“4G改變生活，5G改變社會(huì)。”已經(jīng)成為了通信行業(yè)的流行語(yǔ)。在5G出現(xiàn)之前，移動(dòng)通信領(lǐng)域似乎從未誕生過(guò)如此炙手可熱的寵兒。世界各國(guó)均為之矚目，各行各業(yè)都將其視為改變未來(lái)的依托。在各大會(huì)議和論壇中，5G也成為了必蹭的熱點(diǎn)。

這紛至沓來(lái)寵愛(ài)，都源于5G實(shí)現(xiàn)了前所未有的突破：推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)從消費(fèi)領(lǐng)域邁入產(chǎn)業(yè)互聯(lián)應(yīng)用。工信部部長(zhǎng)苗圩曾表示，5G的應(yīng)用場(chǎng)景80%是用在物與物的通信，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域。

那么，與4G技術(shù)相比，5G最本質(zhì)的變化是什么？它又將深入哪些生產(chǎn)場(chǎng)景，如何改變工業(yè)？

為什么是5G？

對(duì)于5G，華為提出了幾個(gè)特征：峰值網(wǎng)絡(luò)速率達(dá)到10Gbps、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度比4G快10~100倍；網(wǎng)絡(luò)時(shí)延從4G的50毫秒縮短到1毫秒；滿(mǎn)足1000億量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)連接、整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的每比特能耗降低1000倍。

從中我們可以看出，5G是一個(gè)擁有“多重人格”的網(wǎng)絡(luò)，除了網(wǎng)速快之外，還有具有時(shí)延低、支持海量連接、支持高速移動(dòng)等特點(diǎn)。

高速度、低時(shí)延和海量連接這三大特點(diǎn)，也創(chuàng)造了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（eMBB）、海量物聯(lián)網(wǎng)連接（mMTC）和高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）。這三大應(yīng)用共同構(gòu)建了5G的整體應(yīng)用體系。

圖片來(lái)源：國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU) 5G愿景白皮書(shū)

其中，海量機(jī)器連接和高可靠低時(shí)延應(yīng)用是前4代網(wǎng)絡(luò)中從未出現(xiàn)過(guò)的能力，也是5G應(yīng)用于工業(yè)最為重要的基礎(chǔ)。海量機(jī)器連接使得工廠中大規(guī)模的人與人、人與物，物與物的互聯(lián)成為可能，高可靠低時(shí)延應(yīng)用則可以讓智能工廠擁有更加敏銳的神經(jīng)系統(tǒng)。

但在實(shí)際應(yīng)用中，不同場(chǎng)景對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速度、連接量和時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)特性的要求其實(shí)是不同的，有的甚至是矛盾的。

譬如，在自動(dòng)駕駛中，需要極低的時(shí)延，以保證安全，但不一定需要高網(wǎng)速；但如果同行人在看一場(chǎng)高清的節(jié)目直播時(shí)，則更在乎高網(wǎng)速帶來(lái)的高清畫(huà)質(zhì)，時(shí)效上，整體延后一些是沒(méi)有影響的。

所以，如果能把網(wǎng)絡(luò)拆開(kāi)、細(xì)化，就可以更好、更靈活地應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景的需求。

這時(shí)5G的一個(gè)關(guān)鍵概念登場(chǎng)了——切片。

嗯，不是面包的切片，但如果切出來(lái)的每一片面包都能發(fā)揮不同的功能，那這二者也有一些相似之處。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)切片就是將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，按應(yīng)用場(chǎng)景切割成多個(gè)虛擬的端到端的網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)都可獲得邏輯獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源，且各切片之間可相互絕緣。因此，當(dāng)某一個(gè)切片中產(chǎn)生錯(cuò)誤或故障時(shí)，并不會(huì)影響其他切片。而5G切片，就是將5G網(wǎng)絡(luò)切出多張?zhí)摂M網(wǎng)絡(luò)，從而支持更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

網(wǎng)絡(luò)切片的優(yōu)勢(shì)在于其能讓用戶(hù)自己選擇每個(gè)切片所需的特性，例如低時(shí)延、高網(wǎng)絡(luò)速度、高連接密度等等。不僅如此，用戶(hù)對(duì)切片的更改和增加，不會(huì)影響其他切片網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)省了時(shí)間又降低了成本支出。

切片大大擴(kuò)展了5G的應(yīng)用場(chǎng)景。在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，隨著5G核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)更細(xì)的拆分，更加模塊化和軟件化，5G將可以滿(mǎn)足越來(lái)越多的場(chǎng)景要求，甚至通吃所有用戶(hù)。

5G將深入哪些工業(yè)場(chǎng)景？

對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，當(dāng)前急需通過(guò)5G來(lái)解決領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用困境。隨著智能制造和工業(yè)4.0的推進(jìn)，工廠內(nèi)的智能設(shè)備和傳感器將越來(lái)越多，5G在幫助企業(yè)部署大容量物聯(lián)網(wǎng)和高可靠低時(shí)延應(yīng)用中將扮演重要的角色，可以滿(mǎn)足工業(yè)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求。

