5g技术在工业自动化领域的应用有哪些

本文作者 | Ludger Boeggering，u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

Q A &

在自动化领域，非独立组网与独立组网有什么区别？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

从技术角度来看，根据3GPP提供的信息，两者的区别在于控制逻辑。非独立组网(NSA)5G网络必须使用/L基础架构来控制，而独立组网(SA)5G网络是全面实施5G网络。

从用户角度来看，这代表基于SA的专用5G网络（非公开网络，英文缩写形式为NPN）要更加精简，所需工作量更少。

从应用角度来看，SA网络可以支持更高的可用性和可靠性，并且缩短周期时间，特别是在NPN的背景下。

Q A &

哪些应用可以受益于5G技术？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

从定义上来看，5G是eMBB、uRLLC、eMTC和Reap等多种技术的总称，因此也能够为广泛的应用提供支持。

举例来说，预测性维护、、服务和配置、互联工具及安全互联工作人员都能得益于eMTC和RedCap中定义的功能。eMTC已经可以与LTE-M和配合使用，3GPP也在持续进一步开发5G技术的应用。

此外，工业装配解决方案、过程自动化控制、人机界面(HMI)和增强现实辅助等应用，以及工厂物流、移动、协作式机器人和AGV都能受益于RedCap和uRLLC的功能。在上述领域，最为重要的就是可靠的响应时间以及充足的带宽和经济高效的。

未来几年间，所有相关垂直行业都将采用5G技术，例如制造业（、航空航天、汽车、）、化工和石化、制药、石油和天然气、能源和公用事业、水和废水处理。这固然与技术本身有关，但也与监管框架和专用频谱的使用密不可分。

Q A &

在领域，5G技术如何实现仪表级的EVM性能？（在工业自动化领域，5G技术如何接收才能从误差矢量幅度方面提升性能？）

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

首先，我们要考虑到5G技术与其他几代技术不同的特征。

在有高可靠性和高可用性要求的应用场景中，低延迟至关重要。与前几代移动网络相比，5G技术从设计上显著缩短了延迟，并提高了可用性。

5G技术支持网络分片，而这可以根据特定应用或服务的需求提供定制的虚拟网络。因此，工业自动化可以获得针对其具体需求而优化的专用分片，同时还能确保高可靠性和高性能。

边缘计算在未来将会变得越来越重要。5G网络可以使用边缘计算，在更靠近设备和的位置处理数据。这能减少将数据传输到远程数据中心所需的时间和能源，从而在工业自动化流程中缩短响应时间，并提高性能。

最后但同样重要的是，5G技术支持mMTC，因此支持大量设备同时通信。在工业自动化领域，这意味着可以让同一网络内的大量传感器、执行器和设备相互通信，无论从利用率还是投资角度来看，这都会显著提升整体效率。

Q A &

在自动化领域，5G技术如何减少机器暂停时间、消除错误、提高材料可追溯性，并让员工专注于需要复杂人工技能的任务？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

5G技术本身对这些参数的影响并不大。但重点在于这项技术是作为一个整体系统来进行实施。5G技术支持使用所分配的频谱创建安全的通信环境。基于无线技术的解决方案也能更轻松、更灵活地集成到工业环境中。

因此，该技术可以更有针对性地收集和分析流程数据。有了这些可能性，企业即可创建数字孪生系统和/或确保实现可靠的状态，从而随时采取预防性措施。

若能巧妙地利用这项技术，企业就能可靠地执行各种流程，并建立灵活的“即服务”模式。这样可以将停机时间控制在必要的最低限度，避免生产错误，并确保有针对性地分配员工、调配材料。

Q A &

5G技术如何加速数字化并实现节能？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

5G技术是应对数字化挑战的另一个重要基石。从根本上来说，这项技术有助于更快地实现自动化，并促使企业追求更高的灵活性。其关键要素包括可用性和可靠性。

Q A &

在工业自动化领域使用5G技术时，可能遇到哪些挑战和限制？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

我想先强调一点，技术的发展总是不可避免地产生各种应用场景问题。5G的优势与不足也密不可分，例如，有着毫秒级甚至微秒级响应要求的时间关键型应用仍然需要使用有线连接。就目前而言，还没有人投入大量的精力和成本构建相应的5G解决方案。

即使在未来，工业自动化环境中也会有各种技术并存。不存在万能型解决方案。

如果您仍然希望受益于灵活性，以及类似于园区的独立、安全的区域覆盖等优势，就必须建立相应的基础架构，而这需要初始投资。

在工业自动化领域采用5G技术时，需要克服的第一个挑战在于期望管理。未来会出现更多构建基础架构的解决方案，小规模部署也会得以实现。

此外，应该为尽可能多的应用场景使用相同的基础架构，从而尽可能为用户带来更多好处。网络基础架构的设计必须充分考虑这些不同的要求，供应商必须提供适当的设备。

在自动化环境中实施5G技术时，一个关键方面就是端到端可追溯性。采用5G解决方案的运营商或集成商必须始终能分析通信基础架构的每个部分，从而快速发现错误，并恢复正常运行。

Q A &

5G技术将哪些不同的频段用于工业自动化？这些频段的优势分别是什么？

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

这个问题涉及很广，我尽量从应用场景的角度来解答。以预测性维护或环境监测应用场景为例，其重点在于较深的覆盖范围、较多的订阅者人数，以及易用的现有基础架构。这主要涉及到使用公共网络提供商的传统频段。

在其他应用场景中，例如过程自动化控制，以及通过增强现实提供辅助的场景，可用性和可靠性至关重要。在这类情况下，专用网络带来的数据安全性等优势具有重要作用。此类设施可以使用3.xx至4.xx GHz的中频频谱，而多年以来，监管部门一直基于相对有吸引力的条件发放其中各频段的许可，以供本地使用。

Q A &

为此，贵公司有何解决方案？ 

Ludger Boeggering

u-blox EMEA地区能源与自动化资深细分市场主任

正如以上提到5G是多种技术的集合以应对多种市场需求。在工业自动化领域，重点是响应时间短、中等数据量、高可靠性和大量连接等要求。而不同的应用会产生不同的关键要求，只有全面的产品组合才能满足这些要求。

通过u-blox的SARA、LARA和LENA产品系列，我们提供了可互换的产品组合，以应对市场环境中的主要挑战。

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编辑：黄飞