5G商用提前批初步落地 工业互联网如何从中获益

2019-06-25 15:02栏目:互联网
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  随着国内5G商用牌照在今年6月正式发放,国内商用布局浪潮继续提速。包括三大运营商就5G网络搭建、组网深入布局,芯片厂商、设备厂商的硬件及终端设备的研发跟进。

  与此前移动互联网发展以实现设备互联为主要目标有所不同,5G从最初的三大应用场景定位就已经将人、机、物的互联,将物联网作为主战场。因而,现在备受关注的大视频、云游戏只是5G面向C端布局比较火的概念,包括低延时、大带宽、广连接特性及其他特性带来更多改变改变的,其实是在垂直产业应用中,包括工业互联网。

  工业互联网作为近两年来物联网发展最火,也是产业应用的关键方向。5G的到来能为工业互联网带来怎样的变革?“5G商用提前批”有哪些技术布局重点?“5G商用提前批”已经在工业互联网上进行了哪些布局?……

  6月23日,在由中国工业互联网研究院举办的以「5G商用与深化工业互联网创新发展」的研讨会上,包括三大运营商、华为在内的技术专家就各自对当下5G商用的理解和布局进行了分析,站在5G商用布局初期,各家就5G与工业互联网的技术结合点、产业布局思路、场景应用能力进行了复盘和探讨。

  如果说工业互联网是全要素、全产业链、全价值链的全面连接,5G则是实现这样全面连接的一项基础设施。也正因如此,5G和工业互联网的融合应用已经成为又一全球技术应用趋势。

  2018年9月,AT&T与三星电子美国公司(SEA)和三星奥斯汀半导体有限责任公司(SAS)合作,在德克萨斯州奥斯汀创建了美国首个以制造业为主的5G创新区,致力于提供对5G如何影响制造的真实世界的理解,并提供对智能工厂未来的洞察。

  2018年12月,韩国三大运营商SK电讯、KT和LG U+同时推出面向汽车制造、机械制造企业的5G服务,旨在通过启动智能工厂服务加速布局工业互联网应用,提高制造业业务效率和竞争力。

  2019年2月,三星、思科和Orange 在MWC 19上推出两款工业5G应用产品,无人机和工业机器人。

  2019年4月,在汉诺威工业展期间,爱立信与ABB签署了一份基于5G技术面向工厂自动化的谅解备忘录,专注推动5G网络切片在汽车、电子等垂直行业的合作标准制定和应用服务,旨在提高工厂自动化程度。

  尽管如此,中国工业互联网研究院院长徐晓兰指出,5G与工业互联网融合仍存在三方面的挑战:

  跨界融合仍不充分。跨界融合专业性要求高,运营商、设备商对工业行业特性和专业壁垒的把握存在跨界鸿沟。

  工业应用场景细碎。工业互联网涉及的生产设备和需求多样、业务链条场、模型复杂,工业应用场景从端侧、管侧到平台侧方案定制化程度高,面对复杂的工业需求,5G需要适应不同应用场景,并提供不同场景的无线连接方案。

  商业模式不清晰。5G在工业互联网领域的应用模式与传统2C市场模式有较大区别,企业运营模式呈现多样性,5G网络建设及运营成本十分昂贵,移动流量业务“增量不增收”的问题尚未有效解决,短期内5G在工业互联网领域的多应用的盈利模式尚不清晰。

  随着近期5G商用牌照正式下发,国内5G商用布局加紧进行,然而,雷锋网(公众号:雷锋网)了解到,当下R15版本5G并非终版5G,针对专网相关标准定义的R16版本将在2020年6月左右完成制定,针对混合网(公网+私网)R17版本则会在2021年年底完成。

  5G应用场景可以包括eMBB、uRLLC、mMTC三大应用场景,当下R15版本的5G已经完成eMBB场景下SA和NSA标准定义,针对5G的商用布局,主要集中在eMBB场景下展开。中国移动上海产业研究院副院长陈豫蓉介绍称,“目前已经成熟的是大带宽相关标准,关于低时延、广连接的标准,要在R16版本当中才能够真正全面落地。”

  “从终端产品来看,过去的3G、4G移动网络时代,运营商更多带动的是消费终端落地;5G时代,要想服务好产业,需要有不同的行业终端,这些终端中,即5G需要的是泛终端。与此同时,通信能力也将只是这类终端的部分功能。”陈豫蓉表示,“此外,5G频段虽然已经划分、牌照也已下发,但是从4G到5G的频谱的迁移其实还有一段时间。”

  就工业方面而言,诸如蓝牙、Zigbee、WiFi、WirelessHART等传统工业无线通信协议相对封闭,设备互联互通难,制约设备上云,陈豫蓉认为,应用5G后,主要可以实现三类应用:机器换人(降本增效)、以移代固(柔性制造)、机电分离(设备快速迭代)。而具体到智慧工厂场景落地,主要有机器视觉、远程现场、远程控制、工业焊接、移动设备调度/定位、传感/表计采集。

