1 “新基建”概述
在2018年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上,“新基建”(新興基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè))的概念首次被提出?!靶禄ā钡奶岢鲇兄顚哟蔚乃伎己驮V求:一方面是基于當(dāng)下全球的低增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)態(tài)勢(shì)、科技發(fā)展和創(chuàng)新領(lǐng)域的相對(duì)低潮期和逆全球化風(fēng)險(xiǎn)劇增等問題,,為有效解決這些不利因素創(chuàng)造條件;另一方面是希望能從需求側(cè)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí),,營造數(shù)字經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的優(yōu)越環(huán)境,,保證數(shù)字產(chǎn)業(yè)的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力。事實(shí)上,,全球超過170個(gè)國家都發(fā)布了數(shù)字發(fā)展的相關(guān)戰(zhàn)略,,包括美國的先進(jìn)制造戰(zhàn)略、德國的工業(yè)4.0,、日本的制造業(yè)創(chuàng)新3.0戰(zhàn)略等,由此可見,,全球各國都把數(shù)字經(jīng)濟(jì)看作其國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,。我國在改革開放以來,在制造業(yè)取得的成績(jī)享譽(yù)全球,,但近年來受到勞動(dòng)人口紅利,、土地資源供給等方面的制約,加上外部市場(chǎng)的不確定性,,因此無法以傳統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)張模式繼續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能,。
2020年4月20日,國家發(fā)展和改革委員會(huì)對(duì)“新基建”的范圍正式做出了解讀,,指出“新基建”是以新發(fā)展理念為引領(lǐng),,以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),,面向高質(zhì)量發(fā)展需要,,提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí),、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系,,包括三個(gè)方面的內(nèi)容(如圖1所示):一是包括以5G,、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,;以人工智能、云計(jì)算,、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,,以數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等在內(nèi)的信息基礎(chǔ)設(shè)施,;二是以深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng),、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型的融合基礎(chǔ)設(shè)施,;三是能夠支撐科學(xué)研究,、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施,。
圖1 “新基建”的內(nèi)涵
狹義的新基建包括5G網(wǎng)絡(luò),、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng),、數(shù)據(jù)中心、充電樁等領(lǐng)域的集合,,這也是當(dāng)前新基建最為核心的部分,;廣義的新基建除狹義的“新基建”外,還可包括利用新一代信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級(jí),,即傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化改造領(lǐng)域,。
2 5G是“新基建”中的核心領(lǐng)域
5G作為當(dāng)前信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心引領(lǐng)技術(shù),具有高速率,、大容量,、低時(shí)延、高可靠等諸多優(yōu)勢(shì),。利用5G網(wǎng)絡(luò)切片,、邊緣計(jì)算、超級(jí)上級(jí)等關(guān)鍵技術(shù),,可以面向特定行業(yè)的需求構(gòu)建定制專網(wǎng),,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)速率,、QoS保障,、安全隔離等重點(diǎn)因素的差異化能力,為垂直行業(yè)的信息化,、智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)行深層次賦能,。
2.1 5G賦能數(shù)字社會(huì)
人類一直生活工作在傳統(tǒng)的物理社會(huì)中,,所處環(huán)境包含著大量的實(shí)體設(shè)備以及生活生產(chǎn)要素,但未來的數(shù)字社會(huì)將通過數(shù)據(jù)來反映傳統(tǒng)物理社會(huì)中的物體相關(guān)狀態(tài),,并通過更智能的手段來感知與控制社會(huì)中的各項(xiàng)功能,,因此需要新一代信息技術(shù)為其提供基礎(chǔ)保障,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)交互映射,。人類自從懂得利用電磁波進(jìn)行無線通信以來,,一直在為如何讓通信質(zhì)量變得更好而努力,所謂的通信質(zhì)量,,包括了傳輸帶寬,、通信時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)容量等,這些指標(biāo)一直成為制約無線通信應(yīng)用發(fā)展的瓶頸,。5G的高帶寬,、低時(shí)延和大連接網(wǎng)絡(luò)特性,正好解決了這些發(fā)展瓶頸,,因此將有效地賦能于數(shù)字社會(huì),。
