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将 5G 应用于工业物联网

发表(biao)时间:2022-11-02 09:23作者:千(qian)家网来源:物(wu)联传(chuan)媒网址:

导(dao)读:那么,为什(shen)么物联(lian)网被(bei)认为如此适合5G,特别是工(gong)业应(ying)用?哪些应(ying)用可能是最重要(yao)的?还有哪些挑战需要(yao)克(ke)服?

在考虑哪个市场(chang)领域(yu)将首先产生可观(guan)的5G收入(ru)时,工业(ye)物(wu)联网(wang)(IIoT)紧随其后,仅次于(yu)消费设(she)备。那么,为什么物(wu)联网(wang)被认(ren)为如此适合(he)5G,特别是工业(ye)应用(yong)?哪些应用(yong)可能是最重要的?还有哪些挑战需要克(ke)服?

要回答这(zhei)些问题,首先让J9九游会AG 定义(yi)IIoT,并更仔(zi)细地看(kan)看(kan)它在实践中(zhong)的含义(yi)。广义(yi)地说,物联网可以指(zhi)任何连接到(dao)互联网的东西,而不是手机、平板(ban)电脑或电脑。对于工业物联网,J9九游会AG 会将其(qi)缩小到(dao)工厂(chang)、流(liu)程工业或其(qi)他工业环境中(zhong)的设(she)备。

这仍然(ran)是(shi)对工业物联(lian)网的一个相当宽泛(fan)的定义(yi)。要了解5G的使用(yong)情况,J9九游会AG 需要更具体。在IIoT细分市场中,J9九游会AG 可以看到(dao)5G的重要用(yong)例将包括条件监(jian)控、机(ji)器(qi)人技术、增强现(xian)实/虚拟现(xian)实和(he)过程(cheng)控制。



在Molex最近与研(yan)究公(gong)司Dimension Research共同进行的(de)一项调查中,J9九游会AG 询问了(le)受(shou)访者认为5G在工(gong)业和物联网(wang)(wang)市场最有可能(neng)(neng)的(de)“杀手级应(ying)用”或主要使用案(an)例是(shi)什么。机器人(ren)是(shi)最受(shou)欢迎(ying)的(de)答(da)案(an),45%的(de)受(shou)访者给出了(le)答(da)案(an)。然而,此外,对于(yu)其他可能(neng)(neng)的(de)应(ying)用(至少30%的(de)调查参与者都提到了(le)这些应(ying)用),包括物流、工(gong)厂自动化、过程控制和智能(neng)(neng)电网(wang)(wang),答(da)案(an)也很(hen)广泛。

由于涉及到5G推出的(de)(de)时机(ji),状况监测(ce)和机(ji)器(qi)(qi)人很可能(neng)是(shi)为增加未(wei)来支出开辟道路的(de)(de)“门户”。状态监控及其在预测(ce)性(xing)(xing)维护中的(de)(de)应(ying)用(yong)就是(shi)一(yi)个很容易量化物联(lian)(lian)网(wang)经(jing)济(ji)效益的(de)(de)应(ying)用(yong)示(shi)例(li),这使(shi)得制造(zao)商可以更直接地证明物联(lian)(lian)网(wang)的(de)(de)合(he)理性(xing)(xing)。机(ji)器(qi)(qi)人可以通(tong)过(guo)需要专用(yong)5G无线基(ji)础设施来刺(ci)激投资,因(yin)为现(xian)有的(de)(de)有线连接无法实现(xian)联(lian)(lian)网(wang)和自(zi)主工厂(chang)机(ji)器(qi)(qi)人等(deng)应(ying)用(yong)所需的(de)(de)移动性(xing)(xing)。

