5G如何由淺入深賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？
5G是驅(qū)動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵使能技術(shù)之一，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是加快5G商用規(guī)模部署的重要突破口之一，二者相輔相成。到2035年，工業(yè)將占據(jù)5G創(chuàng)造的全部經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的最大份額，實(shí)現(xiàn)約3.4萬(wàn)億美元產(chǎn)出，占5G總產(chǎn)出的28%。
5G將從四個(gè)方面由淺入深賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從工業(yè)企業(yè)OT+IT架構(gòu)底層向上層逐步延伸、從輔助功能向生產(chǎn)過(guò)程控制逐步延伸、從eMBB向mMTC和uRLLC逐步延伸、從5G無(wú)線連接技術(shù)向5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)邊緣計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)切片/TSN等逐步延伸。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其體系架構(gòu)
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是利用基礎(chǔ)科學(xué)、工業(yè)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的綜合優(yōu)勢(shì)，從大數(shù)據(jù)應(yīng)用等軟服務(wù)切入，注重軟件、網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、安全，促進(jìn)工業(yè)化和信息化融合帶動(dòng)工業(yè)全流程、全環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)力的整體提升。
為滿足工業(yè)智能化發(fā)展需求，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)迫切需要具有低時(shí)延、高可靠、廣覆蓋特點(diǎn)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，5G發(fā)展恰逢其時(shí)?！?G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”將形成新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造業(yè)深度融合的新興業(yè)態(tài)與應(yīng)用模式。
中國(guó)高度重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦化工、機(jī)械、船舶、飛機(jī)制造、電力等工業(yè)領(lǐng)域，積極推進(jìn)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展。
國(guó)際上，“5G產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化聯(lián)盟”（5G-ACIA：The 5G Alliance for Connected Industries and Automation）于2018年中在德國(guó)電氣和電子制造商協(xié)會(huì)（ZVEI）基礎(chǔ)上正式成立，該聯(lián)盟旨在推動(dòng)5G在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域落地。5G-ACIA組織成員即囊括了傳統(tǒng)自動(dòng)化和制造業(yè)代表如博世、西門子、ABB、三菱等，又涵蓋了信息和通信技術(shù)行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)如DT、Vodafone、中國(guó)移動(dòng)等。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)包括“兩大聯(lián)接場(chǎng)景+三大業(yè)務(wù)閉環(huán)+四大應(yīng)用模式”。
兩大聯(lián)接場(chǎng)景：工廠內(nèi)和工廠外全面聯(lián)接。其中工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)主要采用有線方式，包括單對(duì)雙絞線以太網(wǎng)、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN、工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON、確定性網(wǎng)絡(luò)DetNet等。5G網(wǎng)絡(luò)將為工廠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署提供更大可能性。工廠外網(wǎng)絡(luò)主要包括互聯(lián)專線（實(shí)現(xiàn)分支機(jī)構(gòu)或者上下游企業(yè)及用戶互聯(lián)）、上云專線（實(shí)現(xiàn)工廠與工業(yè)云平臺(tái)互聯(lián)）、上網(wǎng)連接（實(shí)現(xiàn)工廠和互聯(lián)網(wǎng)連接）等。
