5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

黃緒剛

摘要：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建對我國工業(yè)生產(chǎn)具有重要作用。而5G技術(shù)的出現(xiàn)，可以實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息共享，通過5G網(wǎng)絡(luò)高品質(zhì)、高速率、高寬帶的特征，推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更好地融入到移動環(huán)境中。5G系統(tǒng)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的限制，擴(kuò)大工業(yè)制造商的業(yè)務(wù)范圍。鑒于此，本文主要分析5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用

1、引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用對制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級具有一定的推動作用，然而5G技術(shù)以其特有的優(yōu)勢和性能在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。5G全系列技術(shù)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的最佳選擇，軟件工程網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等技術(shù)不但降低了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成本，并且對其的應(yīng)用效率也具有一定的推進(jìn)作用。

2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一種智能化網(wǎng)絡(luò)，基于人、機(jī)、物的全面互聯(lián)科學(xué)建構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)、平臺以及安全三部分功能體系組成，可以實現(xiàn)多種功能，具體包括智能化生產(chǎn)、服務(wù)化延伸、個性化定制、服務(wù)化延伸等，在汽車、石油化工、航空航天以及機(jī)械制造中應(yīng)用可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)、平臺以及安全三部分體系，其中網(wǎng)絡(luò)體系就是基礎(chǔ)，平臺體系是核心、安全體系是保障。具體內(nèi)容如下：網(wǎng)絡(luò)體系——該體系主要包括兩部分：一是網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)接，二是標(biāo)識解析，通過這兩部分技術(shù)，可以實現(xiàn)物體之間的全生命周期的內(nèi)的廣泛互聯(lián);平臺體系——主要包括工業(yè)APP、資源管理與配置、數(shù)據(jù)采集三部分，主要負(fù)責(zé)采集、匯聚以及分析相關(guān)資源，將相關(guān)的數(shù)據(jù)資源靈活、高效的配置給用戶;安全體系——安全體系主要包括數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、控制安全、設(shè)備安全，通過加強(qiáng)安全體系，對數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備等進(jìn)行全面的監(jiān)控，提高各方面抵抗安全風(fēng)險的能力，保證整個體系的安全。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中，想要提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程度，必須滿足工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，具體包括高安全性、個性化需求、大連接、低時延等等，與此同時必須滿足兼容信息技術(shù)、操作技術(shù)的要求。除此以外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還需要具備多種智能特征，包括數(shù)字建模、智能感知、泛在聯(lián)通，智能感知能力。而5G技術(shù)具有非正交多址接入（NOMA）、大規(guī)模MIMO 天線、毫米波（MMW）通信、同時頻全雙工（CCFD）通信、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）等關(guān)鍵技術(shù)，能夠大大推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的完善，滿足工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的要求，從而促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展。

3、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需求背景下的5G關(guān)鍵技術(shù)

3.1、邊緣計算（MEC）

從定義看，MEC是指根據(jù)業(yè)務(wù)場景需要將多種接入形式的部分功能、應(yīng)用及內(nèi)容部署到企業(yè)側(cè)網(wǎng)絡(luò)邊緣，提供低時延、大帶寬、高安全的服務(wù)，達(dá)成極致用戶體驗;從技術(shù)及安全角度看，邊緣計算將核心網(wǎng)用戶面下沉到物理邊緣側(cè)為企業(yè)提供5G專網(wǎng)能力，實現(xiàn)“企業(yè)數(shù)據(jù)不出企業(yè)”;從商業(yè)角度看，尤其針對視頻類等大量數(shù)據(jù)傳輸需求的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)本地存儲及運算，節(jié)省邊緣網(wǎng)絡(luò)到核心網(wǎng)及公網(wǎng)的傳輸成本和時間成本。

