5G为工业技术带来改变

5G是第五代移动通信技术的简称,是最新一代蜂窝移动通信技术。5G要达到的基础技术指标包括:20Gbps的峰值容量,100Mbps的用户体验速率,1毫秒的端到端时延,高达100倍的网络能耗效率提升以及每平方公里100万连接数等。所以5G技术相比之前的4G/3G等具有高速率、低时延(0.5ms)、广连接三大核心特点。

作为5G技术的领航者,华为联合运营商、合作伙伴在几十个垂直行业都进行了5G应用的探索,包括但不局限于智能网联汽车、智能工厂、智能医疗、智能电网、智慧教育、城市安防、无人机、智能农业、智慧新媒体等。随着5G网络在全球的部署以及更多合作伙伴的参与,5G的行业应用前景将会越来越清晰。那么,5G在工业领域,能够提供怎样的帮助呢?

1、人工智能

人工智能的高速发展,在各行各业落地都带来了巨大的想象空间。但是当前AI还面临着困境成为镣铐,比如过多依赖云端,因为Wi-Fi、宽带等数据传输带宽受限,导致时延影响决策;训练样本中情景信息有限,实际环境中信息源不足,使一些判断脱离实际等。

5G的三大特性是高速率、低时延(0.5ms)、广连接,5G核心网分布式架构完美适配应用延伸到边缘的需求,这就解决了万物互联的一大瓶颈——边缘计算的算力得到了解放。人工智能的核心要素为数据、算力、算法,5G为算力提供保障的同时,还解决了数据问题。AI数据来源90%来源物联网,因为5G能够连接更多的设备,物联网的高速发展会产生大量的数据,AI的潜力将进一步得到释放,更多的数据会使AI更准确更智能。AI技术也将应用在5G核心网中,帮助核心网在部署规划、运行维护等方面实现高度的自动化和智能化。

5G是高速度网络基础,AI是通用技术,能够赋能各行各业。5G与AI的关系不是简单的叠加与促进,而是互为指数,在智慧城市、智能制造、智能驾驶、智能医疗等领域相互解放生产力。虽然目前产业链仍然处于探索阶段,但是5G和AI的深度结合,在未来五年十年甚至更长远的时间,他们将成为一种基础设施能力,如互联网一般再一次革新人类日常的生产生活。

2、物联网

随着工厂智能化转型的推进,物联网作为连接人、机器和设备的关键支撑技术正受到企业的高度关注。这种需求在推动物联网应用落地的同时,也极大的刺激了5G技术的发展。面对复杂的工业互联需求,5G技术需要适应不同的工业场景,能满足物联网的绝大部分连接需求。因此,5G与物联网是相辅相成的关系,物联网应用落地依赖于5G提供不同场景的无线连接方案,而5G技术标准的成熟也需要物联网应用需求的刺激和推动。

​3、自动化控制

自动化控制是最基础的应用,核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量,测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别,所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制,同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长,或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机,会造成巨大的财务损失。而5G所具有的特点使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。

​4、工业AR

在未来智能工厂生产过程中,人将发挥更重要的作用。然而由于未来工厂具有高度的灵活性和多功能性,这将对工厂车间工作人员有更高的要求。为快速满足新任务和生产活动的需求,增强现实AR将发挥很关键作用,在智能制造过程中可用于如下场景:如:监控流程和生产流程。生产任务分步指引,例如手动装配过程指导;远程专家业务支撑,例如远程维护。在这些应用中,辅助AR设施需要最大程度具备灵活性和轻便性,以便维护工作高效开展。因此需要将设备信息处理功能上移到云端,AR设备仅仅具备连接和显示的功能,AR设备和云端通过无线网络连接。AR设备将通过网络实时获取必要的信息(例如,生产环境数据、生产设备数据、以及故障处理指导信息)。在这种场景下AR眼镜的显示内容必须与AR设备中摄像头的运动同步,以避免视觉范围失步现象。通常从视觉移动到AR图像反应时间低于20ms,则会有较好的同步性,所以要求从摄像头传送数据到云端到AR显示内容的云端回传需要小于20ms,除去屏幕刷新和云端处理的时延,则需无线网络的双向传输时延在10ms内才能满足实时性体验的需求。而该时延要求,LTE网络无法满足。

​5、机器人

在智能制造生产场景中,需要机器人有自组织和协同的能力来满足柔性生产,这就带来了机器人对云化的需求。和传统的机器人相比,云化机器人需要通过网络连接到云端的控制中心,基于超高计算能力的平台,并通过大数据和人工智能对生产制造过程进行实时运算控制。通过云技术机器人将大量运算功能和数据存储功能移到云端,这将大大降低机器人本身的硬件成本和功耗。并且为了满足柔性制造的需求,机器人需要满足可自由移动的要求。因此在机器人云化的过程中,需要无线通信网络具备极低时延和高可靠的特征。5G网络是云化机器人理想的通信网络,是使能云化机器人的关键。5G切片网络能够为云化机器人应用提供端到端定制化的网络支撑。5G网络可以达到低至1ms的端到端通信时延,并且支持99.999%的连接可靠性,强大的网络能力能够极大满足云化机器人对时延和可靠性的挑战。

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