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未来5G专网与工业4.0将要如何发展？

推动工业运营现代化以支持工业4.0应用将会是一个非常复杂的挑战 。当工厂仍使用传统的以太网设施将机器连接到中心位置时 ， 面临的挑战尤为艰巨 。在网络设施已经从有线网络过渡到无线网络的背景下 ， 转变会相对容易些 ， 但是在这过程中 ， 暴露出商用Wi-Fi和LTE蜂窝网络的局限性 。这是因为工业4.0使用高度自动化、智能和协作的信息物理系统 ， 这些系统需要非常稳定、低延迟的无线连接 。
结果就是 ， 越来越多的制造业、能源、采矿、配电、物流和其他领域的企业开始转向专网 。他们正在远离传统的网络运营商 ， 创建他们自己的无线网络 。
无线技术带来的灵活性和性能
在过渡到无线专网后 ， 可根据需要灵活地重新配置、升级和更替设置 ， 从而保证工厂顺利、高效地运营 。在设计、部署和运营私有网络时 ， 还可以针对一系列特定需求进行优化 ， 例如覆盖范围、隐私安全和性能 。即使在商业网络连接受限的环境中 ， 也能保证持续、可靠的网络连接覆盖 。由于数据不会通过更易受到剽窃或攻击的公共信道进行传播 ， 因此就能更好地保护专有信息 。运营无线专网还能简化网络配置或功能 ， 例如保护高层数据或支持特定数据速率 ， 这些是商业网络提供商无法提供的 。
当前专用网络中使用的无线技术多种多样 。一些应用采用相对简单的基于802.11的设置 ， 而其他应用使用蜂窝网络协议 ， 例如700 MHz LTE蜂窝网络 。2008年 ， 美国联邦通信委员会（FCC）授权将这一网络用于商业用途 。
未来5G专网与工业4.0将要如何发展？
文章插图
5G可实现长期增长
随着5G蜂窝网络的普及 ， 我们期望工业4.0依靠5G作为其专用无线网络服务 。工业自动化是5G的重点之一 ， 并且也是逐步推出的5G标准的重要组成部分 。
【未来5G专网与工业4.0将要如何发展？】 在2019年 ， 5G Release 15标准扩展了对目前工业物联网（IoT）中使用的低功耗广域（LPWA）技术的支持 ， 并引入了新无线电（NR） ， 以此为更高级功能提供基础 。计划于2020年发布的Release 16标准将通过引入超可靠低延迟通信（URLLC）为工业自动化提供进一步的支持 。
借助URLLC ， 工厂车间的无线连接将变得异常稳定 ， 并且可以以接近或低于一毫秒的端到端延迟速率运行 。超高可靠性、高可用性和超低延迟的结合意味着URLLC可以为使用人工智能、增强现实和先进机器人技术的智能工厂提供支持 。5G的URLLC功能使蜂窝网络具备推动工业自动化更进一步的能力 。
得益于5G为工业自动化提供的诱人承诺 ， 包括德国和日本在内的多个国家已经在这类部署中分配频谱以供5G专网使用 。
需要的5G功能
5G标准通过两种方式满足工厂自动化的需求——通过5G NR无线电通信技术和通过5G系统架构 。在无线电通信中 ， 灵活参数集、空间分集、多点协作（CoMP）操作、精确到厘米的定位、服务质量（QoS）和频谱结构的灵活性（包括工作在非授权的NR频段）等特性能够提高网络的稳定性 ， 并减少网络延迟 。在系统中 ， 网络切片、增强的安全性、全新身份验证方法、易用的边缘云部署以及支持时间敏感网络（TSN）等功能增强了5G对工厂自动化的支持 。
恩智浦观点
恩智浦是工业自动化专用5G网络的坚定支持者 。我们将5G视为工业运营的未来 ， 并正在努力实现这一未来 。为此 ， 我们依靠我们在工业应用领域的专业知识和领先地位 。
恩智浦产品组合一直以来都立足于工业网络和控制领域 。我们行业领先的Layerscape LS1043、LS1028和i.MX系列支持高级连接 ， 同时还提供工业应用所需的可靠性和长期可用性 。扩展此功能以支持5G连接是合理的下一步 。
2019年10月 ， 恩智浦推出全新Layerscape Access完全可编程基带产品系列 ， 面向5G Access Edge系统 。这个全新的5G系列基于我们现有Layerscape处理器、面向5G蜂窝基站的Airfast系列射频多芯片模块以及EdgeVerse解决方案组合 。结果就是 ， 对于工业4.0等高级应用 ， 我们优化了从天线到处理器功能 。我们还通过高度灵活、基于软件的解决方案为其提供支持 ， 并得到了软件供应商生态系统的协助以提供完整的解决方案 。
        责任编辑：tzh

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