2021-07-12-5G的工业应用场景梳理

5G通信技术#

从20世纪80年代到今天的5G，通信技术已从单独的通信功能发展到了如今的万物互联：1G时代的“大哥大”，2G时代的网络小说，3G时代的浏览图片、网络电话，4G时代的以人为中心的消费互联网，5G 时代人与人、人与物、物与物的互联。

边缘计算#

5G既包含无线技术的升级，也包含边缘计算等概念引入。边缘计算是一种在物理上靠近数据生成位置的处理数据的方法。其缓解带宽压力、及时响应和保护隐私等优势，尤其符合工业企业的工业数据安全治理(数据不出厂等)、低时延高可靠的数据处理等要求。

应用场景#

国际标准化组织 3GPP 已经为 5G 定义了三大应用场景: eMBB（增强移动带宽）支持高带宽的应用场景，如高清视频、虚拟现实、增强现实等。Mmtc（海量机器类通信）能满足大量低功耗嵌入式终端的数据连接与传输需求。URLLC主要用于支持低时延、高可靠连接的业务，如自动驾驶、工业自动化控制过程中系统和设备。

场景1：IOT网关#

IOT网关作为大规模的分布式设备的接入节点，具备数据采集、设备管理、协议解析、边缘计算、数据传输和接入云平台的功能。
通过对多种工业设备的协议支持，IOT网关收集工业设备信息，信息发送到边缘计算中心。其中业务关键信息和需要超带宽的信息在数据中心进行本地化处理；非关键或非敏感数据可被传输到云端进行处理和分析。在接近前端智能的边缘计算侧，实时数据的价值能够被最大化的发挥出来。
由于诸多应用场景对有线方式提出了各种挑战（例如高温场景、旋转移动场景，以及“以移代固”柔性制造等场景），3G、4G和Wifi等传统无线数据传输方式难以满足工业场景下低时延、高可靠和抗干扰等需求，在IOT网关向边缘计算中心发送数据时，可使用5G传输方案替代。

场景2：工业控制#

利用5G大带宽、低时延特点，结合姿态传感器等先进产品与技术，融合实时通信、遥控驾驶和实时控制技术，可实现恶劣环境下机手作业安全度，提高工作效率。
基于5G增强移动大带宽和边缘中心低时延视频图像数据传输处理能力，高清视频实时接入，控制信号超低延时传输和处理，实现远程机车工作状况实时检测与操控，实现无人机车远程集中操控，可减少人工成本，保证操作人员安全，提高工作效率。

场景3：视频监控及分析#

视频流分析依赖于成像的质量、上传速度、AI分析能力等因素。摄像头捕获图像，经编码生成视频流，上传到边缘中心进行分析处理。
在工业生产环节存在高温、高压等环境，设备难以实现肉眼近距离故障巡检，通过部署8K及以上高清摄像头，利用5G大带宽网络实现高清视频实时回传，在网络边缘侧基于平台能力对视频流进行识别分析，实现对车间现场生产设备的实时监控和异常事件告警。

场景4：VR全景#

VR头显的视场角一般是110°左右，全景视频是一个360°的球体，相当于VR头显视场角的3倍多。VR头显屏幕分辨率一般为2K或4K，因此全景视频的最佳分辨率也是其3倍多，即8K或12K。只有达到这样的分辨率才能有优秀的观影体验，然而这样的分辨率对于宽带速率要求是极高的。
利用5G超高带宽网络，在生产车间部署8K高清摄像头，实时回传生产流程和工艺视频信息，并在网络边缘侧通过平台视频能力对视频流信息进行实时处理和展示，实现在中心远程全景真实VR体验生产全过程。

最后#

工业和信息化部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》，进一步明确5G+工业互联网发展目标，到2022年，我国将突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板工程，形成至少20大可复制、可推广的典型工业应用场景，形成“5G+工业互联网”内网建设改造示范引领效应。
5G网络下的工业互联网应用场景将成为未来智能化工厂、智能化流水线的发展方向，发展潜力较大，同时也存在很大的机会。