详解:什么是5G+工业互联网?

2021年7月,工信部发布消息称,中国已建成全球最大光纤网络、4G和5G独立组网网络。目前5G已建成基站91.6万个,占全球的70%,5G连接数已经超过3.65亿,占全球终端连接数的80%。

(5G网络创新论坛PPT)

随着5G商用部署加快,人们的生活也得到了极大地改变,在生产领域,如何将5G技术落地并赋能工业企业是工业界期待的话题。

在工信部最新的“5G应用扬帆计划”谈到,未来三年5G行业应用是发展重点,5G行业赋能要实现三大重点指标:到2023年要实现5G在大型工业企业渗透率达到35%;每重点行业5G示范应用标杆数达到100个;5G物联网终端用户数年均增长率达到200%。

5G是新一代信息技术演进升级的重要方向,工业互联网是第四次工业革命的关键支撑。‘5G+工业互联网’的融合创新发展,将产生巨大的叠加倍增效应。

7月29日,工业和信息化部信息通信管理局发布《“5G+工业互联网”百科词条》一文,对“5G+工业互联网”的基本定义、发展背景、内涵构成、应用场景等进行了全面解读。

“5G+工业互联网”的基本定义

“5G+工业互联网”是指利用以5G为代表的新一代信息通信技术,构建与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态。通过5G技术对人、机、物、系统等的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系,为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了新的实现途径,助力企业实现降本、提质、增效、绿色、安全发展。

5G+工业互联网”发展背景

5G是工业互联网发展的关键使能技术。国际电信联盟定义了5G的三大应用场景,增强移动宽带(eMBB,速率是4G的10倍)、低时延高可靠(uRLLC,时延是4G的十分之一)、海量机器类通信(mMTC,连接密度是4G的50倍),后两个场景主要面向工业等实体经济行业需求设计。5G可有效解决工业有线技术移动性差、组网不灵活、特殊环境铺设困难等问题,突破现有工业无线技术在可靠性、连接密度、传输能力等方面的局限,有效满足大规模数据采集和感知、精准操控、远程控制等工业生产需要,不断提升工业互联网网络基础能力,拓展工业互联网融合创新业态,成为工业互联网纵深发展的强大动能。

工业互联网将为5G应用开辟广阔空间。5G的真正价值在于支撑实体经济的高质量发展,迫切需要与实体经济融合应用创新。我国工业具有完整的产业链、多元的行业生态、广阔的市场纵深,尤其是大量仍处于工业2.0、工业3.0阶段的传统产业企业加快数字化、网络化、智能化改造进程,将为5G提供极为丰富的应用场景,开辟极为广阔的发展空间,支撑5G不断发挥商用价值、释放发展红利,向更高质量、更高水平加快迈进。

5G+工业互联网”的内涵构成

当前,新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,信息技术日新月异。5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设,加速中国新型工业化进程,为中国经济发展注入新动能。在数字中国、智慧社会建设和新型工业化发展进程中,“5G+工业互联网”将主要发挥基础性作用、聚合性作用、融合性作用。

“5G+工业互联网”将发挥基础性作用。当前,工业网络无线化发展趋势显著,国际电信联盟定义的5G三大技术场景与工业互联网应用发展需求紧密契合。目前5G已可支持毫秒级空口时延,能够满足很多垂直行业的数字化场景,比如:港口、采矿、钢铁、建筑、仓储等行业的远程控制、无人控制等场景都是基于5G国际标准R15版本进行的产业化创新和融合应用探索。R16标准进一步面向工业互联网等应用,引入新技术支持低于1毫秒空口时延以及更高可靠性,将有力支撑工厂生产线内网控制、机器人控制、运动控制等低时延高可靠业务。

“5G+工业互联网”将发挥聚合性作用。5G不仅提供网络连接,更将与人工智能、大数据、云计算等有机结合并带动相关技术创新和产业发展。5G的推广和应用过程,即是5G与各类信息通信技术聚合创新的过程。5G加速了通信技术、信息技术、控制技术深度融合,推动通信与感知、计算、控制朝着深度耦合方向迈进;5G将人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算等新兴技术深度集成,形成云、网、边、端全链条能力,打造以5G为中心的泛智能集成设施;进而与区块链、增强现实/虚拟现实、全息影像等技术融合创新,支持各类工业场景和应用。

“5G+工业互联网”将发挥融合性作用。我国工业门类众多,企业所处阶段不同,需求差异性大,个性化更为突出。“5G+工业互联网”必须与工业特有的技术、知识、经验紧密结合,由浅入深、循序渐进,由生产监测、远程服务、智慧物流等基础环节向数字化研发、机器视觉检测、精准设备控制等关键环节延伸,这一过程复杂性高、难度大,需要各相关部门协同配合,充分调动产业各方的积极性和创造性,共同打好“团体赛”。

5G关键技术赋能工业互联网

5G网络本身所具备的大带宽、广连接、高可靠、低时延特性令其成为支撑工业互联网的最佳选择。5G网络技术例如网络切片、TSN为工业互联网的发展提供了良好的助力。在最近刚刚结束的5G网络创新论坛上,多为专家也对此进行了分享。

网络切片:5G网络切片是指将网络资源灵活分配,按需组网,基于5G网络虚拟出多个具有不同特点且互相隔离的逻辑子网,每个端到端网络切片均由无线网、传输网、核心网子切片组合而成,并通过端到端切片管理系统进行统一的管理。

对于工业企业而言,网络切片主要体现三大功能。资源隔离保障了不同业务环节以及工厂内外部的数据安全与独立;功能定制使得不同环节/场景的特定需求能够以低成本方式得到满足;质量保障则意味着工业互联网在工厂内部的应用将高可靠。

TSN:时间敏感网络TSN是一组基于以太网的新一代网络标准,允许通过802网络实现时间同步的低延迟流服务。TSN是数据链路层协议标准,旨在为以太网协议建立 “通用” 的时间敏感机制,在确保以太网数据通讯的时间确定性的同时,也为不同协议网络之间的互操作提供了可能性,是OT和IT融合的基础。

在5G网络上融合TSN服务,关键的问题就是5G网络与TSN的互通。为了在5G上支持加载TSN服务,需要进一步增强无线接入网络和核心网络。通信设备商、运营商、芯片厂商等产业链各个环节也需要携手增强无线接入网络和核心网络,让5G网络更好地支持TSN服务。

未来

5G促进了工业制造领域的转型升级,给传统工业领域带来了新的机遇。今年4月,3GPP已正式将5G演进的名称确定为5G- Advanced。8月3日,中国移动携手华为等产业合作伙伴共同发布《5G-Advanced创新链产业链融合行动计划书》,旨在进一步丰富5G技术内涵,夯实5G网络,赋能千行百业数智化发展。未来,5G将在上下行体验速率、高精度定位、连接密度和感知等方面全面演进和增强,进一步构建网络新能力。

本文整理自《“5G+工业互联网”百科词条》


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SDNLAB君 发表于21-08-07
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