5G未來的應(yīng)用將不再只是手機(jī),它將面向未來VR/AR、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、智能家居、智慧醫(yī)療、無人機(jī)、應(yīng)急安全等等。
5G超高速上網(wǎng)和萬物互聯(lián)將產(chǎn)生呈指數(shù)級(jí)上升的海量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)需要云存儲(chǔ)和云計(jì)算,并通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能產(chǎn)出價(jià)值。
與此同時(shí),為了面向未來多樣化和差異化的5G服務(wù),一場(chǎng)基于虛擬化、云化的ICT融合技術(shù)革命正在推動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與轉(zhuǎn)型。
5G技術(shù)可以利用三大場(chǎng)景將分布廣泛、零散的人、機(jī)器和設(shè)備全部連接起來,構(gòu)建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。5G支撐的工業(yè)應(yīng)用將成為下一個(gè)引爆點(diǎn)。
1、5G與物聯(lián)網(wǎng)
5G三大場(chǎng)景能分別支撐不同的功能應(yīng)用需求。比如eMBB能支撐起遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等高帶寬的應(yīng)用場(chǎng)景;mMTC能滿足大量低功耗嵌入式終端的數(shù)據(jù)連接與傳輸需求。
工廠智能化轉(zhuǎn)型的推進(jìn),物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機(jī)器和設(shè)備的關(guān)鍵支撐技術(shù)正受到企業(yè)的高度關(guān)注。這種需求在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地的同時(shí),也極大的刺激了5G技術(shù)的發(fā)展。
面對(duì)復(fù)雜的工業(yè)互聯(lián)需求,5G技術(shù)需要適應(yīng)不同的工業(yè)場(chǎng)景,能滿足物聯(lián)網(wǎng)的絕大部分連接需求。因此,5G與物聯(lián)網(wǎng)是相輔相成的關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地依賴于5G提供不同場(chǎng)景的無線連接方案,而5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟也需要物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的刺激和推動(dòng)。
2、5G與工業(yè)AR
在未來智能工廠生產(chǎn)過程中,人將發(fā)揮更重要的作用。然而未來工廠增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR將發(fā)揮很關(guān)鍵作用,在智能制造過程中可用于如下場(chǎng)景:如:監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程,生產(chǎn)任務(wù)分步指引,如手動(dòng)裝配過程指導(dǎo);遠(yuǎn)程專家業(yè)務(wù)支撐等。
在這些應(yīng)用中,AR設(shè)備和云端通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。需要將設(shè)備信息處理功能上移到云端,AR設(shè)備僅僅具備連接和顯示的功能。
AR設(shè)備將通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取必要的信息,例如,生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)、以及故障處理指導(dǎo)信息。
場(chǎng)景下,AR眼鏡的顯示內(nèi)容,必須與AR設(shè)備中攝像頭的運(yùn)動(dòng)同步,以避免視覺范圍失步現(xiàn)象。通常從視覺移動(dòng)到AR圖像反應(yīng)時(shí)間低于20ms,則會(huì)有較好的同步性,所以要求從攝像頭傳送數(shù)據(jù)到云端到AR顯示內(nèi)容的云端回傳需要小于20mms,除去屏幕刷新和云端處理的時(shí)延,則需無線網(wǎng)絡(luò)的雙向傳輸時(shí)延在10ms內(nèi)才能滿足實(shí)時(shí)性體驗(yàn)的需求。而該時(shí)延要求,LTE網(wǎng)絡(luò)無法滿足。
3、5G與物流追蹤
預(yù)計(jì)5G將在深度覆蓋、低功耗和低成本(規(guī)模經(jīng)濟(jì))以及作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方面提供額外優(yōu)勢(shì)。5G提供的改進(jìn)將包括在廣泛產(chǎn)業(yè)中優(yōu)化物流,提升工人安全和提高資產(chǎn)定位與跟蹤的效率,從而最小化成本。它還將擴(kuò)展能力以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤更廣泛的在途商品。隨著在線購物增多,資產(chǎn)跟蹤將變得更加重要。
在物流方面,5G網(wǎng)絡(luò)能很好的滿足這類需求。從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術(shù)。此外,虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個(gè)生命周期,要連接分布廣泛的已售出的商品,也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò),企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間的橫向集成也需要無所不在的網(wǎng)絡(luò)。
4、5G與工業(yè)自動(dòng)化控制
5G可提供極低時(shí)延長(zhǎng)、高可靠,海量連接的網(wǎng)絡(luò),使得閉環(huán)控制應(yīng)用通過無線網(wǎng)絡(luò)連接成為可能?;谌A為5G的實(shí)測(cè)能力:空口時(shí)延可到0.4ms,單小區(qū)下行速率達(dá)到20Gbps,小區(qū)最大可支持1000萬+連接數(shù)。由此可見,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中,僅有5G網(wǎng)絡(luò)可滿足閉環(huán)控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。
工業(yè)自動(dòng)化控制,是制造工廠中最基礎(chǔ)的應(yīng)用,核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的控制周期內(nèi)每個(gè)傳感器進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給控制器以設(shè)定執(zhí)行器。
典型的閉環(huán)控制過程,周期低至ms級(jí)別,所以系統(tǒng)通信的時(shí)延需要達(dá)到ms級(jí)別甚至更低才能保證控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制,同時(shí)對(duì)可靠性也有極高的要求。如果在生產(chǎn)過程中由于時(shí)延過長(zhǎng),或者控制信息在數(shù)據(jù)傳送時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤可能導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī),會(huì)造成巨大的財(cái)務(wù)損失。
5、5G網(wǎng)絡(luò)與云化機(jī)器人
5G網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到低至1ms的端到端通信時(shí)延,并且支持99.999%的連接可靠性,強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力能夠極大滿足云化機(jī)器人對(duì)時(shí)延和可靠性的挑戰(zhàn)。
在智能制造生產(chǎn)場(chǎng)景中,需要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來滿足柔性生產(chǎn),這就帶來了機(jī)器人對(duì)云化的需求。5G網(wǎng)絡(luò)是云化機(jī)器人理想的通信網(wǎng)絡(luò),是使能云化機(jī)器人的關(guān)鍵。5G切片網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)樵苹瘷C(jī)器人應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐。
和傳統(tǒng)的機(jī)器人相比,云化機(jī)器人需要通過網(wǎng)絡(luò)連接到云端的控制中心,基于超高計(jì)算能力的平臺(tái),并通過大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算控制。
通過云技術(shù)機(jī)器人將大量運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能移到云端,這將大大降低機(jī)器人本身的硬件成本和功耗。并且為了滿足柔性制造的需求,機(jī)器人需要滿足可自由移動(dòng)的要求。因此在機(jī)器人云化的過程中,需要無線通信5G網(wǎng)絡(luò)具備極低時(shí)延和高可靠的特征。
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