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通往5G的道路现在开始

发布者:    发布时间:2020-07-22 11:04:11

支持者认为4.9g无线技术是实现5G的垫脚石,以增强新的Industry4.0应用程序的能力,从Cobots到增强现实支持的预测维护。

然而,随着5G标准化仍在进行中,工业用例只在初步试验阶段推出,专家们表示,制造商不应坐等5G技术和兼容产品整合成一个全面的生态系统。相反,他们建议制造商制定新的无线通信战略、用例,并推出基于4.9G/LTE技术最新变化的计划。他们声称,这些新的工业应用程序中,有许多都可以提供这种技术,同时为完全实现5G提供最直接的途径。

“要想让5G对制造商和其他行业部门可行,你需要5年以上的时间,”斯蒂芬娜·达尤布尔(Stephane Daeuble)说,他负责企业解决方案的市场营销。诺基亚向制造业销售专用无线网络。如今的4.9g/LTE解决方案在作为专用网络部署时,可以解决工业应用所需的85%的问题。“

为什么是无线,为什么是现在?
建立在有线技术、遗留设备和专有网络协议基础上的传统工业网络对IIoT应用程序没有很好的配置,而IIoT应用程序需要健壮、可适应和灵活的网络。尽管制造商多年来一直在试验无线技术,如Wi-Fi、蓝牙和Zigbee,但由于可靠性和安全性的考虑,以及与支持的设备数量和通信范围有关的限制,部署受到了阻碍。

“在过去的10到20年里,我们有相当多的机会来更换电线,但问题是现有的技术都有传输可靠性、实时行为或数据速率的缺点,”冈瑟·梅博士指出,他是自动化和电气化业务部门的技术和创新主管。博世力士乐股份有限公司.

相比之下,5G以其高数据速率(1-20 Gbit)、低延迟(1ms)和可扩展以适应大规模传感器和设备的承诺,解决了过去用于工业应用的无线可靠性和确定性不足的问题。5G还承诺以比竞争技术更低的成本提供低延迟、高可靠性和安全的通信,同时提供灵活性,以适应与IIoT和Industry4.0制造业的出现密不可分的工厂车间生产重组和布局更改。“5G的延迟,带宽和网络的可靠性-这三个超级大国创造了一个工业数字骨干,让你敢于去无线,”多布尔说。

这一信息才刚刚开始与制造商产生共鸣,根据诺基亚和诺基亚进行的一项新的调查。ABI研究。研究发现,尽管2019年全球工厂连接的大部分(86%)是固定线路,但这一数字预计将在2025年下降至40%,到2030年将降至14%。事实上,近四分之三(74%)的受访者正计划在未来两年内改善他们的通讯及控制网络,以推动数码转换及工业4.0的应用。调查结果显示,大部分受访者(90%)正在调查4G/5G在他们的运营中的使用情况,84%的考虑使用4G/5G技术的人将部署自己的专用无线网络,作为制造业务的一部分。

根据诺基亚(Nokia)/ABI的研究,制造商正出于多种原因考虑对4G/5G进行投资,包括需要对现有基础设施进行数字化和改进(63%),用机器人实现自动化(51%),以及实现员工生产率的新水平(42%)。调查发现,信息技术旨在提升通信主干网,以减少停机时间,提高运营效率和安全性,而运营技术则是为了取代老化的基础设施、提高效率和提高容量。

“这些趋势为切断电缆制造了一场完美的风暴,使工厂能够充分灵活地生产未来,”埃里克·乔瑟松(Erik Josefsson)说。爱立信。Josefsson今天提出了实现4.9g的理由,因为他认为它为未来的无线技术提供了一条清晰的道路。他解释说:“制造商承担不起在大型基础设施方面的投资,然后就被困在表现不佳的能力上。”他们需要可靠、稳定和安全的[网络技术]。

image.png由私人5G无线网络支撑的移动机器人、AGV、联网设备和数字双胞胎,是诺基亚oulu网站等下一代工厂的支柱。图片由诺基亚提供。

5G在工作
爱立信相信,4.9G到5G的联网路径将支持四种类型的IIoT用例。第一个是大规模物联网(物联网)用例,使用蜂窝技术大规模连接设备,用于预测维护和其他应用。爱立信与中国移动正在自己的南京工厂测试这一用例,在那里,蜂窝物联网网络和基于云的机器学习算法自动监视大约1,000个高精度连接螺丝刀,以改进工具使用情况的跟踪,这有助于预测维护。爱立信的爱沙尼亚工厂正在试验第二个用例--宽带物联网--利用AR来简化电子板的故障排除,用一个方便实时信息共享的无手视觉环境,替换繁琐的纸质工作说明。Josefsson声称,在4.9g技术下,这两种用例都是可能的。

