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　　5G“CX600X”智能制造

　　國(guó)際性金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)眾所周知研討會(huì)

　　作為新一代終端通訊技術(shù)，5G技術(shù)的迅猛產(chǎn)業(yè)發(fā)展正好切合了現(xiàn)代制造民營(yíng)企業(yè)智能制造結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)需求，5G技術(shù)表述的三大情景不但全面覆蓋了高頻寬、低延時(shí)等現(xiàn)代應(yīng)用領(lǐng)域情景，而且還能滿(mǎn)足用戶(hù)工業(yè)環(huán)境下的設(shè)備統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)和遠(yuǎn)距可視化應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)需求，這種以太網(wǎng)全全面覆蓋的特點(diǎn)為民營(yíng)企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)提供了可能將。

　　一、終端通訊技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展

回顧終端通訊技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，第一代采用的是模擬技術(shù)，只能支持區(qū)域和距離限制的音頻通話(huà)；第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化音頻通訊，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的音頻和文本類(lèi)可視化，比如說(shuō)短信和郵件等；第三代就是大家熟知的3G技術(shù)，以多媒體通訊為特點(diǎn)，可以支持音頻、文本和音頻可視化，但雖然頻寬有限，在進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可視化時(shí)，如音頻可視化時(shí)很難確保效果的流暢；第四代是正在鋪建的4G技術(shù)，通訊速率大幅提升，標(biāo)志著進(jìn)入有線光纖年代。

　　從當(dāng)前電信服務(wù)商做的基站測(cè)試結(jié)果看，5G的速度將會(huì)比4G更快且功耗更低，理論頻寬將突破每秒10G。這確保你能夠在一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影，而4G須要至少10分鐘。恰是雖然這一得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，業(yè)界普遍認(rèn)為，5G將對(duì)智能工業(yè)、超高速汽車(chē)、VR以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域產(chǎn)生重要促進(jìn)作用。

現(xiàn)階段，5G標(biāo)準(zhǔn)尚未確認(rèn)。AT&T總裁史密斯認(rèn)為，對(duì)于5G的表述可能將于2018年確認(rèn)，正式的5G標(biāo)準(zhǔn)將于2019年由聯(lián)合國(guó)行動(dòng)通訊聯(lián)盟編寫(xiě)成文。5G標(biāo)準(zhǔn)將表述哪些有線技術(shù)可稱(chēng)為5G，以及5G有哪些特點(diǎn)等問(wèn)題。

　　二、5G表述的三大情景

　　2016年，華為主推的PolarCode方案被國(guó)際性有線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP確認(rèn)為eMBB情景的掌控編碼方案方案，而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信道的上行和下行圣克雷潘方案則歸屬高通LDPC碼。eMBB即進(jìn)一步增強(qiáng)終端光纖，是3GPP會(huì)議上表述5G三大情景之一。華為的PolarCode編碼方案技術(shù)只是5G眾多核心理念技術(shù)的一種。除eMBB之外，5G情景還包括mMTC和URLLC。

eMBB（進(jìn)一步增強(qiáng)終端光纖）：主要面向全國(guó)3D/超高清音頻等大流量終端光纖銷(xiāo)售業(yè)務(wù)，eMBB除了在6GHz下列的頻帶產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)技術(shù)，也會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展在6GHz以上的頻帶。而小型培訓(xùn)基地臺(tái)將會(huì)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展eMBB的重要設(shè)備，雖然現(xiàn)階段6GHz下列的頻帶，大多是以大型培訓(xùn)基地臺(tái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)模式為主，而較以6GHz以上頻帶的毫米波技術(shù)，便須要小型培訓(xùn)基地臺(tái)來(lái)把速度亂棍更快。

　　mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通訊）：主要面向全國(guó)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)銷(xiāo)售業(yè)務(wù)。mMTC將會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展在6GHz下列的頻段，其將會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)上，現(xiàn)階段較可見(jiàn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展是NB-IoT。以往普遍的Wi-Fi、Zigbee、藍(lán)牙等，較屬于家庭用的小范圍技術(shù)，截取線路主要都是靠LTE，近期隨著大范圍全面覆蓋的NB-IoT、LoRa等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出爐，可望讓物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為廣泛。

URLLC（超可信低數(shù)據(jù)傳輸速率）：主要面向全國(guó)超高速、工業(yè)智能化等須要低數(shù)據(jù)傳輸速率、高可信相連的銷(xiāo)售業(yè)務(wù)。在智慧工廠，雖然大量的機(jī)器都內(nèi)建感應(yīng)器，從感應(yīng)器、后端統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)、下指令，再數(shù)據(jù)傳輸回機(jī)器本身的這些操作過(guò)程，若以現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，將出現(xiàn)很明顯的延遲，可能將引發(fā)品管事故。有鑒于此，URLLC將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)等候時(shí)間的目標(biāo)抬高到1微秒下列。

