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5G對工業互聯網應用的影響

[摘要]5G技術和以往的網絡技術相比,各方面性能都有較大的提升,將其大規模運用到工業互聯網當中,必將讓現代工業和信息網絡更牢固地結合在一起,加快工業互聯網的發展進程。
5G技術和以往的網絡技術相比,各方面性能都有較大的提升,將其大規模運用到工業互聯網當中,必將讓現代工業和信息網絡更牢固地結合在一起,加快工業互聯網的發展進程。
5g

一、5G系統對工業互聯網的主要應用分析

5G不僅是一個云網絡架構支撐下的云服務體系,對應的高速率、低延時和高帶寬特征還會使其成為物聯網、車聯網、遠程控制、城市交通實時管控等未來網絡中非常重要的接口,成為未來信息社會的重要基礎設施,成為所有信息網絡交互通信與應用的綜合平臺。傳統模式下,網絡平技術在工業領域的應用,存在以下幾方面問題:第一,網絡運行中的信息傳輸效率不夠高。這一點與網絡技術本身的先進性不強有很大的關系在傳統3G或4G的網絡條件下,工業領域應用網絡的過程中,無法達到其信息傳遞效率和精確性的具體要求,對于工業領域的工作開展的推動作用力度不大。第二,對專業的工業生產應用技術的適應性不強。對于工業發展而言,技術支持是非常關鍵的,但在傳統的網絡環境下,一方面先進的工業技術雖然從自身的角度上來說具有一定的應用先進性,但在實際應用中,由于網絡環境的限制,會對一些先進工業技術的應用效果產生不良的影響。實際上并不能使得先進的工業技術得到發揮。

5G因其能夠滿足更高端、更復雜的各種通信性能需求,滿足更精確、更快速的各種應用標準,因而能夠服務于更多用戶、更多終端設備和更多的目標場景,所以5G完全有能力在傳輸領域和互聯網領域承載即將到來的工業互聯網的諸多應用,能夠直接或間接地影響工業互聯網,甚至催生出全新的生產、生活思維方式,使之成為支撐工業互聯網的網絡基礎。

(一)5G在工業互聯網中應用分析

第一是對移動寬帶進行優化,對于一些工廠來講,其可能需要利用一些超清乃至藍光等視頻影像來進行分析工作,而這些VR或AR的流暢運行是需要極快的網速才能滿足的,5G網速能夠有效達成這一點。

第二是5G技術時延低和可靠性高的應用,在我國的很多高科技技術當中,對時延的要求是非常低了,如果時延過高,很多技術都沒法有效達成。如車聯網和遠程醫療技術,低時延是進行遠程手術和自動化駕駛操作的關鍵所在。

第三是大規模數據的連接,對于現代工業互聯網來說,很多情況下都需要進行大規模數據的連接操作,才能保證工業互聯網的正常運行,如智慧城市的應用,互聯網中人機物三者的全面連接等,要使這些連接準確高效,5G技術是未來工業互聯網的最佳選擇。

5G技術和以往的網絡技術相比,各方面性能都有較大的提升,將其大規模運用到工業互聯網當中,必將讓現代工業和信息網絡更牢固地結合在一起,加快工業互聯網的發展進程

5G移動終端將會是促進工業互聯網衍生更多、更新應用的重要推手。5G時代的超大集成技術將會普遍采用7nm線寬,芯片的集成度更高,具有超強的計算、存儲和處理能力,完全可以利用大數據和云計算,使終端在超強的網絡平臺中,功能更多、效率更高、功耗更低,使之成為一款可以直接接入網絡服務的智能手機、虛擬現實(VR)眼鏡或可穿戴設備。5G是未來的移動互聯網,通信服務將以消費者為主體。5G系統中的用戶與具備連接功能的終端將會成為信息產生與交互的主體,使智能終端的平臺屬性更為突出,甚至將個性化定制的云服務植入終端,完全有能力支持工業互聯網豐富的客戶端應用,使5G技術融入到工業互聯網,倒逼工業互聯網發展。

(二)萬物互聯對工業互聯網的影響

萬物互聯將有可能使工業互聯網物連物(M2M)技術更加完善。萬物互聯將物、人、流程、數據和事物通過無處不在的網絡連接,使彼此更加相關,更有價值,將信息直接轉化為行為,創造出更多新的功能,帶來更加豐富的體驗和機遇。萬物互聯中的物包括傳感器、控制器、分析器、消費終端、自動化設備和協作工具,它們同時接入互聯網,又彼此相聯,是互聯網的擴展與延伸。萬物互聯可以通過5G平臺與工業互聯網結合,使用先進的萬物互聯技術來改進和優化M2M應用,將工業互聯網的M2M應用引申到更多領域和更大范圍,從而極大地提高工業互聯網的價值,為工業互聯網創造許多新的功能和應用場景,使之成為加速工業互聯網M2M技術的引擎。

(三)5G開放和統一的綜合性平臺的影響

5G開放和統一的綜合性平臺特征有益于工業互聯網制定跨企業標準。5G不是一個全新的專有的技術,而是一個綜合了現有技術和一些可應用于挑戰性場景的新設計,一個在現有成熟技術的基礎上增添了許多創新技術的綜合技術。5G是一個開放的、統一的、可跨多種標準的綜合性平臺技術。所以,5G在物理底層考慮采用不同的幀結構和子帶寬來應對不同的應用場景。工業互聯網中跨企業標準制定同樣可以從底層尋求適應不同行業標準間的互聯技術,借鑒5G綜合性平臺特征技術,使其在產業鏈環節之間、車間之間、生產線之間、流水線之間等多個層面實現統一的互聯互通,利用網絡化技術在工業領域的應用,促進制定跨企業標準的科學建立。