随后发布的5G将支持下一轮的用例,这将涉及关键的通信,以允许Cobots与人类并行工作,并可能完全关闭工厂的自动化。在一系列正在进行的试验项目中,爱立信和奥迪正在测试这样的用例,包括在5G网络和5G URLLC上的安全AGV操作,这提供了较低的延迟,并保证了在系统中触发安全停止的能力--这是支持以前只有有线网络才可能实现的安全人机交互的一个里程碑。爱立信还支持5G支持制造(5 GEM)项目,这是一个与轴承制造商的合作项目。SKF并利用5G网络实时采集和分析数据,方便产品定制,优化生产产出。

5月份的数据显示,在工厂中更广泛地使用AGV是另一个由5G工业网络支持的高价值用例,它可以帮助产品定制。虽然大多数工业工厂都依赖传送带和直线生产线,但消费者对更多定制产品的日益增长的需求,增加了人们对更灵活的制造能力的需求,而AGV的使用将依赖基于云的智能,在需要的地方交付材料和部件。

“在新的生产领域,你不再有直线传送带了,”梅说。相反,有一个生产岛的需要,工作中的产品被运输到不同的站,以完成下一步的过程。他解释说:“这个产品,在这个特定的选项下,会被驱动到一个特定的站点,而另一个有不同选择的产品会被驱动到另一个车站。”“这增加了对AGV的需求,反过来也确实促进了无线的使用。”

梅伊说,可以在5G网络的指定部分内工作的机对机交互和闭环系统--这是允许将通信路径分配给特定应用程序的关键功能--是由5G启用的其他主要用例。他解释说:“有些机器,如印刷机,在这些机器中,加工过程的某些部分需要完美地同步。”“当你想避免布线时,你需要良好的实时行为。”

image.pngEricsson’s 5G-enabled factory of the future starts today with 4.9G-enabled massive IoT and AR applications. Image courtesy of Ericsson.爱立信未来的5G支持工厂今天开始使用4.9G支持的大规模物联网和AR应用程序。爱立信提供的图片。

从长远来看
5G在工业应用方面有很大潜力,但必须首先克服重大挑战。爱立信(Ericsson)对5G行业影响的一项调查显示,数据安全和隐私是采用5G的最大障碍,79%的受访者表示,其次是对缺乏标准(76%)和端到端实施挑战的担忧(69%)。

使问题更加复杂的是,升级并不容易,也不便宜。制造商除了与5G运营商合作或获得无线电频谱许可证外,还必须升级各种旧设备,配备新的传感器和5G蜂窝调制解调器,以建立自己的专用5G网络。据“华尔街日报”报道,后者似乎是几家德国大型制造商的首选,包括宝马(BMW)、博世(Bosch)、大众(Volkswagen)、巴斯夫(BASF)和德国汉莎航空(Deutsche Lufthansa);但美国公司还没有这一选择。

还有一个问题是,从理想的试点转向现实世界的用例--这一过程因标准过程缓慢而复杂,以及通常的鸡肉和鸡蛋场景,即企业在对潜在用例有一个清晰的概念之前不愿投资。

“当你回顾4G时,没有人会想到移动电话上的流媒体音乐或Netflix,直到这项技术被应用,人们才真正开始使用它,”保罗·麦克卢斯基(Paul McClusky)说,他是美国电信/数据中心的垂直市场经理。凤凰接触。“今天人们谈论5G的很多东西都是猜测。我不认为我们会知道真正的用例将是什么,直到技术在几年内随时可用,人们开始修补它。“


或者,诺基亚(Nokia)和爱立信(Ericsson)等公司将4.9g作为全面实施5G的垫脚石,因此它们建议制造商将重点放在长期战略优势上,而不是受到短期投资回报的阻碍。“站在前列的制造商将4G和5G视为他们的一项战略优势,而不仅仅是在一个能证明网络实施合理的用例上,”Daeuble解释道。“您必须集体地查看用例,而不一定在GET开始时将所有机器和资产连接起来。”