三大業(yè)務(wù)閉環(huán)：面向機(jī)器設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化的閉環(huán)、面向生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)優(yōu)化的閉環(huán)、面向企業(yè)系統(tǒng)/用戶交互/產(chǎn)品服務(wù)優(yōu)化的閉環(huán)。
四大應(yīng)用模式：智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制和服務(wù)化延伸。其中智能化生產(chǎn)包括預(yù)測(cè)性運(yùn)維、產(chǎn)品良率、資產(chǎn)優(yōu)化、虛擬仿真、智能控制、智能管理等；網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同包括設(shè)計(jì)協(xié)作、供應(yīng)協(xié)作、制造協(xié)作等；個(gè)性化定制包括C2B定制、B2B定制等；服務(wù)化延伸包括智能服務(wù)等。
根據(jù)5G-ACIA白皮書《5G for Connected Industries and Automation》，5G應(yīng)用場(chǎng)景貫穿了工業(yè)制造的全過(guò)程，覆蓋了供應(yīng)鏈管理、AGV、柔性制造、生產(chǎn)過(guò)程控制、機(jī)器協(xié)作、庫(kù)存管理、產(chǎn)品交付管理等各個(gè)環(huán)節(jié)。5G將成為未來(lái)工廠的中樞神經(jīng)，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)顛覆性的變化。
5G由淺入深賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將面臨三個(gè)典型階段。當(dāng)下依舊處于工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段，積極探索工業(yè)企業(yè)數(shù)字化深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)全過(guò)程數(shù)字化集成；2025年進(jìn)入全面互聯(lián)階段，實(shí)現(xiàn)企業(yè)全生命周期互聯(lián)；2030年進(jìn)入自主智能階段，實(shí)現(xiàn)工況自感知、工藝自學(xué)習(xí)、裝備自執(zhí)行、系統(tǒng)自組織。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的發(fā)展需要依托于實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)字化、工業(yè)互聯(lián)化、工業(yè)智能化。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展也將是個(gè)長(zhǎng)周期的過(guò)程。
中國(guó)5G于2019年正式商用，通信每一代標(biāo)準(zhǔn)大約有十年黃金發(fā)展周期，5G恰好將助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)從工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型階段到全面互聯(lián)階段，再到自主智能階段的不斷跨越。具體5G將從四個(gè)方面由淺入深賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
1. 從工業(yè)企業(yè)OT+IT架構(gòu)底層向上層逐步延伸
工業(yè)企業(yè)OT和IT底層網(wǎng)絡(luò)通常是基于有線網(wǎng)絡(luò)，占比高達(dá)90%。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜化、變化多端、靈活性等影響，很多的工業(yè)通信逐步采取無(wú)線傳輸方式。但在工業(yè)領(lǐng)域使用到的無(wú)線通信協(xié)議和通訊行業(yè)相比，存在協(xié)議眾多，標(biāo)準(zhǔn)缺失，難以互聯(lián)互通等弊端。
傳統(tǒng)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包括如下四類：Wifi網(wǎng)絡(luò)，用于AGV調(diào)度、巡邏機(jī)器人通信、倉(cāng)儲(chǔ)移動(dòng)掃碼等，但是很明顯Wifi覆蓋范圍小，性能不穩(wěn)定，尤其是存在非常高的安全隱患；藍(lán)牙、Zigbee、超寬頻(UWB)、RFID射頻技術(shù)等，用于資產(chǎn)管理和定位、傳感器數(shù)據(jù)采集等，但是該類技術(shù)通常存在覆蓋范圍受限的短板；工業(yè)無(wú)線技術(shù)三大標(biāo)準(zhǔn)HART基金會(huì)發(fā)布的WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)，ISA國(guó)際自動(dòng)化協(xié)會(huì)（原美國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)）發(fā)布的ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)、和我國(guó)自主研發(fā)的WIA-PA和WIA-FA標(biāo)準(zhǔn)，均工作在2.4GHz，但是該類技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)較窄，價(jià)格昂貴；蜂窩網(wǎng)絡(luò)如2G/3G/4G/NB-IOT，用于車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控等場(chǎng)景，但該類技術(shù)很難完成大帶寬、廣連接和實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)景。