3.2、網(wǎng)絡(luò)切片

從定義看，網(wǎng)絡(luò)切片是指按需組網(wǎng)的技術(shù)，在獨立組網(wǎng)（SA）架構(gòu)下將一張物理通信網(wǎng)絡(luò)虛擬出多個專用的、隔離的端到端邏輯子網(wǎng)，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定制化場景需求。從技術(shù)角度看，主要采用虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把硬件抽象為計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理分配，為不同的切片配置相應(yīng)資源，且完全隔離互不干擾，實現(xiàn)邏輯上的統(tǒng)一管理和靈活切割。從關(guān)鍵特征看，包括按需部署、按需隔離、運維自動化、端到端SLA（Service-LevelAgree-ment）保障等。

4、5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1、5G高速網(wǎng)絡(luò)

超低延遲、超大帶寬、超高速率是目前5G技術(shù)公認(rèn)的特點，5G技術(shù)的快速發(fā)展將會推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)盡快融入到社會移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的使用讓企業(yè)的生產(chǎn)車間變得更加智能化，同時也提高了對設(shè)備精準(zhǔn)度的生產(chǎn)要求，大大降低了產(chǎn)品生產(chǎn)的不良率。其實誤差是由多種因素所引起的，單從網(wǎng)絡(luò)層面上來分析，5G技術(shù)的高穩(wěn)定性、低延遲性特點大大保障了設(shè)備生產(chǎn)的精準(zhǔn)度。

4.2、5G無線環(huán)境

在目前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用中，為了更進(jìn)一步的提高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，減少外界因素干擾，通常情況下都使用無線網(wǎng)絡(luò)連接、有線網(wǎng)絡(luò)連接等技術(shù)，但這些技術(shù)都普遍存在延時長、環(huán)境受限以及干擾因素較多等缺點。然而5G技術(shù)的應(yīng)用可以大大降低企業(yè)生產(chǎn)因布線帶來的施工、維修等成本，再加上制造業(yè)生產(chǎn)車間內(nèi)的設(shè)備種類比較繁多，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的環(huán)境下對設(shè)備之間的信息交互能力具有一定的要求，不可能通過線路將全部的生產(chǎn)設(shè)備連接在一起，由此可以看出，未來時間內(nèi)的工廠生產(chǎn)設(shè)備全部都是由工人利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，并且無線化是企業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)的必然趨勢。

4.3、萬物互聯(lián)

現(xiàn)階段，國內(nèi)的制造業(yè)中仍存在很多不具備通信能力的生產(chǎn)設(shè)備，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不但要將這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能化，完成物與物連接的生產(chǎn)目的，同時還要利用5G技術(shù)實現(xiàn)車間工人、生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)系統(tǒng)的信息交互。由美國一家咨詢機(jī)構(gòu)的預(yù)測，2020年物與物之間連接的信息量是人與人之間相互通信量的三十倍。未來消費者可以在自己的智能設(shè)備上觀賞到自己所感興趣產(chǎn)品的制作全過程，并且還有參與其中的可能性，萬物互聯(lián)技術(shù)促使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了密切的聯(lián)系，其作用不僅提升了外界信息對企業(yè)生產(chǎn)的使用價值，同時對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全新形式的發(fā)展場景具有一定的推動作用。

4.4、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化

網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化通過標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器，就能將傳統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用功能變成了現(xiàn)實，完全擺脫了專業(yè)化硬件資源的局限性，通過對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的應(yīng)用不但可以減少硬件的使用成本，同時對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的順利建設(shè)具有一定的有利作用。另外，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化在思想上對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的軟件定義進(jìn)行全新的突破。

5、結(jié)束語

在生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品的同時，可以利用移動互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行工業(yè)品的直銷，為工業(yè)制造商帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益。想要實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須充分結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)，將用戶以及工廠充分互聯(lián)，這樣才能為產(chǎn)品直銷提供平臺，形成工業(yè)制造與消費的模式，推動我國工業(yè)行業(yè)的不斷發(fā)展。由此可見，5G技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有重要的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]王偉，狄文遠(yuǎn).試談5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國新通信，2020，22（16）：104.

[2]余明明，沈洲.5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用探索[J].電信快報，2020（08）：13-15.