中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5G牌照發(fā)放以來(lái)，各界對(duì)5G的熱情一直不減，尤其工信部苗部長(zhǎng)最近還說(shuō)5G的主要應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。但5G到底在工業(yè)有哪些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景？5G作為公共的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，又如何應(yīng)用在局域網(wǎng)為主的工廠？回答這些問(wèn)題前，我們可能還要從原理和部署模式出發(fā)，搞清一些重要問(wèn)題，才能真正理解5G將如何用于工業(yè)場(chǎng)景。
一、目前5G不完全等于運(yùn)營(yíng)商商用網(wǎng)絡(luò)
首先我們要搞清楚的是，我們所期待的5G工業(yè)應(yīng)用，和目前的各地5G運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，還有著明顯的區(qū)別。
通常講到5G，我們會(huì)提到5G支持三種基本類型的通信：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB），大規(guī)模機(jī)器類型通信（mMTC）和高可靠低延遲通信（URLLC）。正是這3種通信的各種優(yōu)點(diǎn)，讓人們對(duì)5G在工業(yè)的應(yīng)用充滿了想象。
但我們必須注意的是，目前5G標(biāo)準(zhǔn)是分階段的，現(xiàn)在凍結(jié)的R15版本主要面向eMBB大帶寬業(yè)務(wù)的，面向uRLLC的高可靠低延時(shí)標(biāo)準(zhǔn)R16版本還在制定中，預(yù)計(jì)今年年底才凍結(jié)，eMTC的則更晚。R16版本凍結(jié)前，目前的5G（R15版本標(biāo)準(zhǔn)）應(yīng)用主要還是圍繞大帶寬數(shù)據(jù)傳輸展開(kāi)，當(dāng)前討論高可靠低時(shí)延的應(yīng)用還是以暢想為主，至少目前運(yùn)營(yíng)商自己通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展的應(yīng)用，并沒(méi)有uRLLC的部分。
不過(guò)，目前已經(jīng)應(yīng)用的5G案例有很多也提到了低延遲，但主要是得益于5G的高傳輸速率。很多延遲能夠降到20ms水平，但還達(dá)不到uRLLC標(biāo)準(zhǔn)的1ms級(jí)別要求。但研發(fā)通信設(shè)備的華為等，倒確實(shí)是在1ms級(jí)uRLLC方面有一些試點(diǎn)項(xiàng)目，如X Labs實(shí)現(xiàn)了5G下1ms的延遲實(shí)現(xiàn)倒立擺實(shí)時(shí)控制，與Festo測(cè)試云化AGV遠(yuǎn)程閉環(huán)控制，與Beckoff實(shí)現(xiàn)PLC無(wú)線通信等，但還未大規(guī)模商用。不排除部分企業(yè)和運(yùn)營(yíng)商、華為等合作在廠內(nèi)建設(shè)了1ms級(jí)延遲的5G切片，并開(kāi)展工業(yè)實(shí)時(shí)控制方面的應(yīng)用試點(diǎn)。
二、5G的兩大類應(yīng)用方向
在這樣的技術(shù)現(xiàn)狀下，5G在工業(yè)領(lǐng)域，其實(shí)主要有2大類應(yīng)用方式：
方式1：工廠內(nèi)布置5G網(wǎng)絡(luò)，用于設(shè)備數(shù)據(jù)通信，大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)?