　　三、5G支撐力的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

　　1.物聯(lián)網(wǎng)

隨著工廠智能化結(jié)構(gòu)調(diào)整的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)作為相連人、機(jī)器和設(shè)備的關(guān)鍵支撐力技術(shù)正受到民營(yíng)企業(yè)的高度關(guān)注。這種市場(chǎng)需求在促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域破冰的同時(shí)，也極大的刺激了5G技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。面對(duì)復(fù)雜的工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)市場(chǎng)需求，5G技術(shù)須要適應(yīng)相同的工業(yè)情景，能滿(mǎn)足用戶(hù)物聯(lián)網(wǎng)的絕大部分相連市場(chǎng)需求。因此，5G與物聯(lián)網(wǎng)是相輔相成的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域破冰依賴(lài)于5G提供相同情景的有線相連方案，而5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟也須要物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)需求的刺激和促進(jìn)。

　　在促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)破冰操作過(guò)程中，5G三大情景能分別支撐力相同的功能應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)需求。比如說(shuō)eMBB能支撐力起遠(yuǎn)距音頻監(jiān)控、音頻會(huì)議等高頻寬的應(yīng)用領(lǐng)域情景；mMTC能滿(mǎn)足用戶(hù)大量高效能嵌入式終端的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相連與數(shù)據(jù)傳輸市場(chǎng)需求。URLLC可以將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)等候時(shí)間的目標(biāo)抬高到1微秒下列，以支撐力工業(yè)智能化掌控操作過(guò)程中控制系統(tǒng)和設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄缘闹T多指標(biāo)和要求。

　　2.工業(yè)智能化掌控

智能化掌控是制造工廠中最基礎(chǔ)的應(yīng)用領(lǐng)域，核心理念是閉環(huán)掌控控制系統(tǒng)。在該控制系統(tǒng)的掌控周期性?xún)?nèi)每個(gè)感應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)量測(cè)，量測(cè)數(shù)據(jù)傳輸給掌控器以設(shè)定開(kāi)傘器。眾所周知的閉環(huán)掌控操作過(guò)程周期性pulchrems等級(jí)，所以控制系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)傳輸速率須要達(dá)到ms等級(jí)甚至更低才能確保掌控控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確掌控，同時(shí)對(duì)可信性也有極高的要求。如果在生產(chǎn)操作過(guò)程中雖然數(shù)據(jù)傳輸速率過(guò)長(zhǎng)，或者掌控信息在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤可能將導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)，會(huì)造成巨大的財(cái)務(wù)損失。

　　5G可提供極低數(shù)據(jù)傳輸速率長(zhǎng)、高可信，海量相連的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)，使得閉環(huán)掌控應(yīng)用領(lǐng)域通過(guò)有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)相連成為可能將。基于華為5G的實(shí)測(cè)能力：空口數(shù)據(jù)傳輸速率可到0.4ms,單小區(qū)下行速率達(dá)到20Gbps，小區(qū)最大可支持1000萬(wàn)+相連數(shù)。由此可見(jiàn)，終端通訊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)中僅有5G統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)可滿(mǎn)足用戶(hù)閉環(huán)掌控對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)的要求。

　　3.物流追蹤

在現(xiàn)階段已成規(guī)模的機(jī)器對(duì)機(jī)器市場(chǎng)中，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ㄈ藛T跟蹤和在途高價(jià)商品等。但（較）高相連成本限制了該市場(chǎng)的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)5G將在深度全面覆蓋、高效能和低成本（規(guī)模經(jīng)濟(jì)）以及作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方面提供額外優(yōu)勢(shì)。5G提供的改進(jìn)將包括在廣泛產(chǎn)業(yè)中優(yōu)化物流，提升工人安全和提高資產(chǎn)定位與跟蹤的效率，從而最小化成本。它還將擴(kuò)展能力以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤更廣泛的在途商品。隨著在線購(gòu)物增多，資產(chǎn)跟蹤將變得更加重要。

　　在物流方面，從倉(cāng)庫(kù)管理到物流配送均須要廣全面覆蓋、深全面覆蓋、高效能、大相連、低成本的相連技術(shù)。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個(gè)生命周期性，要相連分布廣泛的已售出的商品，也須要高效能、低成本和廣全面覆蓋的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)，民營(yíng)企業(yè)內(nèi)部或民營(yíng)企業(yè)之間的橫向集成也須要無(wú)所不在的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)，5G統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)能很好的滿(mǎn)足用戶(hù)這類(lèi)市場(chǎng)需求。