二、5G在工業互聯網中的實際應用場景

5G是未來各行各業數字化轉型的關鍵基礎設施,5G具有高寬帶、大連接、低時延的特點。如今5G牌照正式發放,中國正式進入商用5G時代,5G部署步伐的加快帶動了傳統行業煥發了新的生機,相關技術也正在飛速發展,筆者將以體育、警務、醫療三個行業為例,詳細講述5G技術在未來的實際應用:

(一)5G業務在體育行業的應用

距北京-張家口2022冬奧會還有三年時間,隨著5G技術的快速部署,高清視頻、VR等基礎業務在體育行業必將得到廣泛運用。

(1)多角度賽場回放:現代觀眾對觀賽體驗有著極高的要求,個性化的觀賽角度讓觀眾規定需求得到滿足,例如對特定球員的追蹤拍攝。結合5G超大寬帶可支持的多角度多線路超清視頻服務,為觀眾呈現更良好的賽事盛宴。

(2)融入VR技術的體育教學:體育教學不同于其他的培訓項目,由于體育項目訓練對教練指導和互動具有非常高的要求,所以在過去,遠程體育培訓都具有一定難度,而隨著5G和VR技術的運用,利用VR攝像機進行對教學演示的全方位拍攝、VR眼睛帶來的沉浸式學習體驗,再結合物聯網的運動器械,可以實現遠程的體育項目學習。

(3)電競場館中的5G應用:電子競技場館作為電競賽事的比賽場地,是電競產業發展的象征。5G的大帶寬、高速率在電競場館應用中可以讓畫面更加細膩、清晰、流暢,并降低網絡延遲。

(二)5G技術在警務領域的應用

5G警務應用以大流量移動寬帶業務為起點,逐步向大規模物聯網業務和無人駕駛、工業自動化等業務演進。具體有以下幾個可能的場景應用:

(1)治安防控:5G網絡高速傳輸速率和低時延的特性能有效提升現有監控視頻的傳輸速度和處理速度。在機場、火車站、步行街等人流密集活動場所實現多維數據采集、異常行為分析,完成實時預警、人員車輛布控和抓捕追蹤等任務。

(2)無人機巡邏:5G網絡高速傳輸速率和低時延的特性能最大程度上提升監控錄像的及時傳輸和處理。在機場、火車站、步行街等人流密集活動場所實現多維數據采集、異常行為分析,完成實時預警、人員車輛布控和抓捕追蹤等任務。

(3)交通管理:5G網絡使得車輛聯網成為可能,實現車內、車際、車載互聯網之間的信息互通互聯,從而做到遠控駕駛、無人駕駛。

(4)遠程拆爆:通過5G和物聯網可操控AI完成特殊環境下的任務,如危爆品拆除,低時延和高精度的特性,在完成這類特殊任務時能減少人員損傷。

(三)5G業務在醫療行業的應用

5G網絡可為醫療業務提供海量實時數據,包括:醫學影像的傳輸、低時延高可靠性的網絡保障、移動化的網絡覆蓋能力、醫療設備連接。借助5G低時延、高精度的特性,實現院內、院間、院外協同及遠程操控等業務,探索遠程會診、遠程超聲、遠程手術等醫療業務。

(1)5G遠程會診:利用5G通信技術傳遞實時信息的醫學臨床應用,由醫療專家通過視頻實時對基層醫生進行指導,并對患者開展檢查和診斷。5G網絡可滿足4K高清音視頻和AR/VR等新技術的完整應用需求,改善遠程會診的交互效果,更好地支撐基層醫院提升醫療服務水平。

(2)5G遠程超聲:5G遠程超聲廣泛運用5G通信技術、傳感技術和機器人,在5G網絡下實現機械臂及超聲探頭的遠程控制,進行遠程超聲檢查。專家可利用高清音視頻系統實現與基層醫院就診的患者及時溝通,同時操縱控制下級醫院的機械臂進行超聲檢查。

(3)5G遠程手術

遠程手術包含遠程手術示教、遠程手術指導及遠程手術操控幾個發展階段。其中,遠程手術操控是指醫生借助遠程手術控制設備對遠端患者進行異地、實時的手術,手術效果很大程度上取決于數據傳輸時延及質量,因此對傳輸網絡提出了重大挑戰。5G網絡提供的低時延、高可靠特性,不僅能幫助基層醫療機構提供更好的服務,還能在急救、災難現場等場景下提供遠程醫療救助。

結束語

工業互聯網將會成為5G系統萬物互聯中的重要部分之一,制造末端既可以分享移動互聯網的大數據和云資源,又可以通過移動窗口在任何地方、任何時間在工業互聯網中交互信息,使工業互聯網真正融入到移動電子商務中。5G系統的應用將會結束傳統工業領域固有的專用制造特征,使工業領域不僅是工業品的生產基地,同時還可以利用電子商務平臺為廣大消費者提供個性化的直銷工業品。在這種環境下,用戶在移動互聯網的一端,工廠在工業互聯網的一端,用戶利用移動終端設計產品需求,工廠根據需求報告制造產品,中間環節完全由移動互聯網和工業互聯網完成,這種全新的工業制造與消費的生態氛圍,或許就是5G網絡對工業互聯網發展的最大影響。




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