备和系统所产生的数据，对大量移动设备进行管理和优化，并为生产管理决策提供及时支撑。例如，我们将看到“云控制”的自动引导车（AGV）携带着组件在生产线之间自如穿梭，通过云端统一协调和优化行驶路径，将物料准确传递到移动机器人手中，实现自组织生产。此外，通过MindSphere这样的物联网操作系统以及各种类型的APP，企业可以依托大数据分析和人工智能对设备进行预测性维护，有效提高设备利用率并减少产线故障时间，大幅提升生产效率。现场工作人员在任何地方，只需一台平板电脑或其他终端设备就可以实时监测和控制现场生产状态，并通过增强现实眼镜来接收维修设备的指导信息。而自动引导车的制造商也将通过工业5G远程调试和维护设备，保障生产运行。
工业5G就如同一把“黄金钥匙”，将以超高可靠性、超低时延和万物互联的特性，帮助用户应对工业环境中海量数据接入与关键数据实时传输的多种应用需求，打开通往工业物联网未来的大门，实现人、机、物的全面连接，促进各生产要素间的高效协同，从而为工业企业创造的效率和灵活性释放乘数效应。
更重要的是，工业5G还能与“新基建”中涉及的人工智能、边缘计算、大数据等多种关键技术相互促进，它们之间发生的“化学反应”将进一步赋能工业制造。例如，工业5G将加速边缘计算与云的融合，实时拉近数据与算力间的距离，实现工业应用场景中任务的“云分发”，无论是在云端或是边缘侧，都能高效收集和分析工厂生产运营的数据以支持快速决策。”
高可靠低时延是撬动工业5G应用的关键
相较于5G在商业场景中多用到的高带宽等特性，高可靠低时延才是工业5G发挥价值的关键，甚至可以说是5G进入工业领域的“门槛儿”。5G需要将三大场景相结合，才能更全面地满足工业各场景的应用需求，提供比传统工业网络更重要的技术优势，为工业环境中的开创性应用铺平道路。
目前，3GPP发布的5G第一个标准版本Release 15更加侧重的应用场景是增强移动宽带网络，其主要目标是以更高无线网络下载速率为主要特点的商用场景，而工业制造要求的超高可靠超低时延通信和海量机器通信在这一版本中还未得到充分体现。未来，伴随着3GPP路线图的发布，下一版本——即 3GPP Release 16将利用5G的高可靠低时延和海量机器连接的特性来支持更多类型的服务。此外，工业5G在各国的发展模式也成为广泛关注的焦点。目前，德国联邦网络管理局已经批准为德国企业划分相应的频谱带宽，并制定了配套管理政策和技术要求，以满足工业环境特定的高实时性和安全性的需求。西门子也参与实施了真实工业环境下的工业5G独立组网模式（SA）的企业专网试点项目。
西门子作为工业通讯领域的领军企业和5G-ACIA成员，从一开始就投身于工业5G这一全新通信标准的研究，不仅在生产运营环境中设立了研究项目和试验平台，同时专注于研发包含工业5G在内的工业通讯产品组合，帮助工业企业提升效率、灵活性和生产力。
在中国，随着“新基建”等产业利好政策的不断落实，中国将迎来5G的突破性发展，因此，更需要产业链中的相关企业的精诚合作，打造属于中国的“5G生态”。我们期待着以西门子多年来所累积的行业经验和技术专长为中国工业5G的落地生根贡献力量，我们将与中国合作伙伴携手共赢，共同挖掘工业5G的巨大潜力。
1847年，西门子创始人维尔纳·冯·西门子发明了世界第一台指针式电报机，由此开启人类通讯的新纪元。今天，随着工业5G的破土和怒放，西门子将携手各方伙伴，在“新基建”时代共同描绘这一激动人心的未来工业新图景。
工业５G已蓄势待发，值得翘首以盼。
（来源：西门子（中国）有限公司）
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