5G有望成為智能工廠的關(guān)鍵推動者。智能工廠是什么?簡單地說，這是一個數(shù)字化改造工廠或倉庫的理想概念。它是一個由虛擬化和連接的資產(chǎn)、人員和流程組成的網(wǎng)絡(luò)物理生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)成了第四次工業(yè)革命(即工業(yè)4.0)的制造平臺。
5G技術(shù)將為智能工廠帶來革命性的連接和通信功能，有望通過熟悉的ITU 5G用例實現(xiàn)新的無線應(yīng)用：
•超可靠的低延遲通信(URLLC)
•增強(qiáng)型移動寬帶(eMBB)
•大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)
采用5G技術(shù)的一大期望是它將為智能工廠的車間帶來新的靈活性，允許越來越多的移動自動機(jī)器人和車輛在制造環(huán)境中與工作人員安全地操作。5G還有望輕松重新部署設(shè)備和工具，實現(xiàn)生產(chǎn)線的快速和動態(tài)重新配置，同時保持企業(yè)資產(chǎn)和工作人員的工業(yè)級無線連接。最終的預(yù)期結(jié)果是當(dāng)今的靜態(tài)生產(chǎn)模型向高度動態(tài)和軟件定義的生產(chǎn)模型的轉(zhuǎn)變。
5G：不僅僅是下一代移動網(wǎng)絡(luò)
雖然ITU 5G用例承諾為智能工廠提供新應(yīng)用的變革可能性，但5G遠(yuǎn)不止這些。它也不僅僅是移動通信技術(shù)的一個步驟，而是無線通信的一場革命，它正變得越來越軟件化，從無線電到核心網(wǎng)絡(luò)一直到云端都是高度融合的。
移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化為網(wǎng)絡(luò)功能如何組合成軟件定義的適合工作負(fù)載的服務(wù)開辟了新的可能性。3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)的第15版為核心網(wǎng)絡(luò)引入了獨立(SA)5G-NR(5G-New Radio)，從而實現(xiàn)了變革性的5G功能(端到端網(wǎng)絡(luò)切片)成為可能。從無線電到核心網(wǎng)絡(luò)的整個移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施能夠以新的方式動態(tài)配置和部署，以提供專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以滿足公共網(wǎng)絡(luò)上的各種服務(wù)級別要求。
5G還通過多接入邊緣計算(MEC)推動移動網(wǎng)絡(luò)與計算和存儲的高度融合，支持動態(tài)分配和實例化計算工作負(fù)載，例如跨無線網(wǎng)絡(luò)邊緣和端點設(shè)備上的人工智能和數(shù)字內(nèi)容呈現(xiàn)，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)眼鏡或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。智能工廠的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施可以采用新的分布式計算架構(gòu)和部署，這些架構(gòu)和部署可以智能地適應(yīng)快速變化的生產(chǎn)需求。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)推理現(xiàn)在可以部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣或終端設(shè)備在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面最具意義的地方。
5G：軟件定義智能工廠的關(guān)鍵使能器和網(wǎng)絡(luò)物理基礎(chǔ)設(shè)施
5G的到來正是幫助智能工廠實現(xiàn)新的移動無線可能性的最佳時機(jī)，這將推動下一級別的運營適應(yīng)性和靈活性。雖然人們在運營商托管的公共移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中熟悉5G，但3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)的第16版將包括使用許可、未許可和共享頻譜的專用網(wǎng)絡(luò)支持。為什么這會成為一個大問題?它將使制造商能夠利用5G技術(shù)，通過運營商級通信基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)和服務(wù)來增強(qiáng)其私營或托管的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。
雖然運營商級網(wǎng)絡(luò)為智能工廠提供了高可靠性(99.999%的可用性)作為基線，但5G-NR協(xié)同多點(CoMP)的應(yīng)用可以實現(xiàn)6個9(99.9999%可用性)的超低延遲無線連接(例如毫秒)的組合可用性，通過空間上不同的更小單元部署，實現(xiàn)工廠車間運營的可靠性。隨著3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)第16版引入時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)支持，智能工廠的5G網(wǎng)絡(luò)將提供性能、可靠性和確定性的網(wǎng)絡(luò)通信，與用于連接設(shè)備的有線工業(yè)以太網(wǎng)相同。無線行業(yè)已經(jīng)采取了重大措施，以實現(xiàn)這一目標(biāo)，今年漢諾威展會上的5G演示就是一個例證。
如今，工廠是一個異構(gòu)復(fù)雜的環(huán)境，存在著嚴(yán)重的技術(shù)互操作性問題，這些問題阻礙了操作的靈活性、敏捷性和可擴(kuò)展性。5G提供基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)和數(shù)字能力，使5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施非常適合作為智能工廠發(fā)展的可擴(kuò)展連接服務(wù)總線。5G將支持廣泛的互操作功能，如WiFi共存、支持以太網(wǎng)的有線和無線融合，以及多址會話連續(xù)性。5G還將支持各種物聯(lián)網(wǎng)通信和接入?yún)f(xié)議，如用于低功耗智能工廠應(yīng)用的NB-IoT和LTE-M。
隨著智能工廠的無線和移動化，隨著工廠車間和流程中的更多事物變得軟件定義并通過無線連接，網(wǎng)絡(luò)安全成為一個越來越受關(guān)注的問題。5G帶來了強(qiáng)大的現(xiàn)有和新興安全和信任技術(shù)組合，可以加強(qiáng)和保護(hù)連接的智能工廠環(huán)境。諸如eSIM(嵌入式用戶識別模塊)和SIM之類的運營商技術(shù)可以在蜂窩網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)更廣泛的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的可信配置、管理和監(jiān)控。此外，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的雙重信任框架正在興起，它將為5G智能工廠網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備提供更高的安全性，并可信任地訪問設(shè)備上的數(shù)字資產(chǎn)，如數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。
對業(yè)務(wù)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的影響
業(yè)務(wù)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者需要認(rèn)識到，智能工廠和智能倉庫是需要運營商級數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，該數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施具有可靠性、可互操作性、可擴(kuò)展性、彈性和軟件可升級性，以實現(xiàn)智能工廠的動態(tài)愿景，可重新配置的車間和生產(chǎn)線只能通過無線連接。工業(yè)生產(chǎn)制造商有機(jī)會駕馭5G浪潮，這將給工廠和倉庫帶來持續(xù)的通信行業(yè)創(chuàng)新浪潮。
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