　　4.工業(yè)AR

在未來(lái)智能工廠生產(chǎn)操作過(guò)程中，人將發(fā)揮更重要的作用。然而雖然未來(lái)工廠具有高度的靈活性和多功能性，這將對(duì)工廠車(chē)間工作人員有更高的要求。為快速滿(mǎn)足用戶(hù)新任務(wù)和生產(chǎn)活動(dòng)的市場(chǎng)需求，進(jìn)一步增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR將發(fā)揮很關(guān)鍵作用，在智能制造操作過(guò)程中可用于如下情景：如：監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程。生產(chǎn)任務(wù)分步指引，例如手動(dòng)裝配操作過(guò)程指導(dǎo)；遠(yuǎn)距專(zhuān)家銷(xiāo)售業(yè)務(wù)支撐力，例如遠(yuǎn)距維護(hù)。

在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，輔助AR設(shè)施須要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護(hù)工作高效開(kāi)展。因此須要將設(shè)備信息處理功能上移到云端，AR設(shè)備僅僅具備相連和顯示的功能，AR設(shè)備和云端通過(guò)有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)相連。AR設(shè)備將通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取必要的信息（例如，生產(chǎn)環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、以及故障處理指導(dǎo)信息）。在這種情景下AR眼鏡的顯示內(nèi)容必須與AR設(shè)備中攝像頭的運(yùn)動(dòng)同步，以避免視覺(jué)范圍失步現(xiàn)象。通常從視覺(jué)終端到AR圖像反應(yīng)時(shí)間低于20ms，則會(huì)有較好的同步性，所以要求從攝像頭數(shù)據(jù)傳輸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)到云端到AR顯示內(nèi)容的云端截取須要小于20mms，除去屏幕刷新和云端處理的數(shù)據(jù)傳輸速率，則需有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)的雙向數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸速率在10ms內(nèi)才能滿(mǎn)足用戶(hù)保密性體驗(yàn)的市場(chǎng)需求。而該數(shù)據(jù)傳輸速率要求，LTE統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)。

　　5.云化機(jī)器人

在智能制造生產(chǎn)情景中，須要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)柔性生產(chǎn)，這就帶來(lái)了機(jī)器人對(duì)云化的市場(chǎng)需求。和現(xiàn)代的機(jī)器人相比，云化機(jī)器人須要通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)相連到云端的掌控中心，基于超高計(jì)算能力的平臺(tái)，并通過(guò)大統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造操作過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算掌控。通過(guò)云技術(shù)機(jī)器人將大量運(yùn)算功能和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能移到云端，這將大大降低機(jī)器人本身的硬件成本和功耗。并且為了滿(mǎn)足用戶(hù)柔性制造的市場(chǎng)需求，機(jī)器人須要滿(mǎn)足用戶(hù)可自由終端的要求。因此在機(jī)器人云化的操作過(guò)程中，須要有線通訊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)具備極低數(shù)據(jù)傳輸速率和高可信的特點(diǎn)。

　　5G統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)是云化機(jī)器人理想的通訊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)，是CX600X云化機(jī)器人的關(guān)鍵。5G切片統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)能夠?yàn)樵苹瘷C(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域提供端到端定制化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)支撐力。5G統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)可以達(dá)到pulchre1ms的端到端通訊數(shù)據(jù)傳輸速率，并且支持99.999%的相連可信性，強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)能力能夠極大滿(mǎn)足用戶(hù)云化機(jī)器人對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和可信性的挑戰(zhàn)。

　　總結(jié)

5G技術(shù)已經(jīng)成為支撐力智能制造結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵CX600X技術(shù)。5G技術(shù)可以利用三大情景將分布廣泛、零散的人、機(jī)器和設(shè)備全部相連起來(lái)，構(gòu)建統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)。雖然保密性和可信性高，5G技術(shù)不但能應(yīng)用領(lǐng)域于工業(yè)情景中，還能支撐力起個(gè)人移動(dòng)化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域。5G技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以幫助制造民營(yíng)企業(yè)擺脫以往有線統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)技術(shù)較為混亂的應(yīng)用領(lǐng)域狀態(tài)，這對(duì)于促進(jìn)工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)的實(shí)施以及智能制造的深化結(jié)構(gòu)調(diào)整有著積極的意義。

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　　23-01-03

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