5G網(wǎng)絡(luò)本身具備的大帶寬、廣連接、高可靠低時(shí)延特性，令5G成為支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最佳選項(xiàng)。雖然當(dāng)前工業(yè)通信連接中無(wú)線連接占比僅10%，但在未來(lái)幾年會(huì)進(jìn)入高速發(fā)展期。預(yù)計(jì)到2026年，工業(yè)通信連接中無(wú)線連接占比將達(dá)58%，其中5G將發(fā)揮重要作用。
工業(yè)企業(yè)的OT（Operation Technology）和IT（Information Technology）系統(tǒng)采取分級(jí)架構(gòu)。其中OT系統(tǒng)從下往上包括Level 0級(jí)外部?jī)x器、傳感器、執(zhí)行器等；Level 1級(jí)控制系統(tǒng)PLC，DCS等；Level 2級(jí)監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集SCADA。IT系統(tǒng)從下往上包括Level 3級(jí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES、PMS；Level 4級(jí)商業(yè)和物流系統(tǒng)管理ERP、MRP、CRM等；Level 5級(jí)云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和AI等。5G的無(wú)線接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)OT和IT系統(tǒng)的支撐，將從架構(gòu)底層向上層逐步延伸。
另外，現(xiàn)有的OT和IT系統(tǒng)分層架構(gòu)，數(shù)據(jù)難以跨層交互，存在明顯弊端。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算、TSN等的使用，將加速工業(yè)企業(yè)OT和IT系統(tǒng)深度融合，從傳統(tǒng)的分級(jí)架構(gòu)過(guò)渡到基于微服務(wù)的新型網(wǎng)狀交互架構(gòu)。
2. 從輔助功能向生產(chǎn)過(guò)程控制逐步延伸
當(dāng)前進(jìn)行的5G工業(yè)應(yīng)用，大多聚焦在輔助功能上，比如基于5G的遠(yuǎn)程監(jiān)控、AR裝配輔助、運(yùn)維和巡檢輔助等。
遠(yuǎn)程監(jiān)控：例如鋼鐵生產(chǎn)工廠，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，移動(dòng)設(shè)備多，數(shù)據(jù)回傳設(shè)備線路鋪設(shè)難度大、成本高。另一方面，生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)需要根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，配合產(chǎn)線頻繁地進(jìn)行調(diào)整，因此采用有線組網(wǎng)的方式極為復(fù)雜，且工期長(zhǎng)。可以將生產(chǎn)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行回傳。
AR裝配輔助：例如飛機(jī)制造工廠，裝配工藝復(fù)雜，工人需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)認(rèn)證。而AR眼鏡及其后臺(tái)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)基于空間定位和物體識(shí)別的數(shù)模全息顯示，應(yīng)用在飛機(jī)裝配的輔助裝配、線纜端接、支架拆裝、虛擬測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。如可以做到自動(dòng)識(shí)別線纜，然后直觀地在連接器上指示這根線纜對(duì)應(yīng)的孔位，工人根據(jù)指示直接插入即可。利用該解決方案，原來(lái)需要同時(shí)工作的3個(gè)工人將會(huì)縮減為1個(gè)，裝配時(shí)間大幅縮短，而裝配準(zhǔn)確性也會(huì)進(jìn)一步提高，同時(shí)整個(gè)裝配過(guò)程會(huì)通過(guò)視頻自動(dòng)記錄在云端，方便后續(xù)查驗(yàn)。
AR運(yùn)維和巡檢輔助：例如電站運(yùn)維遠(yuǎn)程協(xié)作和水利項(xiàng)目巡檢，在傳統(tǒng)的售后模式下，存在檢測(cè)數(shù)據(jù)信息相對(duì)孤立，對(duì)問(wèn)題判斷準(zhǔn)確率及解決問(wèn)題效率不高等問(wèn)題。借助AR遠(yuǎn)程協(xié)助系統(tǒng)，可由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家，協(xié)助一線運(yùn)維人員進(jìn)行“面對(duì)面”的遠(yuǎn)程指導(dǎo)服務(wù)。不僅可以幫助工作人員進(jìn)行設(shè)備巡檢、故障排查和維修，減少專業(yè)人員昂貴差旅費(fèi)用，還可以節(jié)省時(shí)間，大幅提升工作效率。同時(shí)，還可以對(duì)測(cè)試輸出結(jié)果進(jìn)行主動(dòng)判別，并逐步擴(kuò)展到智能專家系統(tǒng)。
