5G吹响进军智能制造的号角

发布时间：2016-12-17 作者：尹金国来源：知识自动化

关键字：5G

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5G时代的诱惑，犹如隔壁家厨房的气味，间歇性地飘过，刺激着大家的神经。

5G时代的诱惑，犹如隔壁家厨房的气味，间歇性地飘过，刺激着大家的神经。然而对于工业而言，这个气味的信号实在是太微弱了。在2020年以前，5G的大规模应用，大家都不抱希望，没有设备制造商会认为5G能够迅速布置下去。即使是相关标准进展神速，6~9月份的标准的冻结期才刚刚起步，下一步建立基站、兼容机制（将来的华为、中兴必须相互兼容），还有很长时间。

工业物联网相对是区域网，因此有突破的可能性。然而在4G时代，大家被高通芯片和标准逼疯了，而在工业领域终于找到苦主了。如可以找到可以绕开高通，又不必死等5G时代，NB-IoT窄带物联网率先出招。

5G时代的三个兄弟

5G有三个标准，分别是LTE（授权频道）、LTE-U（非授权频道）和NB-IoT（授权频道）。

LTE，属于授权频道。这是最大的肥肉，当然是电信运营商的菜。标准主要是电信运营商在做，华为也在推。由于授权频道基本是排它的，比如给了电力微波，其他人就不能用了。这个是运营商的垄断资源，只能通过运营商来操作。

图1 LTE-U（unlicensed）

LTE-U（unlicensed）非授权频道，注意这可是大家最熟悉的WiFi杀手。WiFi的路由器，一般只有30~50米；一般路由器到了100米，就只有信号，不能通讯了。而LET-U可以达到300~500米（类似3G时代曾经推过的“城域网”）。ISM（工业、科学、医疗）这三个领域可以随便用，主要频段包括从5K、13.56M一直到2.4G和5.8G等多个频段。

图2 LTE-U（unlicensed）非授权频道

呼声最高的NB-IoT，仍然属于授权频道。NB-IoT最大的特点，是传输距离达到惊人的10km，可以覆盖一个小县城。而且可以带无数终端，一个基站可以带20多万个终端。这意味着，管理一个井盖、停车收费，都变得轻松，而且便宜。即使是200万元建立一个基站，方圆10km都可以进行管理

当然，由于NB-IoT属于授权频道，仍然不太可能在企业里用。所以NB-IoT也只能是先接入核心网（运营商），再进入企业。

5G才能解决工业以太网

相对一般以太网而言，工业数据传递的实时性要求很高。工业以太网有QoS（服务质量协议），因此在传递实时数据的时候，不容易丢包。这是因为QoS支持优先级，能够识别优先发送级别，如自动识别语音，还是邮件。语音的实时性要求很高，丢包会造成噪声；而电视丢包，则会乱码。这些都是不可接受的。实时视频必须要有QoS，而图像往往是带宽消耗最大的内容传输。

4G为什么不能用在工业互联网上，因为没有QoS，除了语音有识别之外，可以说它就是一个标准的IT网络。而5G则可以支持优先级，例如设备状态最优先，而将一般的数据传递优先级放在最后。

所以值得期待的是，5G才是工业互联网的基础。当下40%的情况，基本上是有能力实施的（说100%还是有点夸张）。4G最多只能到450M，而5G 的LTE可达达到450M~800M

更重要的是，选择性大幅度增加。就技术流派而言，4G时代的技术主要是高通，盆满钵满；而在5G时代，华为、思科、西门子等都有各自的技术。这次，工业可以有更多的选择了。

技术不能烂在手里

LTE是运营商标准，不可能被允许进入企业，因此不可能去建立一个iPhone7的基站。但既然5G标准和大规模布置尚待时日，这些已经有些眉目的技术，不可能空转吧。于是技术开始变形和演化，例如LTE就有了改进版，华为就率先推出了所谓企业版LTE技术（eLTE）。

它有两个频段，一个频段是800M（目前分配给联通），还有一个频段900，是调频的。这个波段，可以用来完成eLTE的载波频点，也就是可以做企业端的应用了。

基于同样的考量，eLTE-IoT正是NB-IoT窄带物联网的一种变通方式。这样就可以进入工厂，成为智能制造的物联网基石。重要的是，eLTE-IoT有着更加低廉的成本，因此eLTE-IoT率先进入工业领域。

图3 eLTE-IoT物联技术框架

eLTE-IoT自身突出的特征（功耗小、终端多、距离长），因此成为工业园区的最佳5G先头阵地之一。eLTE-IoT作为非授权频道，20万带宽，功率很小，不超过200mw功率。因此园区建立这种基站，也相互不影响

目前eLTE-IoT已经开始逐渐进入工厂，成为物联网数据最佳的传递手段。它将有效地替代RFID、设备联网等领域，成为智能工厂物联网的新欢。

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