提到工廠內(nèi)的應(yīng)用，最容易想到的還是控制。工業(yè)控制大致分為設(shè)備級(jí)，產(chǎn)線級(jí)和車間級(jí)，設(shè)備級(jí)和產(chǎn)線級(jí)對(duì)可靠性和延時(shí)要求很高，又很少移動(dòng)，因此在uRLLC完成前，目前主要還需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線等有線方式。車間級(jí)網(wǎng)絡(luò)的布置和控制倒是有5G應(yīng)用的空間。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的車間設(shè)備，如機(jī)床、機(jī)器人、AGV等開(kāi)始接入工廠內(nèi)網(wǎng)，尤其是AGV等移動(dòng)設(shè)備的通信，有線網(wǎng)絡(luò)難以滿足，對(duì)工廠內(nèi)網(wǎng)的靈活性和帶寬要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)工廠有線網(wǎng)絡(luò)可靠性帶寬高，但是靈活性較差，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)靈活性較高，但是可靠性，覆蓋范圍，接入數(shù)量等都存在不足。兼具靈活性、高帶寬和多終端接入特點(diǎn)的5G，成為承載工廠內(nèi)設(shè)備接入和通信的新選擇。
由于1ms級(jí)的uRLLC標(biāo)準(zhǔn)還未定，當(dāng)前應(yīng)用試點(diǎn)的5G設(shè)備數(shù)據(jù)通信主要是基于5G大帶寬和接入設(shè)備量多的特性，帶來(lái)的延遲下降及更好的可靠性，替換目前的WiFi類無(wú)線通信方案。
WiFi目前用于設(shè)備通信主要問(wèn)題是和4G網(wǎng)絡(luò)頻段接近，易被干擾，覆蓋能力不足，接入能力不足。5G網(wǎng)絡(luò)相比WiFi的優(yōu)勢(shì)，主要是傳輸速率更快，延時(shí)更低，支持同時(shí)接入的設(shè)備更多，通信的抗干擾性更強(qiáng)。
5G傳輸速度相比WiFi提升還算明顯。WiFi分為2.4Ghz和5Ghz兩種，5Ghz WiFi工作在5Ghz頻段，速度更快，目前典型的5G WiFi峰值速率約1.7Gbps左右。5G網(wǎng)絡(luò)采用eLTE技術(shù)，我國(guó)確定的工作頻段也在3Ghz-5Ghz，在100MHz帶寬下，5G網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)10Gbps峰值速率， 要高于5G WiFi。WiFi的下一代標(biāo)準(zhǔn)WiFi 6，也可以達(dá)到9.6Gbps峰值速率，但離普及還有一定距離。
速度快帶來(lái)延時(shí)的降低。有些工廠AGV實(shí)測(cè)傳輸延遲從幾百ms降低到幾十甚至幾ms。喜臨門(mén)的5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)采集延時(shí)從45-200ms降低到了25ms左右。新安化工園將多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端通過(guò)PLC匯聚后接入5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，立即報(bào)警并啟動(dòng)反向控制系統(tǒng)，端到端時(shí)延平均在20ms左右。
5G支持的設(shè)備接入也更多。新鳳鳴集團(tuán)長(zhǎng)絲生產(chǎn)車間在5G網(wǎng)絡(luò)下，企業(yè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)位從8萬(wàn)個(gè)提升到21萬(wàn)個(gè)。
構(gòu)建好5G工廠網(wǎng)絡(luò)后，其應(yīng)用主要有3個(gè)方面：
1.設(shè)備數(shù)據(jù)采集。武漢中科虹信車間的5G示范線、新鳳鳴集團(tuán)長(zhǎng)絲生產(chǎn)車間、湖州諾力四期智能工廠、喜臨門(mén)3條袋裝彈簧生產(chǎn)線、2條絎縫生產(chǎn)線、新安化工園等，都布置5G網(wǎng)絡(luò)用于設(shè)備數(shù)據(jù)采集和通信。
2.AGV通信和控制。AGV、叉車等廠內(nèi)車輛，目前正在普及無(wú)人自動(dòng)控制和調(diào)度，但由于設(shè)備持續(xù)移動(dòng)，通信和控制不適合使用有線網(wǎng)絡(luò)，因此對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求明顯。當(dāng)前AGV的無(wú)線通信主要通過(guò)WiFi，新鳳鳴、兆豐機(jī)電、山推車間則已經(jīng)在應(yīng)用基于5G通信的AGV。未來(lái)廠區(qū)內(nèi)只要5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的地方，就都可以實(shí)現(xiàn)AGV的運(yùn)行。