基于5G的遠(yuǎn)程監(jiān)控、AR裝配輔助、運(yùn)維和巡檢輔助等都是起到輔助作用，而并非取代生產(chǎn)過(guò)程控制。比如生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常碰到的機(jī)器間控制場(chǎng)景，要實(shí)現(xiàn)多控制器/多臺(tái)獨(dú)立機(jī)器間協(xié)助完成一個(gè)功能，那么高效率、零停機(jī)、低時(shí)延和高穩(wěn)定可靠是剛需，因此目前工廠里基本采用有線網(wǎng)絡(luò)，而還沒(méi)有采用5G。未來(lái)，隨著5G網(wǎng)絡(luò)部署的完善，將從輔助功能向生產(chǎn)過(guò)程控制逐步延伸。
3. 從eMBB向mMTC和uRLLC逐步延伸
典型的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景契合了5G三大場(chǎng)景（eMBB、mMTC、uRLLC），5G其他性能如移動(dòng)性、QoS、安全性等也促進(jìn)了5G在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用。
大帶寬：5G將支持下行速率達(dá)20Gb/s和上行速率達(dá)10Gb/s；廣連接：每平方公里100萬(wàn)連接；低時(shí)延可靠性：可以實(shí)現(xiàn)0.5~1ms的時(shí)延以及超過(guò)99.999%的可靠性；移動(dòng)性：對(duì)于AGV、機(jī)器人等在內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備和非固定式產(chǎn)線，5G提供了極強(qiáng)的靈活性；QoS：5G提供了靈活的QoS框架支持在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)流通；安全性：5G具備較高的端到端安全性，支持終端和網(wǎng)絡(luò)之間的互相認(rèn)證。
基于eMBB和移動(dòng)性場(chǎng)景包括基于視覺(jué)的照相檢測(cè)、AGV、云化機(jī)器人等?；趍MTC場(chǎng)景包括海量連接和室內(nèi)定位等。基于uRLLC場(chǎng)景包括工業(yè)機(jī)械遠(yuǎn)程控制、柔性機(jī)械臂等。
基于視覺(jué)的照相檢測(cè)：例如發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量檢測(cè)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)依賴人工和經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，人力成本高，且易受主觀因素影響，整體效率低，準(zhǔn)確度不高。通過(guò)產(chǎn)線部署內(nèi)置5G通信模組的工業(yè)相機(jī)和邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，可以進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量和道邊檢測(cè)。
AGV：例如在智能倉(cāng)庫(kù)中，基于單機(jī)智能進(jìn)行視覺(jué)導(dǎo)航的AGV單臺(tái)成本高，不利于大規(guī)模應(yīng)用。而除視覺(jué)導(dǎo)航以外的其他方式均需對(duì)AGV工作環(huán)境進(jìn)行改造，靈活性較差，部署和改造困難。另外，Wifi信號(hào)容易被干擾，且?guī)挷蛔阋灾我曈X(jué)導(dǎo)航，而激光導(dǎo)航在高密度運(yùn)行時(shí)互相存在干擾。而將5G技術(shù)應(yīng)用于AGV，將徹底解決Wifi方案引起的接入受限、切換失敗、小車停駛等難題，提升倉(cāng)庫(kù)的整體運(yùn)營(yíng)效率和穩(wěn)定性。
云化機(jī)器人：例如物流倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將擺脫線纜束縛，機(jī)器人可以裝上輪子（或其它裝置）隨心所欲地自由移動(dòng)，工廠可以實(shí)現(xiàn)迅速且低成本地在不同種類的產(chǎn)品生產(chǎn)線之間轉(zhuǎn)換生產(chǎn)。云化機(jī)器人通過(guò)5G連接到云端控制中心，通過(guò)大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算控制，由自組織和協(xié)同機(jī)器人來(lái)滿足柔性生產(chǎn)的需求。
海量連接：例如汽車生產(chǎn)線，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都刻上編號(hào)和條碼，每個(gè)工序都通過(guò)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)品從上線到包裝各個(gè)環(huán)節(jié)的所有信息進(jìn)行記錄。通過(guò)納入5G R16標(biāo)準(zhǔn)的NB-IOT技術(shù)，可以減少人工干預(yù)、及時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，合理編排生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)線人員將大幅減少，作業(yè)自動(dòng)化率和自動(dòng)糾錯(cuò)防錯(cuò)能力將大幅提升，人均產(chǎn)出效率也將顯著提升。