  以工业自检(机器视觉应用)为例,中国是消费电子的大国,消费电子当中的质检环节非常多,过去质检环节我们理解为两种,一种是纯人工,另一种是以端侧设备把光源、摄像、计算能力融合在端侧,从而将机器视觉融入到质检环节。5G有大带宽、低时延的特点。我们了解到端侧一张照片约有2G左右,过去没有这么大的带宽,只能在本地处理,现在有了5G以后,可以通过5G大带宽、低时延的方式放到云端去处理。因此,5G+AI+机器视觉的能力,能够改变整个工业的质监的环节。

  与此同时,运营商在5G布局方面目前仍面临一些技术难题,陈豫蓉具体指出有以下两点:

  第一,SA和NSA网络架构部署存在的问题。如果NSA做不到核心网独立部署,很难实现切片能力,即从技术本身而言,当前存在一个过渡过程。

  第二,5G基站部署和组网上存在的问题。运营商在4G时代部署基站时,都是从城市核心区域开始部署,以覆盖更多的消费人群;5G更多要服务好企业,工业企业大部分在郊区四五十公里之外,这些企业的5G服务方案与运营商的大网如何融合是当下面临的问题。

  “国内5G牌照发放后,我们的5G商业部署仍处于起步阶段,真正的商业部署明年才会开展,目前,SA相关产品也仍在发展过程之间。”中国联通研究院首席科学家兼智能网络中心总架构师唐雄燕介绍称。

  关于5G与工业互联网的结合应用,唐雄燕认为有诸如工业无线控制、工业视觉检测、资产调度管理、使能柔性制造、工业AR/VR、工业互联网平台,具体工业场景下各环节智能化趋势与5G功能映射关系,唐雄燕给出下图予以对照。

  除去同样认为网络切片和MEC是当下5G面临的技术问题,商业模式仍是目前存在的难以以外,对于5G在工业互联网中的部署应用,唐雄燕认为当下仍存在以下几点问题:

  第一,工业环境下的无线干扰和电磁兼容问题。工业环境非常复杂,电磁环境也非常复杂,这是与消费领域不太一样的地方。

  第二,工业网络与5G网络的融合问题。工业本身的网络非常复杂,工业协议有数百种,这些网络与5G网络的结合,协议的适配,是非常关键的一个问题。

  此外,还存在工业的标识问题、互联网安全问题、边缘计算在工业领域的应用问题等均为5G应用于工业互联网存在的重要问题。

  关于5G在工业互联网领域的应用,中国电信政企事业部产业互联网创新发展中心主任张东归纳为三点:移动性、厂区WiFi替换、高速上下行。

  第一,物流仓库中的应用,移动场景下的应用,5G是最合适的,包括远程施工、室外作业都可以应用5G。

  第三,我们调研16个工厂以后发现,视频交互(工业视觉)这件事用的是最快的,这也可以理解为场景、需求决定一切。

  M2M的纯粹化。低时延技术实现,5G会下沉至工业以太网,并逐步融合PLC、DCS。

  无线局域网动态化。随着切片技术走向成熟,主控单元在移动过程中与关键单元组成动态局域网,实现加密安全通信,这是R17版本标准制定后可以实现的。

  边缘智能化。基于硬件平台,利用5G网络就近提供云端计算能力,实现数据采集与数据交互,提高数据处理能力。

  针对核心网布局,张东认为,要把控制接入与转发软件化后分离出来,并分别针对控制接入和转发建立不同的云工作模式部署。“转发和控制对网络的改造其实是很大的,把它自动化后,并使得控制和转化完全分离掉,对我们的基站模块也会有很大的影响。因此,我们认为5G核心网的标准制订会对运营商和工业企业有非常大的影响。”

  “工业互联网是一张很大的版图,5G实际上只完成了工业互联网中从物理世界到数字世界的转换过程,主要包括两方面:一方面是数据收集,另一方面也有可能继续延伸到控制部分。”华为5G产品线副总裁杜叶青表示。

  据杜叶青介绍称,目前华为已经在全球获得了46份5G商业合同,累计5G基站构建超过10万个。目前完成的R15的标准已经可以实现大部分的eMBB能力,以及一部分低时延的能力。对于单个用户而言,华为在eMBB的下行运行速度已经可以达到1.6-1.7Gbps,无线G在工业互联网中的应用,杜叶青认为,还有一些环节需要补充。

  我们希望建立基于运营商的5G网络,因为运营商的5G网络一定是当前情况下成本最低的,而且也只有运营商的5G网络进行极大的应用后,整体5G网络费用、终端成本才会逐步下降。

  都有合作,但是在合作过程中,我们发现,包括AI机器视觉、AR/VR的应用其实做得很好,本来应该由应用供应商把他的应用推向工业伙伴,实际在这个过程当中,主要做进行应用推广的反而是像华为这样的运营商。未来工业互联网新的商业模式角色中,制造商、运营商、设备商都很强,但是应用供应商也应该尽快扶持起来。正如前文提到,5G商用布局已然展开,目前主要仍在eMBB场景及相关布局,包括运营商组网、设备厂商终端设备的跟进、工业互联网厂商试点建设与运营都已经在不断跟进,而随后无论是在跨界融合尝试,或是在商业模式探索上,都将需要整个生态的构建与推进。正如徐兰院长所言,当下的行业竞争已经不只是产品与产品、企业与企业的竞争,而是生态体系之间的竞争。

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