3.大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸及云+邊分析。圖像、視頻等大規(guī)模數(shù)據(jù)，從前只能通過(guò)有線傳輸，或無(wú)線延遲較高，如今則可以通過(guò)5G傳輸，并實(shí)時(shí)在云端進(jìn)行三維重建、AI識(shí)別等分析，將結(jié)果返回現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。應(yīng)用這類的方向有：
1）高清視頻監(jiān)控
新鳳鳴集團(tuán)長(zhǎng)絲生產(chǎn)車間以8K超高清的影像同步傳輸?shù)缴a(chǎn)調(diào)度中心，監(jiān)控中心的專家團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員作出操作指導(dǎo)。金陵石化廠區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，將現(xiàn)場(chǎng)高清視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控室，安全督導(dǎo)員不需跑現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行無(wú)死角安全督導(dǎo)。
當(dāng)然如果只是視頻監(jiān)控，對(duì)延時(shí)要求并不高，使用變焦攝像頭也可以解決清晰度問(wèn)題。
在空曠空間，5G的優(yōu)勢(shì)更明顯一些。扎哈淖爾煤業(yè)公司安裝了6座5G基站，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)全覆蓋，并給煤炭自卸車裝上了360度無(wú)死角攝像頭，利用環(huán)視模塊的圖像拼接，實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)藛T對(duì)車輛周圍環(huán)境無(wú)盲區(qū)直觀觀察，并通過(guò)5G網(wǎng)秒傳至安全監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了白天有效監(jiān)控距離10千米,夜間有效監(jiān)控距離3千米的高清監(jiān)控。
2）機(jī)器視覺(jué)質(zhì)檢
通過(guò)AI進(jìn)行缺陷監(jiān)測(cè)等質(zhì)檢，如今已經(jīng)在很多行業(yè)應(yīng)用，過(guò)去這一方式由于數(shù)據(jù)量大，圖像傳到服務(wù)器分析時(shí)間較長(zhǎng)，通過(guò)5G則可以將高清產(chǎn)品圖像快速發(fā)送到云端服務(wù)器，實(shí)時(shí)AI分析并反饋結(jié)果。中國(guó)電信湖南公司攜手中興通訊共同打造的5G智能制造基地內(nèi)，產(chǎn)品合格率在人工檢測(cè)的基礎(chǔ)上再提升30%，羅博特科則將CCD硅晶片檢測(cè)分選機(jī)接入5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)硅晶片的自動(dòng)分選。
杭州汽輪集團(tuán)的5G三維掃描建模檢測(cè)系統(tǒng)，傳輸?shù)膭t是三維數(shù)據(jù)。車間將零件的立體掃描數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，實(shí)體重建零件的三維模型，并通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)模型的比對(duì)，判斷產(chǎn)品誤差率是否在正常范圍內(nèi)返回現(xiàn)場(chǎng)。由于5G的高速傳輸，系統(tǒng)使得檢測(cè)時(shí)間從2-3天降低到了3-5分鐘，使得產(chǎn)品從抽檢變?yōu)榱巳珯z，還建立了質(zhì)量信息數(shù)據(jù)庫(kù)。
這類大規(guī)模數(shù)據(jù)如果不通過(guò)5G，目前則可能是采用現(xiàn)場(chǎng)直接放置計(jì)算機(jī)，通過(guò)以太網(wǎng)等方式將視頻傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行分析識(shí)別。本地計(jì)算機(jī)運(yùn)行訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型倒也可以，不過(guò)計(jì)算量更大的三維重建可能就存在難度，大規(guī)模數(shù)據(jù)還是要上傳服務(wù)器進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練。此外，現(xiàn)場(chǎng)放置計(jì)算機(jī)可能也會(huì)受到場(chǎng)地的限制。
