在“新基建”大潮下,“5G+工业互联网”正在描绘新的智造新图景。近日,随着 5G R16 标准的冻结,进一步提升了支持工业互联网在内的垂直行业应用的能力。

 

紫光展锐先进通信技术实验室首席专家潘振岗博士表示,工业互联网将率先加速数据上云,包括 5G+超高清视频、5G+机器视觉、5G+远程运维及移动巡检等具体应用场景的落地,又将推动控制上云,包括远程现场、厂区智能物流、预测性维护、工厂设备检测、远程实时控制等新应用场景的发展。

 

业内人士可以看到,相比 5G R15 标准仅规定了增强移动宽带(eMBB),R16 版本对广覆盖(mMTC)和超可靠低延时(URLLC)做了统一的国际标准支持,补齐了“5G 能力三角”。新功能的增加对工业互联网将带来哪些助力和改变?

 

紫光展锐先进通信技术实验室首席专家潘振岗博士

 

潘振岗向笔者说道,严格的说,5G 标准体系里的 mMTC 的能力到目前为止主要是由 NB-IOT 承接的。NB 的市场探索已经有一段时间,R16 对 NB 的能力增强有限。对于超可靠低延时(URLLC),R16 作了很大的能力短板补充,R16 版本对于工业领域影响相对更大一些的事 URLLC 特性。

 

URLLC 场景的支持弥补了蜂窝技术在工业互联网应用中实时性、可靠性的短板,为 AI、数字孪生等新兴技术在工业互联网中的应用打下了坚实的基础,解决了一大批需要极端性能需求的场景,体现的事工业互联网应用中高、精、尖的部分,显现度会比较高。

 

mMTC 在工业互联网中解决了无线连接普适性的部分,从连接数来衡量的话,基于 mMTC 的工业连接将占 5G 在工业互联网应用中的大头,预计超过总量的 60%。

 

5G R15 规定的 eMBB 可以用于 2C 和 2B 市场,但主要是满足比较成熟的 2C 市场,而对于 2B 市场的影响相对较小。R16 标准的涉及的广覆盖(mMTC)和超可靠低延时(URLLC)则主要是针对 2B 市场,随着 R16 标准的冻结,会极大促进整个 5G 产业链对于工业互联网领域的关注和投入。

 

工业互联网网络部署的两个发展路径

但是在 R16 标准冻结初期,标准的冻结到特性技术的导入需要一段时间。工业互联网行业应该从哪里切入部署?

 

潘振岗指出,mMTC 场景的解决方案是现成的,基于 NB(及 Cat1)的连接方案已经全面铺开。目标高、精、尖的 URLLC 类场景方案受关注度高,一定程度上被认为是工业互联网应用的标志性技术,相关方案还处于研发、产品规划阶段,一些基于产品原型的示范类应用已经有展示。

 

工业互联网行业的网络部署未来可能有两个发展路径。一个是基于传统运营商的,通过切片技术实现虚拟的 5G 行业专网,为了满足低时延的要求,运营商同时需要通过部署 MEC 实现服务前推。另外一个路径是有一定体量的企业建设自有的企业专网,R16 里 NR-U、NPN 等特性在频谱、网络架构等方面为这个发展路径提供了技术基础。

 

紫光展锐面向工业互联网的应用已经进行全面的技术规划,一方面正在加速研发支持 R16 URLLC 的终端侧芯片及相关解决方案,支持终端测的切片能力,预期将于 2021 年推向市场。另一方面,考虑了行业自有专网路径情况下需要的端到端解决方案,规划了面向工业场景的小基站方案,全面考虑了 URLLC、NR-U、NPN 等特性。另外,作为一个独立的场景,车联场景下的 V2X 作为一个独立技术方向在推进。

 

 

5G 组网之后,要如何对过去各种有线网络进行替代?

在工业互联网中以工业以太网和现场总线为主导的有线网络占据主导地位。5G 组网之后,可以先考虑替换工业环境中的部分工业以太网,而基于 NB-IOT 的终端与工业现场传感器的结合可以逐步替换部分工业总线。

 

基于无线网络的方案,可以在不对工厂生产造成影响的情况下很方便针对痛点问题实现场景化快速部署,而这是有线网络很难达到;当 5G 无线网络在可靠性和成本上可以媲美有线网络的时候,将会改写当前工业互联网中有线网络占统治地位的局面,为更多新兴技术应用于工业互联网打下坚实的基础,揭开新一轮工业革命的序幕。

 

安全问题之外,还有哪些痛点?

工业互联网时代,联网的主体是各类生产力工具。工业互联网的安全问题尤其重要,不然轻则导致生产事故,如流水线上的机器人等被攻击导致的事故等,重则威胁人员的安全,如交通指挥系统的混乱导致的事故等。

 

工业互联网中泛连接面临新的安全挑战。潘振岗认为,解决工业互联网的安全是一个系统工程,需要在工业互联网体系架构中涉及到的所有环节都需要增加安全方面的设计,以 5G 在工业互联网中的应用为例,5G 专网的部署、切片技术的应用以及基于安全芯片的行业终端的使用都是针对性解决方案的例子。终端侧更是需要有完整的安全体系架构设计,包括安全启动、TEE 可信执行环境、安全密钥管理、安全外设接口、国密算法支持、存储加密等等一系列安全特性。

 

R16 标准的完成补齐了 5G“能力三角”,提升了工业互联网在数据传输、通信等方面的性能。工业互联网是一个非常庞大的概念,牵涉到千行百业,而且需求各不相同。那么在安全问题之外,当前还有哪些因素在影响工业互联网行业的发展?

 

潘振岗将影响因素和痛点总结为以下几点:

 

影响因素:工业基础设施的数字化水平;盈利模式;部署成本;5G 技术与行业终端的融合。

 

痛点:网络部署路径的抉择;专网:端到端的解决方案;工业级的终端芯片。

 

写在最后

紫光展锐在新基建的大潮下,将 5G+AI 作为战略发展的方向。在第一代 5G 芯片量产的基础上,将持续推出第二代 / 第三代 5G 物联网芯片,并将工规,AI 处理,数据安全等 FEATURE 都集成,提供工业控制的核心解决方案,成为生态承载。

 

其次,在 5G 建设时代,展锐将深化研发和经营 LTE Cat.1 物联网终端与 NB-IoT 物联网终端,同样将数据安全,工规和一定的处理能力加入,成为带通信的 MCU 产品。助推所有的工业设备,工业生产资料等都连接上物联网,提供最广泛的连接。

 

同时,WiFi-6,蓝牙等产品作为短距连接的补充,展锐也将持续推出和更新产品,形成工业物联网的全场景连接方案。