工业5G

J9九游会AG 已经研究(jiu)了一些应用,但J9九游会AG 还没有解(jie)决为什么5G可能在IIoT应用中如此(ci)有用的问题。

与4G和3G相比,5G的讨(tao)论通常集中在(zai)带宽的增加上(shang),提供高达10Gbps的更快的数据速率,以及(ji)从(cong)一个(ge)基(ji)站支持(chi)更多设备(bei)的能(neng)力。在(zai)工(gong)业环境中,这对于使用(yong)增强现(xian)实技术人员远程(cheng)诊断设备(bei)问题(ti)等应用(yong)程(cheng)序(xu)可能(neng)很有用(yong)。

通(tong)过在物联网(wang)(wang)设备(bei)或物联网(wang)(wang)设备(bei)附近本(ben)地(di)实(shi)施人(ren)工(gong)智能(neng),监控传(chuan)感器数据,并仅在发现问题或需(xu)要采取行动时(shi)才通(tong)过网(wang)(wang)络(luo)发送数据,可(ke)以减(jian)少所需(xu)的带宽。

在许多工业用例中,低延迟(chi)也很重要。在理想(xiang)情况下,发送和接收 5G 信号之间的时间可(ke)能低至 1 毫秒(miao)(miao),而 4G 则约为 200 毫秒(miao)(miao)。这对于过(guo)程控(kong)制(zhi)至关重要,因为 5G 用于实时控(kong)制(zhi)设备,以及用于跨(kua)网络(luo)发送和接收数据的移(yi)动工厂机器(qi)(qi)人(ren)。例如,拾放机器(qi)(qi)人(ren)可(ke)能会(hui)使(shi)用摄像(xiang)头和其他传感器(qi)(qi)扫(sao)描(miao)货(huo)架(jia),然后将原始数据发送到网络(luo),在那里算法处理并将指令转发给机器(qi)(qi)人(ren)——一(yi)切都在眨眼间完成(cheng)。

5G 的(de)另一个好处是(shi)能(neng)效(xiao)(xiao)。 5G 标准(zhun)包(bao)括多项降低功耗的(de)功能(neng),例如在数据传输(shu)(shu)很少或没有数据传输(shu)(shu)时广(guang)泛(fan)使(shi)用睡眠模式。就(jiu)每比(bi)特数据的(de)瓦特数而言,5G 的(de)效(xiao)(xiao)率比(bi) 4G 网(wang)络高 90%。对于电(dian)(dian)池供电(dian)(dian)的(de)物联(lian)网(wang)设(she)备(bei),这会对设(she)备(bei)在两次充电(dian)(dian)之(zhi)间(jian)的(de)运行时间(jian)产生(sheng)很大影响(xiang)。

虽(sui)然(ran)大型(xing)运营商提供的(de)(de) 5G 网(wang)络在(zai)某些情(qing)况下(xia)将是最佳选择(ze),但(dan)对(dui)于(yu)许多工业应(ying)用而言,更(geng)好的(de)(de)选择(ze)是专用网(wang)络,其中(zhong)专门为特(te)定(ding)(ding)位置和实施的(de)(de)设备和数(shu)据(ju)传输创建单独的(de)(de) 5G 网(wang)络。这意味着可以(yi)根据(ju)公(gong)司的(de)(de)特(te)定(ding)(ding)需求定(ding)(ding)制网(wang)络,并确(que)保(bao)安全性和服务水平。

频率很重要

另(ling)一(yi)个需要考虑的(de)技(ji)术(shu)领域(yu)是 5G 使(shi)(shi)用的(de)频(pin)段。回到高中物(wu)理,你可能记得(de)更(geng)高的(de)频(pin)率可以(yi)携带(dai)更(geng)多的(de)数据。因此(ci),5G 可以(yi)使(shi)(shi)用 6 GHz 以(yi)上的(de)毫米波(bo) (mmWave) 频(pin)段来实现其高带(dai)宽。

然而,这(zhei)些(xie)高频(pin)也意味着信号更容易被物(wu)体、墙壁(bi)或其他障碍物(wu)吸收。因(yin)此,需要更多的基站或“小基站”来填(tian)补当今网络覆盖的空白(bai)。