3）AGV視覺(jué)導(dǎo)航
目前的AGV視覺(jué)導(dǎo)航主要采用磁導(dǎo)、二維碼、激光等方式，磁導(dǎo)和二維碼需要預(yù)先布置場(chǎng)景，靈活性較差，激光導(dǎo)航靈活性較強(qiáng)，但成本較高。直接采用視覺(jué)計(jì)算導(dǎo)航，靈活性高，成本可低于激光，但技術(shù)難度加高，數(shù)據(jù)計(jì)算量大，基于5G將實(shí)施視覺(jué)畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)皆贫朔?wù)器計(jì)算，并實(shí)時(shí)返回結(jié)果控制AGV,則有助于AGV視覺(jué)導(dǎo)航方式的應(yīng)用。
不過(guò)AGV視覺(jué)導(dǎo)航雖然靈活性更高，實(shí)際應(yīng)用范圍卻并不多，需要產(chǎn)線物流具備高柔性的場(chǎng)景還不多，反而帶來(lái)很多成本增加，應(yīng)用空間可能比較有限。
4）ARVR
AVR在工業(yè)主要用在遠(yuǎn)程指導(dǎo)等場(chǎng)景。如產(chǎn)線操作員在生產(chǎn)操作中突遇緊急困難，可通過(guò)佩戴AR眼鏡，以第一視角與技術(shù)專家進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)音視頻通訊。專家在看到眼鏡端采集的視頻后，可即時(shí)實(shí)施AR標(biāo)注、凍屏標(biāo)注等系列操作并反饋到操作員視線中，或?qū)⒉糠謱?shí)用資料，包括介紹文檔、視頻解說(shuō)等，一并傳輸給現(xiàn)場(chǎng)人員，輔助現(xiàn)場(chǎng)解決疑難問(wèn)題。
AR遠(yuǎn)程指導(dǎo)對(duì)5G的應(yīng)用，可能主要是更清晰的視頻傳輸，VR則主要是需要以5G實(shí)現(xiàn)Gbps級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸，去掉連接頭顯的線。不過(guò)在5G之前，TPCAST們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，5G或許能簡(jiǎn)化TPCAST們的方案。海爾智能+5G互聯(lián)工廠內(nèi)，就應(yīng)用了AR遠(yuǎn)程指導(dǎo)的場(chǎng)景。
方式2：通過(guò)5G廣域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程遙控和大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)?
在廣闊室外運(yùn)行的一些作業(yè)車輛、飛行器等，由于工況危險(xiǎn)、作業(yè)范圍偏僻等原因，有一定的遙控需求，也初步實(shí)現(xiàn)了一些遙控功能。但這些遙控要么使用近距離通信方式，場(chǎng)景受限，要么使用廣域無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，但數(shù)據(jù)傳輸能力有限。廣闊場(chǎng)景，如大型礦山，只能使用廣域網(wǎng)絡(luò)，但4G實(shí)時(shí)行駛畫(huà)面?zhèn)鬏斞訙竺黠@ ，導(dǎo)致車輛運(yùn)行速度無(wú)法提高，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的有效應(yīng)用。
除了遠(yuǎn)程遙控，車輛、無(wú)人機(jī)等運(yùn)行、作業(yè)時(shí)，還有運(yùn)行信息回傳的需求。隨著通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，車輛回傳信息從2G時(shí)代基本GPS信息，到3G時(shí)代各類運(yùn)行參數(shù)，以及4G時(shí)代的視頻，一直在持續(xù)提升。5G的大帶寬網(wǎng)絡(luò)用更低的延時(shí)實(shí)時(shí)回傳高清視頻，結(jié)合數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)云端分析和結(jié)果返回，則可以形成一系列實(shí)時(shí)分析控制應(yīng)用。
1. 車輛、飛行器遠(yuǎn)程遙控
洛陽(yáng)欒川礦業(yè)聯(lián)合華為、聯(lián)通、躍薪智能，在礦山安裝了9個(gè)5G基站，部分采礦設(shè)備和運(yùn)輸車輛通過(guò)接入5G網(wǎng)絡(luò)，毫秒級(jí)低延時(shí)實(shí)時(shí)傳輸作業(yè)畫(huà)面到控制室，及1200公里外的華為展廳，從而實(shí)現(xiàn)穿孔、鏟裝設(shè)備、運(yùn)輸車輛的遠(yuǎn)程操作控制?；?G的無(wú)人駕駛礦車速度從4G時(shí)的10公里每小時(shí)提升到30公里每小時(shí)，效率大大提升。