室內(nèi)定位：室內(nèi)定位是工業(yè)領(lǐng)域的普遍需求，目前室內(nèi)定位基本是藍(lán)牙、激光、UWB三分天下。從算法上看主要有兩類，一類TOF/TDOA算法，通過(guò)光速乘時(shí)間來(lái)測(cè)距；一類AOA算法，通過(guò)智能天線判斷信源方向，基于場(chǎng)強(qiáng)角度定位，兩種算法的精度差不多，都是分米級(jí)別。5G使用新型編碼調(diào)制、大規(guī)模天線陣列等帶來(lái)的大帶寬特性，有利于參數(shù)估計(jì)，為高精度距離測(cè)量提供支持；大規(guī)模天線技術(shù)，5G基站可實(shí)現(xiàn)128個(gè)天線陣子，為高精度角度測(cè)量提供支持；另外，5G將實(shí)現(xiàn)超密集組網(wǎng)（UDN），用戶信號(hào)可被多個(gè)基站同時(shí)接收，將有利于多基站協(xié)作實(shí)現(xiàn)高精度定位。通過(guò)部署大量5G低功耗定位標(biāo)簽將挑戰(zhàn)藍(lán)牙、激光、UWB室內(nèi)定位地位。
工程機(jī)械遠(yuǎn)程控制：例如針對(duì)工程機(jī)械，在偏遠(yuǎn)、有毒、有害等特殊場(chǎng)景作業(yè)時(shí)人員成本高、危險(xiǎn)性高等問(wèn)題，利用5G SA（Stand Alone）網(wǎng)絡(luò)大帶寬、高可靠、低時(shí)延等特性，通過(guò)“工程機(jī)械駕駛室遠(yuǎn)程控制臺(tái)”和“真實(shí)工程機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景屏幕”來(lái)對(duì)遠(yuǎn)端工程機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程駕駛和操控。
柔性機(jī)械臂：通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠內(nèi)自動(dòng)化裝備的實(shí)時(shí)控制，替代有線網(wǎng)絡(luò)， 節(jié)省線纜及布線工作量，大大節(jié)省生產(chǎn)線調(diào)整時(shí)間，支持工廠越來(lái)越柔性化?？刂葡到y(tǒng)部分功能上移至邊緣計(jì)算設(shè)備（MEC）進(jìn)行控制，降低單體本身及后續(xù)維護(hù)升級(jí)成本。
5G 3GPP R15版本中制定了基于NSA和SA的eMBB標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)版本中才會(huì)繼續(xù)制定mMTC和uRLLC標(biāo)準(zhǔn)。從5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域業(yè)務(wù)應(yīng)用來(lái)看，將從eMBB向mMTC和uRLLC逐步延伸。未來(lái)5G將有可能去爭(zhēng)取工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán)，顛覆工控及部分裝備產(chǎn)品形態(tài)，如無(wú)線機(jī)械臂。
4. 從5G無(wú)線連接技術(shù)向5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片、TSN等逐步延伸
5G涉及的核心技術(shù)，主要包括無(wú)線連接技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩大類。無(wú)線連接技術(shù)方面，主要包括Massive MIMO，超密集組網(wǎng)（UDN），D2D，靈活雙工/全雙工，新型多址技術(shù)，新型編碼調(diào)制，高頻段通信等。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，主要包括網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slicing），移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC），SDN/NFV，C-RAN架構(gòu)、TSN（Time Sensitive Networking）等。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，將從5G無(wú)線連接技術(shù)向5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)切片、TSN等逐步延伸。
移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）：利用MEC可將密集型移動(dòng)計(jì)算任務(wù)遷移到附近的網(wǎng)絡(luò)邊緣服務(wù)器，其涉及到網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)和安全四大方面核心技術(shù)。
以機(jī)械制造行業(yè)為例，數(shù)據(jù)開(kāi)放性差且工業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在羅克韋爾自動(dòng)化的EtherNet/IP、西門子的Profinet、德國(guó)倍福的EtherCAT、貝加萊的PowerLink、以及施耐德的ModBus-TCP等多種工業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)商和集成商還會(huì)自己開(kāi)發(fā)各種私有工業(yè)協(xié)議，各種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、互不兼容，導(dǎo)致協(xié)議適配、協(xié)議解析和數(shù)據(jù)互聯(lián)互通困難；另外一方面，工業(yè)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性要求難以得到保證，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)于高精度、低時(shí)延的工業(yè)場(chǎng)景難以保證重要的信息實(shí)時(shí)采集和上傳，無(wú)法滿足生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。
