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5G的工業應用場景梳理

2020-11-06 12:42:08 前端設計

5G通信技術

從20世紀80年代到今天的5G,通信技術已從單獨的通信功能發展到了如今的萬物互聯:1G時代的“大哥大",2G時代的網路小說,3G時代的瀏覽圖片、網路電話,4G時代的以人為中心的消費互聯網,5G 時代人與人、人與物、物與物的互聯,

邊緣計算

5G既包含無線技術的升級,也包含邊緣計算等概念引入,邊緣計算是一種在物理上靠近資料生成位置的處理資料的方法,其緩解帶寬壓力、及時回應和保護隱私等優勢,尤其符合工業企業的工業資料安全治理(資料不出廠等)、低時延高可靠的資料處理等要求,

應用場景

國際標準化組織 3GPP 已經為 5G 定義了三大應用場景: eMBB(增強移動帶寬)支持高帶寬的應用場景,如高清視頻、虛擬現實、增強現實等,Mmtc(海量機器類通信)能滿足大量低功耗嵌入式終端的資料連接與傳輸需求,URLLC主要用于支持低時延、高可靠連接的業務,如自動駕駛、工業自動化控制程序中系統和設備,

場景1:IOT網關

IOT網關作為大規模的分布式設備的接入節點,具備資料采集、設備管理、協議決議、邊緣計算、資料傳輸和接入云平臺的功能,
通過對多種工業設備的協議支持,IOT網關收集工業設備資訊,資訊發送到邊緣計算中心,其中業務關鍵資訊和需要超帶寬的資訊在資料中心進行本地化處理;非關鍵或非敏感資料可被傳輸到云端進行處理和分析,在接近前端智能的邊緣計算側,實時資料的價值能夠被最大化的發揮出來,
由于諸多應用場景對有線方式提出了各種挑戰(例如高溫場景、旋轉移動場景,以及“以移代固”柔性制造等場景),3G、4G和Wifi等傳統無線資料傳輸方式難以滿足工業場景下低時延、高可靠和抗干擾等需求,在IOT網關向邊緣計算中心發送資料時,可使用5G傳輸方案替代,

場景2:工業控制

利用5G大帶寬、低時延特點,結合姿態傳感器等先進產品與技術,融合實時通信、遙控駕駛和實時控制技術,可實作惡劣環境下機手作業安全度,提高作業效率,
基于5G增強移動大帶寬和邊緣中心低時延視頻影像資料傳輸處理能力,高清視頻實時接入,控制信號超低延時傳輸和處理,實作遠程機車作業狀況實時檢測與操控,實作無人機車遠程集中操控,可減少人工成本,保證操作人員安全,提高作業效率,

場景3:視頻監控及分析

視頻流分析依賴于成像的質量、上傳速度、AI分析能力等因素,攝像頭捕獲影像,經編碼生成視頻流,上傳到邊緣中心進行分析處理,
在工業生產環節存在高溫、高壓等環境,設備難以實作肉眼近距離故障巡檢,通過部署8K及以上高清攝像頭,利用5G大帶寬網路實作高清視頻實時回傳,在網路邊緣側基于平臺能力對視頻流進行識別分析,實作對車間現場生產設備的實時監控和例外事件告警,

場景4:VR全景

VR頭顯的視場角一般是110°左右,全景視頻是一個360°的球體,相當于VR頭顯視場角的3倍多,VR頭顯螢屏解析度一般為2K或4K,因此全景視頻的最佳解析度也是其3倍多,即8K或12K,只有達到這樣的解析度才能有優秀的觀影體驗,然而這樣的解析度對于寬帶速率要求是極高的,
利用5G超高帶寬網路,在生產車間部署8K高清攝像頭,實時回傳生產流程和工藝視頻資訊,并在網路邊緣側通過平臺視頻能力對視頻流資訊進行實時處理和展示,實作在中心遠程全景真實VR體驗生產全程序,

最后

工業和資訊化部印發《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》,進一步明確5G+工業互聯網發展目標,到2022年,我國將突破一批面向工業互聯網特定需求的5G關鍵技術,打造一批“5G+工業互聯網”內網建設改造標桿、樣板工程,形成至少20大可復制、可推廣的典型工業應用場景,形成“5G+工業互聯網”內網建設改造示范引領效應,
5G網路下的工業互聯網應用場景將成為未來智能化工廠、智能化流水線的發展方向,發展潛力較大,同時也存在很大的機會,

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