中興聯(lián)合浙江電信、寧波工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院、浙江大學(xué)控制學(xué)院則測(cè)試了基于5G的汽車遠(yuǎn)程駕駛業(yè)務(wù)。測(cè)試時(shí)駕駛艙位于杭州電信武林展廳，而車輛則在上百公里之外的寧波工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院，寧波遠(yuǎn)端車輛的車載高清攝像頭通過(guò)中興通訊5G模組，將寧波現(xiàn)場(chǎng)道路情況、駕駛實(shí)況高清視頻回傳至杭州駕駛艙，駕駛艙則實(shí)時(shí)將控制信號(hào)回傳至遠(yuǎn)端車輛，兩地聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。
豐田和日本電信運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TT DoCoMo也聯(lián)手實(shí)現(xiàn)了通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)操控10公里以外的人形機(jī)器人，展示了5G設(shè)備操控更多的潛力。
如果此技術(shù)遠(yuǎn)程操控的換成武裝無(wú)人機(jī)，很多電影中無(wú)人機(jī)追殺人的場(chǎng)景無(wú)疑很快就會(huì)到來(lái)。當(dāng)然，現(xiàn)有的不少軍用無(wú)人機(jī)，依靠軍用通信系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控和攻擊。
當(dāng)然，設(shè)備遙控在空間較大的工廠內(nèi)也可以通過(guò)布置5G網(wǎng)絡(luò)的方式應(yīng)用。寧波舟山港梅山島國(guó)際集裝箱碼頭4號(hào)堆場(chǎng)，就通過(guò)5G的布設(shè)，將輪式龍門(mén)吊作業(yè)視頻回傳遠(yuǎn)程控制臺(tái)，使操作人員通過(guò)控制手柄遠(yuǎn)程遙控龍門(mén)吊吊具等。系統(tǒng)可以達(dá)到18X30-60M的傳輸帶寬，<30ms的延時(shí)，據(jù)稱可以替代光纖。
2.遠(yuǎn)程巡檢、數(shù)據(jù)采集分析
上海聯(lián)通和上海上海天然氣管網(wǎng)公司合作5G工業(yè)無(wú)人機(jī)解決方案，現(xiàn)場(chǎng)直播5G工業(yè)無(wú)人機(jī)在崇明島上沿天然氣主干網(wǎng)實(shí)時(shí)飛行巡線采集的高清視頻，同時(shí)后臺(tái)自動(dòng)識(shí)別工作區(qū)，對(duì)前后兩次無(wú)人機(jī)拍攝圖像的對(duì)比分析，判斷工作區(qū)管道變化情況，顯著提升效率，降低成本，并保障作業(yè)人員人身安全。
廣州海工船舶設(shè)備公司則給無(wú)人艇安裝各類攝像頭，用5G將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶蠓綌?shù)據(jù)庫(kù)，用于水質(zhì)監(jiān)控。無(wú)人船船艙下面是浸沒(méi)水中的水質(zhì)檢測(cè)探頭，船頂上是全景攝像頭時(shí)刻記錄水面和水域環(huán)境，船艙內(nèi)精密的儀器現(xiàn)場(chǎng)分析水質(zhì)情況和各類參數(shù)。這些水質(zhì)分析數(shù)據(jù)與水面、水域情況，都通過(guò)5G信號(hào)實(shí)時(shí)回傳到后方數(shù)據(jù)庫(kù)。相比傳統(tǒng)采用后分析的過(guò)程，水質(zhì)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性極大的提高。
三、5G網(wǎng)絡(luò)接入方式，未來(lái)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵
作為為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)而生的技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)天然就是要構(gòu)建一張巨大的公網(wǎng)，但這個(gè)網(wǎng)絡(luò)跟日常工業(yè)企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)需求存在顯著差別，工廠內(nèi)部不同的業(yè)務(wù)需要的網(wǎng)絡(luò)不同，更重要的是工廠網(wǎng)絡(luò)一般是局域網(wǎng)，為了安全很多都追求與公網(wǎng)的物理隔離。
將一個(gè)廣域網(wǎng)技術(shù)用在需求局域網(wǎng)的場(chǎng)景，顯然會(huì)有很多問(wèn)題，因此5G也衍生了MEC邊緣處理器、切片等一系列新技術(shù)來(lái)適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，目前企業(yè)應(yīng)用5G的話，有這么3種方式：