利用MEC，解決多設(shè)備接入和協(xié)議轉(zhuǎn)換問(wèn)題。同時(shí)，MEC根據(jù)典型行業(yè)數(shù)據(jù)接入特點(diǎn)，基于流式數(shù)據(jù)分析對(duì)數(shù)據(jù)即來(lái)即處理，快速響應(yīng)事件和不斷變化的業(yè)務(wù)條件與需求。
網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slicing）：網(wǎng)絡(luò)切片是SDN/NFV技術(shù)應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片將構(gòu)成一個(gè)端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)，涵蓋所有網(wǎng)段，包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用，按切片需求方的需求靈活地提供一種或多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
對(duì)于工業(yè)企業(yè)而言，網(wǎng)絡(luò)切片主要體現(xiàn)三大功能。資源隔離保障了不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)以及工廠內(nèi)外部的數(shù)據(jù)安全與獨(dú)立；功能定制使得不同環(huán)節(jié)/場(chǎng)景的特定需求能夠以低成本方式得到滿足；質(zhì)量保障則意味著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在工廠內(nèi)部的應(yīng)用將高可靠。
TSN（Time Sensitive Networking）：時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)作為一組位于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議簇，從底層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中改變了普通以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟淮_定性，將它轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)為不同協(xié)議網(wǎng)絡(luò)之間的互操作提供了可能性。將能夠快速打通工業(yè)通信協(xié)議和現(xiàn)場(chǎng)總線，成為OT和IT融合的基礎(chǔ)。
顯然現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議EtherNet/IP、Profinet、EtherCAT、PowerLink、ModBus-TCP等不會(huì)立刻消失，可喜的是幾乎所有工業(yè)以太網(wǎng)組織都提供了與TSN設(shè)備結(jié)合的模型。其中包括羅克韋爾自動(dòng)化、西門子、ABB、CISCO、施耐德、NI、三菱電機(jī)等自動(dòng)化與IT廠商。
在5G網(wǎng)絡(luò)上融合TSN服務(wù)，關(guān)鍵的問(wèn)題就是5G網(wǎng)絡(luò)與TSN的互通。在3GPP R16規(guī)劃中，3GPP已經(jīng)開(kāi)始對(duì)5G NR支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行新的研究規(guī)劃。根據(jù)需求規(guī)范，對(duì)于時(shí)間敏感的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，可能需要達(dá)到0.5 ms的延遲和99.9999%的可靠性。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN over 5G NR將在分組分發(fā)、自動(dòng)尋址和服務(wù)質(zhì)量QoS等領(lǐng)域滿足工業(yè)企業(yè)需求，以更好地集成5G和TSN。
微信公眾號(hào)“5G行業(yè)應(yīng)用”的《5G發(fā)展的五大動(dòng)力和四大挑戰(zhàn)》一文分析了5G發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也同樣存在商業(yè)模式不清晰、應(yīng)用場(chǎng)景碎片化、工業(yè)企業(yè)和ICT企業(yè)跨界融合壁壘高等諸多挑戰(zhàn)。通過(guò)從工業(yè)企業(yè)OT+IT架構(gòu)底層向上層逐步延伸、從輔助功能向生產(chǎn)過(guò)程控制逐步延伸、從eMBB向mMTC和uRLLC逐步延伸、從5G無(wú)線連接技術(shù)向5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)邊緣計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)切片/TSN等逐步延伸將有助于5G賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)良性發(fā)展。