毫(hao)米波信号(hao)还需(xu)要波束成形和转向(xiang)等技术来应对由于高频导致的信号(hao)衰减,从而增(zeng)加成本(ben)和复杂(za)性。为了支持这(zhei)些技术,与 4G 相比,5G 网络在基(ji)站(zhan)和连(lian)接设备上都需(xu)要更(geng)复杂(za)的天线。这(zhei)些天线必须重新设计(ji)和优化(hua),以提供正(zheng)确的功能和性能。

除了网(wang)络本(ben)身,物联(lian)网(wang)设备显然还(hai)需要(yao)针对 5G 连接进行优化。J9九游会AG 刚刚提到(dao)了天线,但随着数据(ju)速率的提高,其他方面将需要(yao)重新设计(ji)以(yi)跟上——从连接器到(dao)微(wei)控制器。

向 5G 的转变提(ti)供了(le)替代频段,在 6 GHz 以(yi)下(xia)的频谱中(zhong)运行,低至(zhi) 450 MHz。这种更(geng)远(yuan)距(ju)离的频段可(ke)以(yi)使部署更(geng)简(jian)单,并(bing)且仍然提(ti)供许(xu)多 5G 优势(shi),同时牺牲了(le)毫米波可(ke)实(shi)现的超快(kuai)(kuai)速度。在实(shi)践中(zhong),这些低于 6 GHz 的频率很可(ke)能非常适合用作过(guo)渡技术,通过(guo)减(jian)少所需的投资来更(geng)快(kuai)(kuai)地推出。

收入和复杂性

在J9九游会AG 的(de)调查中(zhong),89% 的(de)受访者(zhe)同意 5G 将(jiang)大于 4G,88% 的(de)受访者(zhe)预计 5G 将(jiang)产生新的(de)收(shou)入(ru)来源。如上(shang)所述,工业物联网是许(xu)多应(ying)用(yong)中(zhong) 5G 的(de)理想(xiang)选择(ze)。

这很快就会(hui)发生,35% 的(de)调查参与者(zhe)(zhe)表示(shi)他们已经实现了 5G 的(de)业(ye)务(wu)目标,或者(zhe)(zhe)将(jiang)在(zai)一(yi)年内实现。事实上,92% 的(de)受访(fang)(fang)者(zhe)(zhe)预计时间框架将(jiang)在(zai)五(wu)年内。同样(yang),91% 的(de)受访(fang)(fang)者(zhe)(zhe)表示(shi),他们预计工业(ye)物联网(wang)中的(de) 5G 将(jiang)在(zai)未(wei)来(lai)五(wu)年内带来(lai)可观的(de)新业(ye)务(wu)收(shou)入(ru)。

为了实现这个(ge)时间表(biao),5G 运营商和 OEM 必须(xu)(xu)快速开发和实施(shi)复杂的(de)系统。使用新的(de) RF 标准带来了新的(de)挑战,对于工业应用,一切都(dou)必须(xu)(xu)在电噪声(sheng)和物理恶劣(lie)的(de)环境中工作(zuo)。

作为 5G 组件的供应商,J9九游会AG 看到了大量相(xiang)关的 IIoT 用(yong)例。每(mei)个用(yong)例都可能以(yi)不(bu)同的方式从(cong) 5G 中受益(yi)。了解(jie)应用(yong)程序——并认识(shi)到它每(mei)次都会有所不(bu)同——对于(yu)确(que)保成功指定、选(xuan)择(ze)和实施(shi)解(jie)决方案至(zhi)关重(zhong)要。

工业(ye)物(wu)联网市场(chang)为 5G 提供(gong)了巨大(da)的机遇,但(dan)要(yao)充分利(li)用其优势,需要(yao)直接针对特定用例以及(ji)技术和业(ye)务目(mu)标(biao)进行仔(zi)细评(ping)估和规(gui)划。






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