第一種，也就是目前5G工業(yè)應(yīng)用最多的方式，通過(guò)放置在最低到工廠MEC邊緣處理器，實(shí)現(xiàn)以邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)（從整個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)看，一個(gè)MEC處理器是一個(gè)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)）為服務(wù)器的局域網(wǎng)。
這種模式下，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備加裝5G通信模組（或廠內(nèi)布置CPE，將5G信號(hào)轉(zhuǎn)為WiFi信號(hào)連接設(shè)備），適當(dāng)布置基站構(gòu)成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在車間布置MEC服務(wù)器，用于企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)通信，及與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)的連通。這種模式下，企業(yè)的數(shù)據(jù)通過(guò)MEC服務(wù)器在企業(yè)內(nèi)中轉(zhuǎn)，沒(méi)有流向公網(wǎng)，從而事實(shí)上構(gòu)建了一個(gè)給企業(yè)專用的小型局域網(wǎng)。事實(shí)上要保證低時(shí)延，也只有盡可能的將服務(wù)器靠近企業(yè)。
目前不少應(yīng)用都有這方面嘗試，但要將MEC服務(wù)器下放到企業(yè)內(nèi)部并不容易，廣東移動(dòng)給廣東一家鋼鐵廠打造5G+智慧鋼廠時(shí)，將邊緣服務(wù)器下沉到了地市數(shù)據(jù)中心，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)從鋼廠產(chǎn)線到網(wǎng)絡(luò)邊緣物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間的回傳時(shí)間，約為21ms。電信和三一重工合作了一個(gè)AGV+5G+MEC的案例，獲得了“綻放杯”一等獎(jiǎng)，MEC則準(zhǔn)備部署在企業(yè)級(jí)邊緣。
這種方式組網(wǎng)時(shí)，仍然也需要布置在廠內(nèi)布置基站。根據(jù)工廠面積，5G的布置也可能使用宏基站，或者小基站。室外環(huán)境宏基站更適合，室內(nèi)可能也以小基站為主。
小基站為主的組網(wǎng)布置方式，相比WiFi布置上并沒(méi)有簡(jiǎn)單很多。一般WiFi室內(nèi)覆蓋范圍幾十米左右，5G小基站覆蓋范圍也是半徑50-200m左右，與WiFi接近。湖州諾力四期智能工廠通過(guò)5G基站的設(shè)置，取代了原有的70個(gè)無(wú)線AP，但武漢中科虹信車間的5G示范線只有30米長(zhǎng)，卻布置了30個(gè)每個(gè)輻射范圍只有30米半徑的小基站。
空間更開(kāi)闊的港口環(huán)境下，5G基站需要量少很多。華為在寧波港一共布置了3個(gè)宏基站和8個(gè)AAU，就覆蓋了45萬(wàn)平米的區(qū)域。
第二種方式，則是不設(shè)置MEC服務(wù)器，但通過(guò)軟件手段，類似VPN的方式，在整個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)中，開(kāi)辟一條軟的網(wǎng)絡(luò)通道給企業(yè)，形成虛擬局域網(wǎng)，也就是5G切片。由于服務(wù)器可能離企業(yè)較遠(yuǎn)，這種方式傳輸延遲可能天然不如第一種方式更好。
第三種方式，則是針對(duì)要求更高的情況，使用5G基站組網(wǎng)的這個(gè)原理，為企業(yè)組建一個(gè)與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)物理隔離的真正的專網(wǎng)。這種模式下，企業(yè)更像是一個(gè)小運(yùn)營(yíng)商，自己搭建了一整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，與三大運(yùn)營(yíng)商沒(méi)有太多關(guān)聯(lián)，不像前兩種方案，還是與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)有連通。5G的高帶寬、低延時(shí)和高可靠性能如果全都達(dá)到，企業(yè)建設(shè)一個(gè)專網(wǎng)，可能會(huì)大大簡(jiǎn)化目前多種方式并存的網(wǎng)絡(luò)布置方案。
