5G技术在工业互联网领域的应用研究

黄绪刚

摘要：工业互联网的构建对我国工业生产具有重要作用。而5G技术的出现，可以实现工业互联网的万物互联，实现工业互联网信息共享，通过5G网络高品质、高速率、高宽带的特征，推动工业互联网更好地融入到移动环境中。5G系统在工业互联网中的应用，可以改变传统工业领域的限制，扩大工业制造商的业务范围。鉴于此，本文主要分析5G技术在工业互联网领域的应用。

关键词：5G技术;工业互联网;应用

1、引言

工业互联网的应用对制造业的转型和升级具有一定的推动作用，然而5G技术以其特有的优势和性能在工业互联网领域中得到了广泛的应用。5G全系列技术成为工业互联网的最佳选择，软件工程网络、网络功能虚拟化等技术不但降低了工业互联网成本，并且对其的应用效率也具有一定的推进作用。

2、工业互联网体系架构

工业互联网是一种智能化网络，基于人、机、物的全面互联科学建构，由网络、平台以及安全三部分功能体系组成，可以实现多种功能，具体包括智能化生产、服务化延伸、个性化定制、服务化延伸等，在汽车、石油化工、航空航天以及机械制造中应用可以发挥至关重要的作用。工业互联网中的网络、平台以及安全三部分体系，其中网络体系就是基础，平台体系是核心、安全体系是保障。具体内容如下：网络体系——该体系主要包括两部分：一是网络与联接，二是标识解析，通过这两部分技术，可以实现物体之间的全生命周期的内的广泛互联;平台体系——主要包括工业APP、资源管理与配置、数据采集三部分，主要负责采集、汇聚以及分析相关资源，将相关的数据资源灵活、高效的配置给用户;安全体系——安全体系主要包括数据安全、网络安全、控制安全、设备安全，通过加强安全体系，对数据、网络、设备等进行全面的监控，提高各方面抵抗安全风险的能力，保证整个体系的安全。

在工业互联网应用过程中，想要提高工业互联网的应用程度，必须满足工业生产对工业互联网的应用需求，具体包括高安全性、个性化需求、大连接、低时延等等，与此同时必须满足兼容信息技术、操作技术的要求。除此以外，工业互联网还需要具备多种智能特征，包括数字建模、智能感知、泛在联通，智能感知能力。而5G技术具有非正交多址接入（NOMA）、大规模MIMO 天线、毫米波（MMW）通信、同时频全双工（CCFD）通信、软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）、移动边缘计算（MEC）等关键技术，能够大大推动工业互联网体系结构的完善，满足工业生产对工业互联网的要求，从而促进工业互联网的应用发展。

3、工业互联网需求背景下的5G关键技术

3.1、边缘计算（MEC）

从定义看，MEC是指根据业务场景需要将多种接入形式的部分功能、应用及内容部署到企业侧网络边缘，提供低时延、大带宽、高安全的服务，达成极致用户体验;从技术及安全角度看，边缘计算将核心网用户面下沉到物理边缘侧为企业提供5G专网能力，实现“企业数据不出企业”;从商业角度看，尤其针对视频类等大量数据传输需求的应用，能够实现本地存储及运算，节省边缘网络到核心网及公网的传输成本和时间成本。

3.2、网络切片

从定义看，网络切片是指按需组网的技术，在独立组网（SA）架构下将一张物理通信网络虚拟出多个专用的、隔离的端到端逻辑子网，满足工业互联网定制化场景需求。从技术角度看，主要采用虚拟化和软件定义网络技术，把硬件抽象为计算、存储和网络资源进行统一管理分配，为不同的切片配置相应资源，且完全隔离互不干扰，实现逻辑上的统一管理和灵活切割。从关键特征看，包括按需部署、按需隔离、运维自动化、端到端SLA（Service-LevelAgree-ment）保障等。

4、5G技术在工业互联网领域的应用

4.1、5G高速网络

超低延迟、超大带宽、超高速率是目前5G技术公认的特点，5G技术的快速发展将会推动工业互联网尽快融入到社会移动互联网的发展中。工业互联网的使用让企业的生产车间变得更加智能化，同时也提高了对设备精准度的生产要求，大大降低了产品生产的不良率。其实误差是由多种因素所引起的，单从网络层面上来分析，5G技术的高稳定性、低延迟性特点大大保障了设备生产的精准度。

4.2、5G无线环境

在目前的工业互联网的建设和应用中，为了更进一步的提高网络的质量和稳定性，减少外界因素干扰，通常情况下都使用无线网络连接、有线网络连接等技术，但这些技术都普遍存在延时长、环境受限以及干扰因素较多等缺点。然而5G技术的应用可以大大降低企业生产因布线带来的施工、维修等成本，再加上制造业生产车间内的设备种类比较繁多，在工业互联网应用的环境下对设备之间的信息交互能力具有一定的要求，不可能通过线路将全部的生产设备连接在一起，由此可以看出，未来时间内的工厂生产设备全部都是由工人利用网络技术进行远程控制和操作，并且无线化是企业发展和生产的必然趋势。

4.3、万物互联

现阶段，国内的制造业中仍存在很多不具备通信能力的生产设备，工业互聯网的应用不但要将这些机械设备进行智能化，完成物与物连接的生产目的，同时还要利用5G技术实现车间工人、生产设备以及生产系统的信息交互。由美国一家咨询机构的预测，2020年物与物之间连接的信息量是人与人之间相互通信量的三十倍。未来消费者可以在自己的智能设备上观赏到自己所感兴趣产品的制作全过程，并且还有参与其中的可能性，万物互联技术促使工业互联网和移动互联网进行了密切的联系，其作用不仅提升了外界信息对企业生产的使用价值，同时对工业互联网的全新形式的发展场景具有一定的推动作用。

4.4、网络功能虚拟化

网络功能虚拟化通过标准化的服务器，就能将传统专用网络设备的使用功能变成了现实，完全摆脱了专业化硬件资源的局限性，通过对标准设备的应用不但可以减少硬件的使用成本，同时对工业互联网的顺利建设具有一定的有利作用。另外，网络功能虚拟化在思想上对工业互联网的软件定义进行全新的突破。

5、结束语

在生产工业产品的同时，可以利用移动互联网，进行工业品的直销，为工业制造商带来了更高的经济效益。想要实现这一目标，必须充分结合工业互联网以及移动互联网，将用户以及工厂充分互联，这样才能为产品直销提供平台，形成工业制造与消费的模式，推动我国工业行业的不断发展。由此可见，5G技术对工业互联网发展具有重要的推动作用。

参考文献

[1]王伟，狄文远.试谈5G技术在工业互联网领域的应用[J].中国新通信，2020，22（16）：104.

[2]余明明，沈洲.5G技术在工业互联网中的应用探索[J].电信快报，2020（08）：13-15.