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在“新基建”大潮下，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”正在描繪新的智造新圖景。近日，隨著 5G R16 標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，進(jìn)一步提升了支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的垂直行業(yè)應(yīng)用的能力。
紫光展銳先進(jìn)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室首席專家潘振崗博士表示，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將率先加速數(shù)據(jù)上云，包括 5G+超高清視頻、5G+機(jī)器視覺、5G+遠(yuǎn)程運(yùn)維及移動(dòng)巡檢等具體應(yīng)用場(chǎng)景的落地，又將推動(dòng)控制上云，包括遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)、廠區(qū)智能物流、預(yù)測(cè)性維護(hù)、工廠設(shè)備檢測(cè)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制等新應(yīng)用場(chǎng)景的發(fā)展。
業(yè)內(nèi)人士可以看到，相比 5G R15 標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)，R16 版本對(duì)廣覆蓋(mMTC)和超可靠低延時(shí)(URLLC)做了統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)支持，補(bǔ)齊了“5G 能力三角”。新功能的增加對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將帶來哪些助力和改變？
紫光展銳先進(jìn)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)室首席專家潘振崗博士
潘振崗向筆者說道，嚴(yán)格的說，5G 標(biāo)準(zhǔn)體系里的 mMTC 的能力到目前為止主要是由 NB-IOT 承接的。NB 的市場(chǎng)探索已經(jīng)有一段時(shí)間，R16 對(duì) NB 的能力增強(qiáng)有限。對(duì)于超可靠低延時(shí)（URLLC），R16 作了很大的能力短板補(bǔ)充，R16 版本對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域影響相對(duì)更大一些的事 URLLC 特性。
URLLC 場(chǎng)景的支持彌補(bǔ)了蜂窩技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中實(shí)時(shí)性、可靠性的短板，為 AI、數(shù)字孿生等新興技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，解決了一大批需要極端性能需求的場(chǎng)景，體現(xiàn)的事工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中高、精、尖的部分，顯現(xiàn)度會(huì)比較高。
mMTC 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中解決了無線連接普適性的部分，從連接數(shù)來衡量的話，基于 mMTC 的工業(yè)連接將占 5G 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的大頭，預(yù)計(jì)超過總量的 60%。
5G R15 規(guī)定的 eMBB 可以用于 2C 和 2B 市場(chǎng)，但主要是滿足比較成熟的 2C 市場(chǎng)，而對(duì)于 2B 市場(chǎng)的影響相對(duì)較小。R16 標(biāo)準(zhǔn)的涉及的廣覆蓋(mMTC)和超可靠低延時(shí)(URLLC)則主要是針對(duì) 2B 市場(chǎng)，隨著 R16 標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，會(huì)極大促進(jìn)整個(gè) 5G 產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的關(guān)注和投入。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署的兩個(gè)發(fā)展路徑
但是在 R16 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)初期，標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)到特性技術(shù)的導(dǎo)入需要一段時(shí)間。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)該從哪里切入部署?
潘振崗指出，mMTC 場(chǎng)景的解決方案是現(xiàn)成的，基于 NB（及 Cat1）的連接方案已經(jīng)全面鋪開。目標(biāo)高、精、尖的 URLLC 類場(chǎng)景方案受關(guān)注度高，一定程度上被認(rèn)為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)志性技術(shù)，相關(guān)方案還處于研發(fā)、產(chǎn)品規(guī)劃階段，一些基于產(chǎn)品原型的示范類應(yīng)用已經(jīng)有展示。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)部署未來可能有兩個(gè)發(fā)展路徑。一個(gè)是基于傳統(tǒng)運(yùn)營商的，通過切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬的 5G 行業(yè)專網(wǎng)，為了滿足低時(shí)延的要求，運(yùn)營商同時(shí)需要通過部署 MEC 實(shí)現(xiàn)服務(wù)前推。另外一個(gè)路徑是有一定體量的企業(yè)建設(shè)自有的企業(yè)專網(wǎng)，R16 里 NR-U、NPN 等特性在頻譜、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面為這個(gè)發(fā)展路徑提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