不論從安全性，還是性能方面，這種企業(yè)專網(wǎng)都更符合工業(yè)企業(yè)的需求，德國(guó)的寶馬、大眾、戴姆勒，中國(guó)臺(tái)灣的鴻海集團(tuán)、中油、臺(tái)塑等企業(yè)，都表達(dá)了自己建設(shè)企業(yè)專網(wǎng)的意向（尤其是汽車企業(yè)面向未來(lái)的自動(dòng)駕駛）。但是在當(dāng)前的政策下，企業(yè)建專網(wǎng)，其頻段是需要經(jīng)過(guò)政府審批許可的。我國(guó)大陸目前的5G網(wǎng)絡(luò)給三大運(yùn)營(yíng)商的頻段都是用于5G大公網(wǎng)的，并沒(méi)有針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的頻段。
其它國(guó)家、地區(qū)針對(duì)這一問(wèn)題已經(jīng)提出了一些解決思路，臺(tái)灣給了5G專網(wǎng)三個(gè)選擇，一是向電信運(yùn)營(yíng)商租用專有網(wǎng)絡(luò)，二是向電信運(yùn)營(yíng)商租用頻譜，自己建設(shè)，三是政府規(guī)劃專用5G頻譜，讓企業(yè)申請(qǐng)調(diào)配。而目前德國(guó)、日本、英國(guó)、中國(guó)香港等則都已經(jīng)針對(duì)垂直行業(yè)應(yīng)用，保留了特定5G頻譜。我國(guó)大陸這塊會(huì)如何處理，目前似乎還不清楚。
假設(shè)5G企業(yè)專網(wǎng)能夠落地，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念，將和我們現(xiàn)在的理解不一樣。如果5G的eMBB、uLLRC、eMTC都成熟，規(guī)劃了面向行業(yè)的頻段，企業(yè)或行業(yè)建設(shè)成了專門(mén)面向工業(yè)應(yīng)用的，與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)隔離的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就成為純粹面向工業(yè)的專用網(wǎng)絡(luò)。在這種條件下，整個(gè)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接入的市場(chǎng)將會(huì)非常龐大，工業(yè)數(shù)據(jù)安全的問(wèn)題也能夠得到更好的解決。
5G企業(yè)專網(wǎng)將沖擊運(yùn)營(yíng)商的商業(yè)模式。如果政策限制5G專網(wǎng)只能由運(yùn)營(yíng)商來(lái)建，則5G專網(wǎng)給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)一塊純2B做網(wǎng)絡(luò)建設(shè)解決方案的業(yè)務(wù)。如果不是，這部分業(yè)務(wù)很大可能會(huì)流失到華為、中興們手中。5G專網(wǎng)不再與運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)連通，運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)失去不少企業(yè)客戶。
面對(duì)工業(yè)場(chǎng)景的組網(wǎng)需求，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)在積極發(fā)力。中國(guó)移動(dòng)提出企業(yè)專網(wǎng)解決方案（簡(jiǎn)稱ENS），基于基站和頻率是否和公眾用戶共享，ENS包含三種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)滿足港口等典型行業(yè)的多業(yè)務(wù)的組網(wǎng)需求，包含：頻率獨(dú)享、基站共享的混合專網(wǎng)（M.ENS）；頻率和基站都共享的虛擬專網(wǎng)（V.ENS）；頻率和基站都獨(dú)享的物理專網(wǎng)（P.ENS）。青島港龍門(mén)吊遠(yuǎn)程作業(yè)應(yīng)用就采用了其中的M.ENS組網(wǎng)模式。
總結(jié)：5G到底將優(yōu)先應(yīng)用在哪些場(chǎng)景
短期看，5G比較適合優(yōu)先應(yīng)用的場(chǎng)景有大概四種：
1. 一般工廠車間，5G用于AGV等移動(dòng)設(shè)備。
2. 一般工廠車間，5G用于大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸和后臺(tái)實(shí)時(shí)分析。
3. 港口、礦山等面積較大的封閉工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，5G用于設(shè)備遠(yuǎn)程遙控作業(yè)等。