通過(guò)與工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算以及AR/VR等技術(shù)的結(jié)合，5G預(yù)計(jì)將率先進(jìn)入以下工業(yè)場(chǎng)景。

圖片來(lái)源：ABI Research

工業(yè)AR

工業(yè)AR將成為5G的重要應(yīng)用，兩者結(jié)合后可以應(yīng)用于幾大場(chǎng)景，包括：數(shù)字設(shè)計(jì)協(xié)同、實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作、監(jiān)控生產(chǎn)流程、新員工崗前培訓(xùn)、質(zhì)量的檢測(cè)、遠(yuǎn)程輔助操作、遠(yuǎn)程運(yùn)維的支持等。譬如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出報(bào)警提示一臺(tái)設(shè)備需要維修時(shí)，遠(yuǎn)程工程師可以通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)使用5G頭戴式AR設(shè)備的技術(shù)人員，完成設(shè)備的維修過(guò)程。

機(jī)器視覺(jué)

機(jī)器視覺(jué)在制造企業(yè)已經(jīng)越來(lái)越普及，機(jī)器視覺(jué)在檢測(cè)方面對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了很高的要求，而5G將可以很好地滿(mǎn)足這一需求。

自動(dòng)化控制

自動(dòng)化控制是制造工廠中的基礎(chǔ)應(yīng)用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。自動(dòng)化控制需要網(wǎng)絡(luò)高可靠低時(shí)延。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(guò)程周期低至毫秒級(jí)別，所以系統(tǒng)通信的時(shí)延需要達(dá)到毫秒級(jí)別以保證控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制，同時(shí)對(duì)可靠性也有極高的要求。5G的出現(xiàn)將可以滿(mǎn)足自動(dòng)化控制領(lǐng)域的無(wú)線(xiàn)應(yīng)用，無(wú)線(xiàn)設(shè)備也將在智能工廠中越來(lái)越普及。

運(yùn)營(yíng)優(yōu)化

工廠中不斷增加的智能設(shè)備和傳感器將產(chǎn)生比以往更多的信息?？焖偈占吞幚磉@些信息可以幫助企業(yè)優(yōu)化操作，從而提高生產(chǎn)力。5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延和高帶寬功能可以支持不斷增大的數(shù)據(jù)流。

預(yù)測(cè)性維護(hù)

5G連接的傳感器可以提供有關(guān)設(shè)備性能的實(shí)時(shí)信息，包括振動(dòng)、溫度和噪聲等數(shù)據(jù)。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)，這些數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)預(yù)測(cè)設(shè)備何時(shí)即將發(fā)生故障，從而避免設(shè)備停機(jī)。

機(jī)器人

利用高可靠性網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋，5G使得機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中活動(dòng)區(qū)域不受限，按需到達(dá)各個(gè)地點(diǎn)，在各種場(chǎng)景中進(jìn)行不間斷工作以及工作內(nèi)容的平滑切換。此外，5G可構(gòu)建連接工廠內(nèi)外的人和機(jī)器為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)備實(shí)時(shí)維穩(wěn)。

物料跟蹤

在5G的幫助下，未來(lái)，工廠中每個(gè)物體都是一個(gè)有唯一“身份”的終端，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原材料都具有“信息”屬性。原材料會(huì)根據(jù)“信息”自動(dòng)生產(chǎn)和維護(hù)。

除了上述對(duì)未來(lái)應(yīng)用的預(yù)期，目前，5G在電網(wǎng)、港口、煉油廠、飛機(jī)廠、鋼鐵廠、機(jī)械加工等行業(yè)都有了現(xiàn)實(shí)的案例。例如，青島港新前灣自動(dòng)化碼頭成功實(shí)現(xiàn)了基于5G連接的自動(dòng)岸橋吊車(chē)控制操作、抓取和運(yùn)輸集裝箱。通過(guò)5G助陣，中國(guó)寶武在千米之外、輕點(diǎn)按鍵，實(shí)現(xiàn)了從轉(zhuǎn)爐冶煉到出鋼的全流程自動(dòng)化“一鍵煉鋼”。

圖片來(lái)源：中國(guó)寶武新聞中心

雖然5G的全面商用還未到來(lái)，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全方面的質(zhì)疑也頻頻出現(xiàn)，但不可回避的是，5G作為賦能于我們生活和工作的底層技術(shù)已經(jīng)勢(shì)不可擋。作為萬(wàn)眾創(chuàng)新的風(fēng)口，當(dāng)前5G的“殺手級(jí)”應(yīng)用仍伏在水下，需要交給時(shí)間和聰明的你去發(fā)掘。

作者簡(jiǎn)介

郭寧，工業(yè)媒體從業(yè)十余年，撰稿人，關(guān)注智能制造和它所創(chuàng)造的美好生活。愛(ài)好天文學(xué)、中國(guó)古代哲學(xué)、旅行、烹飪。喜歡新鮮事兒，對(duì)世界永遠(yuǎn)好奇。

版權(quán)提示：本文為郭寧為“工控百家談”公眾號(hào)獨(dú)家撰文，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系本微信公眾號(hào)獲得授權(quán)。如需投稿請(qǐng)聯(lián)系微信號(hào)：QQ1721078）