紫光展銳面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)行全面的技術(shù)規(guī)劃，一方面正在加速研發(fā)支持 R16 URLLC 的終端側(cè)芯片及相關(guān)解決方案，支持終端測(cè)的切片能力，預(yù)期將于 2021 年推向市場(chǎng)。另一方面，考慮了行業(yè)自有專網(wǎng)路徑情況下需要的端到端解決方案，規(guī)劃了面向工業(yè)場(chǎng)景的小基站方案，全面考慮了 URLLC、NR-U、NPN 等特性。另外，作為一個(gè)獨(dú)立的場(chǎng)景，車聯(lián)場(chǎng)景下的 V2X 作為一個(gè)獨(dú)立技術(shù)方向在推進(jìn)。
5G 組網(wǎng)之后，要如何對(duì)過去各種有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行替代？
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中以工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線為主導(dǎo)的有線網(wǎng)絡(luò)占據(jù)主導(dǎo)地位。5G 組網(wǎng)之后，可以先考慮替換工業(yè)環(huán)境中的部分工業(yè)以太網(wǎng)，而基于 NB-IOT 的終端與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳感器的結(jié)合可以逐步替換部分工業(yè)總線。
基于無線網(wǎng)絡(luò)的方案，可以在不對(duì)工廠生產(chǎn)造成影響的情況下很方便針對(duì)痛點(diǎn)問題實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化快速部署，而這是有線網(wǎng)絡(luò)很難達(dá)到；當(dāng) 5G 無線網(wǎng)絡(luò)在可靠性和成本上可以媲美有線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，將會(huì)改寫當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中有線網(wǎng)絡(luò)占統(tǒng)治地位的局面，為更多新興技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，揭開新一輪工業(yè)革命的序幕。
安全問題之外，還有哪些痛點(diǎn)？
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，聯(lián)網(wǎng)的主體是各類生產(chǎn)力工具。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題尤其重要，不然輕則導(dǎo)致生產(chǎn)事故，如流水線上的機(jī)器人等被攻擊導(dǎo)致的事故等，重則威脅人員的安全，如交通指揮系統(tǒng)的混亂導(dǎo)致的事故等。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中泛連接面臨新的安全挑戰(zhàn)。潘振崗認(rèn)為，解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中涉及到的所有環(huán)節(jié)都需要增加安全方面的設(shè)計(jì)，以 5G 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用為例，5G 專網(wǎng)的部署、切片技術(shù)的應(yīng)用以及基于安全芯片的行業(yè)終端的使用都是針對(duì)性解決方案的例子。終端側(cè)更是需要有完整的安全體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括安全啟動(dòng)、TEE 可信執(zhí)行環(huán)境、安全密鑰管理、安全外設(shè)接口、國密算法支持、存儲(chǔ)加密等等一系列安全特性。
R16 標(biāo)準(zhǔn)的完成補(bǔ)齊了 5G“能力三角”，提升了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)傳輸、通信等方面的性能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常龐大的概念，牽涉到千行百業(yè)，而且需求各不相同。那么在安全問題之外，當(dāng)前還有哪些因素在影響工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展？
潘振崗將影響因素和痛點(diǎn)總結(jié)為以下幾點(diǎn)：
影響因素：工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化水平；盈利模式；部署成本；5G 技術(shù)與行業(yè)終端的融合。
痛點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)部署路徑的抉擇；專網(wǎng)：端到端的解決方案;工業(yè)級(jí)的終端芯片。
寫在最后
紫光展銳在新基建的大潮下，將 5G+AI 作為戰(zhàn)略發(fā)展的方向。在第一代 5G 芯片量產(chǎn)的基礎(chǔ)上，將持續(xù)推出第二代 / 第三代 5G 物聯(lián)網(wǎng)芯片，并將工規(guī)，AI 處理，數(shù)據(jù)安全等 FEATURE 都集成，提供工業(yè)控制的核心解決方案，成為生態(tài)承載。
其次，在 5G 建設(shè)時(shí)代，展銳將深化研發(fā)和經(jīng)營 LTE Cat.1 物聯(lián)網(wǎng)終端與 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)終端，同樣將數(shù)據(jù)安全，工規(guī)和一定的處理能力加入，成為帶通信的 MCU 產(chǎn)品。助推所有的工業(yè)設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)資料等都連接上物聯(lián)網(wǎng)，提供最廣泛的連接。
同時(shí)，WiFi-6，藍(lán)牙等產(chǎn)品作為短距連接的補(bǔ)充，展銳也將持續(xù)推出和更新產(chǎn)品，形成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的全場(chǎng)景連接方案。
