5G技術在工業互聯網領域的應用研究

黃緒剛

摘要：工業互聯網的構建對我國工業生產具有重要作用。而5G技術的出現，可以實現工業互聯網的萬物互聯，實現工業互聯網信息共享，通過5G網絡高品質、高速率、高寬帶的特征，推動工業互聯網更好地融入到移動環境中。5G系統在工業互聯網中的應用，可以改變傳統工業領域的限制，擴大工業制造商的業務范圍。鑒于此，本文主要分析5G技術在工業互聯網領域的應用。

關鍵詞：5G技術;工業互聯網;應用

1、引言

工業互聯網的應用對制造業的轉型和升級具有一定的推動作用，然而5G技術以其特有的優勢和性能在工業互聯網領域中得到了廣泛的應用。5G全系列技術成為工業互聯網的最佳選擇，軟件工程網絡、網絡功能虛擬化等技術不但降低了工業互聯網成本，并且對其的應用效率也具有一定的推進作用。

2、工業互聯網體系架構

工業互聯網是一種智能化網絡，基于人、機、物的全面互聯科學建構，由網絡、平臺以及安全三部分功能體系組成，可以實現多種功能，具體包括智能化生產、服務化延伸、個性化定制、服務化延伸等，在汽車、石油化工、航空航天以及機械制造中應用可以發揮至關重要的作用。工業互聯網中的網絡、平臺以及安全三部分體系，其中網絡體系就是基礎，平臺體系是核心、安全體系是保障。具體內容如下：網絡體系——該體系主要包括兩部分：一是網絡與聯接，二是標識解析，通過這兩部分技術，可以實現物體之間的全生命周期的內的廣泛互聯;平臺體系——主要包括工業APP、資源管理與配置、數據采集三部分，主要負責采集、匯聚以及分析相關資源，將相關的數據資源靈活、高效的配置給用戶;安全體系——安全體系主要包括數據安全、網絡安全、控制安全、設備安全，通過加強安全體系，對數據、網絡、設備等進行全面的監控，提高各方面抵抗安全風險的能力，保證整個體系的安全。

在工業互聯網應用過程中，想要提高工業互聯網的應用程度，必須滿足工業生產對工業互聯網的應用需求，具體包括高安全性、個性化需求、大連接、低時延等等，與此同時必須滿足兼容信息技術、操作技術的要求。除此以外，工業互聯網還需要具備多種智能特征，包括數字建模、智能感知、泛在聯通，智能感知能力。而5G技術具有非正交多址接入（NOMA）、大規模MIMO 天線、毫米波（MMW）通信、同時頻全雙工（CCFD）通信、軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）、移動邊緣計算（MEC）等關鍵技術，能夠大大推動工業互聯網體系結構的完善，滿足工業生產對工業互聯網的要求，從而促進工業互聯網的應用發展。

3、工業互聯網需求背景下的5G關鍵技術

3.1、邊緣計算（MEC）

從定義看，MEC是指根據業務場景需要將多種接入形式的部分功能、應用及內容部署到企業側網絡邊緣，提供低時延、大帶寬、高安全的服務，達成極致用戶體驗;從技術及安全角度看，邊緣計算將核心網用戶面下沉到物理邊緣側為企業提供5G專網能力，實現“企業數據不出企業”;從商業角度看，尤其針對視頻類等大量數據傳輸需求的應用，能夠實現本地存儲及運算，節省邊緣網絡到核心網及公網的傳輸成本和時間成本。

3.2、網絡切片

從定義看，網絡切片是指按需組網的技術，在獨立組網（SA）架構下將一張物理通信網絡虛擬出多個專用的、隔離的端到端邏輯子網，滿足工業互聯網定制化場景需求。從技術角度看，主要采用虛擬化和軟件定義網絡技術，把硬件抽象為計算、存儲和網絡資源進行統一管理分配，為不同的切片配置相應資源，且完全隔離互不干擾，實現邏輯上的統一管理和靈活切割。從關鍵特征看，包括按需部署、按需隔離、運維自動化、端到端SLA（Service-LevelAgree-ment）保障等。

4、5G技術在工業互聯網領域的應用

4.1、5G高速網絡

超低延遲、超大帶寬、超高速率是目前5G技術公認的特點，5G技術的快速發展將會推動工業互聯網盡快融入到社會移動互聯網的發展中。工業互聯網的使用讓企業的生產車間變得更加智能化，同時也提高了對設備精準度的生產要求，大大降低了產品生產的不良率。其實誤差是由多種因素所引起的，單從網絡層面上來分析，5G技術的高穩定性、低延遲性特點大大保障了設備生產的精準度。

4.2、5G無線環境

在目前的工業互聯網的建設和應用中，為了更進一步的提高網絡的質量和穩定性，減少外界因素干擾，通常情況下都使用無線網絡連接、有線網絡連接等技術，但這些技術都普遍存在延時長、環境受限以及干擾因素較多等缺點。然而5G技術的應用可以大大降低企業生產因布線帶來的施工、維修等成本，再加上制造業生產車間內的設備種類比較繁多，在工業互聯網應用的環境下對設備之間的信息交互能力具有一定的要求，不可能通過線路將全部的生產設備連接在一起，由此可以看出，未來時間內的工廠生產設備全部都是由工人利用網絡技術進行遠程控制和操作，并且無線化是企業發展和生產的必然趨勢。

4.3、萬物互聯

現階段，國內的制造業中仍存在很多不具備通信能力的生產設備，工業互聯網的應用不但要將這些機械設備進行智能化，完成物與物連接的生產目的，同時還要利用5G技術實現車間工人、生產設備以及生產系統的信息交互。由美國一家咨詢機構的預測，2020年物與物之間連接的信息量是人與人之間相互通信量的三十倍。未來消費者可以在自己的智能設備上觀賞到自己所感興趣產品的制作全過程，并且還有參與其中的可能性，萬物互聯技術促使工業互聯網和移動互聯網進行了密切的聯系，其作用不僅提升了外界信息對企業生產的使用價值，同時對工業互聯網的全新形式的發展場景具有一定的推動作用。

4.4、網絡功能虛擬化

網絡功能虛擬化通過標準化的服務器，就能將傳統專用網絡設備的使用功能變成了現實，完全擺脫了專業化硬件資源的局限性，通過對標準設備的應用不但可以減少硬件的使用成本，同時對工業互聯網的順利建設具有一定的有利作用。另外，網絡功能虛擬化在思想上對工業互聯網的軟件定義進行全新的突破。

5、結束語

在生產工業產品的同時，可以利用移動互聯網，進行工業品的直銷，為工業制造商帶來了更高的經濟效益。想要實現這一目標，必須充分結合工業互聯網以及移動互聯網，將用戶以及工廠充分互聯，這樣才能為產品直銷提供平臺，形成工業制造與消費的模式，推動我國工業行業的不斷發展。由此可見，5G技術對工業互聯網發展具有重要的推動作用。

參考文獻

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