4. 燃?xì)夤艿?、電力輸送線、河流等開(kāi)放場(chǎng)景，通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡檢和監(jiān)測(cè)
當(dāng)然，這只是目前應(yīng)用試點(diǎn)中體現(xiàn)出來(lái)的較多的應(yīng)用場(chǎng)景。目前的應(yīng)用試點(diǎn)離實(shí)際商用，還差著投入產(chǎn)出比和數(shù)據(jù)安全兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題要解決。
花費(fèi)方面，1，2，3都可以做成MEC服務(wù)器部署于企業(yè)的形式，避免數(shù)據(jù)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商大網(wǎng)形成流量費(fèi)，主要費(fèi)用在于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。單就一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)景布置5G網(wǎng)絡(luò)，1，2可能并不如用PON、工業(yè)以太網(wǎng)、WiFi成本更低，只有3從應(yīng)用需求，成本各方面更容易落地。
布置1個(gè)網(wǎng)絡(luò)，承載多種應(yīng)用，從投入產(chǎn)出角度講才相對(duì)比較劃算。當(dāng)前的eMBB業(yè)務(wù)能夠承載的應(yīng)用場(chǎng)景在整個(gè)工廠的占比可能還不高，如果未來(lái)大帶寬、ms級(jí)高可靠和低延遲都實(shí)現(xiàn)，能替代掉大部分工廠通信方式，新建工廠只需要布置好5G網(wǎng)絡(luò)，就可以實(shí)現(xiàn)全廠通信，那帶來(lái)的變革和市場(chǎng)將是巨大的。當(dāng)然，這塊核心在于5G技術(shù)上能否替代各種工業(yè)有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，還需要后續(xù)深度研究。
對(duì)于4，以目前的網(wǎng)絡(luò)而言，數(shù)據(jù)通過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木揞~流量，對(duì)應(yīng)的費(fèi)用可能不低，對(duì)實(shí)際的應(yīng)用影響較大。未來(lái)如果能建成行業(yè)專網(wǎng)，數(shù)據(jù)在專網(wǎng) 傳輸，不經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，才有望顯著降低流量費(fèi)用，不過(guò)建專網(wǎng)的成本本身也不會(huì)低。
安全方面，目前的MEC服務(wù)器方案，企業(yè)數(shù)據(jù)連通到了整個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，理論上存在被從公網(wǎng)攻入工廠內(nèi)網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，目前的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的也是同樣的問(wèn)題，也是為何目前大型企業(yè)普遍傾向于自建私有云，而非接入公有云。即便與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)隔離的5G專網(wǎng)，無(wú)線通信天然容易接入的特點(diǎn)，仍然對(duì)應(yīng)著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。如何保證數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)安全，成為運(yùn)營(yíng)商想推進(jìn)5G工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
綜合成本和安全考慮，或許未來(lái)5G用于工業(yè)市場(chǎng)巨大，但要解決的問(wèn)題仍然很多。5G工業(yè)應(yīng)用本質(zhì)上還是運(yùn)營(yíng)商拿著錘子找釘子，拿5G去找應(yīng)用場(chǎng)景。如果從工業(yè)需求出發(fā)看這個(gè)問(wèn)題，用5G的通信技術(shù)，工作在非授權(quán)頻段，在制造企業(yè)自建局域網(wǎng)，或許才是更容易被市場(chǎng)接收的方案，但重點(diǎn)就在于政策的考量了，這塊NB-IOT與LoRa已經(jīng)有了前車之鑒。
（文章撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了一位中國(guó)電信朋友的支持和指導(dǎo)，在此表示感謝，文章中專業(yè)方面有不對(duì)的地方，也歡迎各位專家批評(píng)指導(dǎo)）
