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5G与智能工厂

2018/7/26    来源:e-works    作者:e-works  熊东旭      
关键字:5G  智能工厂  移动通信技术  
作为新一代移动通信技术,5G技术的迅猛发展正好切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求,5G技术定义的三大场景不但覆盖了高带宽、低延时等传统应用场景,而且还能满足工业环境下的设备互联和远程交互应用需求,这种广域网全覆盖的特点为企业构建统一的无线网络提供了可能。

二、5G定义的三大场景

    2016年,华为主推的PolarCode方案被国际无线标准化机构3GPP确定为eMBB场景的控制信道编码方案,而数据信道的上行和下行短码方案则归属高通LDPC码。eMBB即增强移动宽带,是3GPP会议上定义5G三大场景之一。华为的PolarCode信道编码技术只是5G众多核心技术的一种。除eMBB之外,5G场景还包括mMTC和URLLC。

5G定义的三大场景

5G定义的三大场景

    eMBB(增强移动宽带):5G在这方面主要带来的改进是在保证广覆盖和移动性的前提下为用户提供更快的数据速率。峰值速率可以从4G的1Gbps提高到10-Gbps;相应的用户体验速率可从10Mbps提升到100-1Gbps。这意味着,频谱效率可以提升3-5倍,从而降低流量的单位成本。eMBB针对的大流量应用场景有3D/4K等格式的超高清视频传输、高清语音、多人高清语音或视频,AR/VR、更先进的云服务。

    mMTC(低功耗超大连接):是当下物联网的进化版本。连接密度每平方公里超过100万,电池寿命超过10年。该场景下,成本敏感、传输速率较低、时延容忍度高和待机时间超长的海量设备类通讯,将非常便利。为今后大规模的物联网发展提供可能性。mMTC对应场景主要是物联网目前涵盖的范围,包括智能家居、智能交通、智慧城市等。

    uRLLC(低时延高可靠):在5G标准下要满足特殊场景作业的需求,用户层面的时延须控制1ms之内。这一类应用场景主要集中在工业控制和车联网方面。uRLLC场景对应的特殊应用场景包括工业自动化、自动驾驶、移动医疗等。

uRLLC场景

uRLLC场景

三、5G支撑技术

    1.网络切片

    网络切片,本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络,每一个虚拟网络根据不同的服务需求,比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分,以灵活的应对不同的网络应用场景。

    就5G而言,由于涵盖的应用场景比较广,包括移动宽带、大规模物联网和关键任务型物联网。三大应用场景对网络服务的需求也各不相同:

    1)移动宽带:面向4K/8K超高清视频、全息技术、增强现实/虚拟现实等应用,对网络带宽和速率要求较高。

    2)大规模物联网:海量的物联网传感器部署于测量、建筑、农业、物流、智慧城市、家庭等领域,这些传感器设备是非常密集的,规模庞大,且大部分是静止的,对时延和移动性要求不高。

    3)关键任务型物联网:主要应用于无人驾驶、车联网、自动工厂、远程医疗等领域,要求超低时延和高可靠性。

    为满足不同场景的网络需求,就需要根据不同的服务需求将物理网络切片成多个虚拟网络,如智能手机切片网络、自动驾驶切片网络、大规模物联网切片网络等等,需要说明的是,为了实现网络切片,网络功能虚拟化技术的应用是先决条件。网络只有采用NFV和SDN后才能执行切片。

    值得一提的是,由于网络功能虚拟化并不是一蹴而就的事,它可能需要几年的时间,在这期间,网络内的物理网络功能和虚拟网络功能将共存,甚至有些物理功能永远不会虚拟化,这是一个混合的网络。所以,一个包含了物理域和虚拟域的网络编排是NFV转型能否成功的关键。

    2.网络的自组织

    自组织的网络是5G的重要技术,这就是网络部署阶段的自规划和自配置;网络维护阶段的自优化和自愈合。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用,具有低成本、安装简易等优点。自规划的目的是动态进行网络规划并执行,同时满足系统的容量扩展、业务监测或优化结果等方面的需求。自愈合指系统能自动检测问题、定位问题和排除故障,大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。

    SON技术应用于移动通信网络时,其优势体现在网络效率和维护方面,同时减少了运营商的支出和运营成本投入。由于现有的SON技术都是从各自网络的角度出发,自部署、自配置、自优化和自愈合等操作具有独立性和封闭性,在多网络之间缺乏协作。

责任编辑:程玥
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