2.2 5G推動(dòng)萬物互聯(lián)
回顧人類前幾代移動(dòng)通信技術(shù),第一代移動(dòng)通信技術(shù)主要通過模擬電路實(shí)現(xiàn)了人類間“行走的通話”,;第二代移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,,大幅度提升了通話的質(zhì)量,也降低了移動(dòng)終端的成本,,為個(gè)人化通信的普及作出了貢獻(xiàn),;第三代移動(dòng)通信技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)互聯(lián),人類通過手機(jī)除了可以語音交流之外,,還可拓展到看圖片和看視頻等多元化的信息交互方式,;第四代移動(dòng)通信則更好地滿足了人類在移動(dòng)互聯(lián)方面的需求,各項(xiàng)感知上比以往更流暢更舒適,。但縱觀前四代移動(dòng)通信技術(shù),僅僅實(shí)現(xiàn)了人與人之間的互聯(lián),,并為轉(zhuǎn)變到人與物,、物與物之間的通信。5G的出現(xiàn),,使萬物互聯(lián)不再停留在概念階段,。
2.3 5G成為我國名片
我國的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚,曾經(jīng)歷了“1G空白,、2G跟隨,、3G突破、4G同步”的階段,,在多年的積累中,,已具備“5G引領(lǐng)”的基礎(chǔ),。在標(biāo)準(zhǔn)方面,3GPP Rel-16標(biāo)準(zhǔn)已于2020年7月凍結(jié),,我國在3GPP文稿中占比超過32%,,5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利占比超過30%,是在標(biāo)準(zhǔn)與專利方面占比最高的國家,。此外,,在5G基站建設(shè)數(shù)量上,我國也處于全球領(lǐng)先地位,。據(jù)統(tǒng)計(jì),,2020年,全國累計(jì)建成5G基站超過71.8萬個(gè),,5G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國地級(jí)以上城市,,5G終端連接數(shù)超過2億。再者,,在系統(tǒng)設(shè)備方面,,目前已形成了以歐洲和我國為主的產(chǎn)業(yè)格局,華為目前已成為全球獲得商業(yè)合同最多的企業(yè),。
2.4 5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可有機(jī)融合
如上文所述,,5G能推動(dòng)人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),、物聯(lián)網(wǎng),、數(shù)據(jù)中心應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展,因此在面向具體領(lǐng)域時(shí),,不能簡(jiǎn)單粗暴地將5G作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)那?,更需與各行業(yè)深度融合,制定5G與各行業(yè)的一體化數(shù)字解決方案和智能解決方案,。
在5G網(wǎng)絡(luò)的加持下,,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)+數(shù)據(jù)+算法的有機(jī)融合,發(fā)揮出更大的價(jià)值,。5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)融合是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵途徑,,在5G為代表的新技術(shù)推動(dòng)下,制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型從單一要素需求轉(zhuǎn)向“要素+能力”一站式服務(wù),,如圖2所示,,通過5G的融合,以云計(jì)算,、邊緣計(jì)算為代表的計(jì)算技術(shù),,為制造業(yè)高效、準(zhǔn)確地分析大量數(shù)據(jù)提供了有力支撐,;產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)智能制造提高精準(zhǔn)度的核心,;以人工智能,、機(jī)理模型等為代表的算法技術(shù)幫助智能制造發(fā)現(xiàn)規(guī)律并提供智能決策支撐。
圖2 5G賦能制造業(yè)體系架構(gòu)變革
3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題
與主流發(fā)達(dá)國家相比,,我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)能力,、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用水平和要素保障能力上仍然存在一定差距,需加速突破,。
?。?)基礎(chǔ)能力不足
我國現(xiàn)有的制造業(yè)顯現(xiàn)出數(shù)字化發(fā)展不平衡不充分的特點(diǎn),雖然有部分企業(yè)達(dá)到了3.0水平,,但大部分企業(yè)仍然處于2.0階段,,數(shù)字化水平較低,網(wǎng)絡(luò)化,、智能化演進(jìn)基礎(chǔ)薄弱,;工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù),、產(chǎn)業(yè)對(duì)外依賴度較高,,且未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),互通性較弱,;工廠外網(wǎng)主要依賴于公網(wǎng),,難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的安全、實(shí)時(shí)和可靠要求,;IPv4資源接近枯竭,,難以應(yīng)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大量地址需求;中小企業(yè)經(jīng)營者對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要性認(rèn)識(shí)和投入均有待提高,。
?。?)引領(lǐng)發(fā)展能力不足
我國缺乏具備綜合解決方案和全領(lǐng)域覆蓋能力的龍頭企業(yè),企業(yè)的前瞻性,、系統(tǒng)性和技術(shù)含量不足,,難以引領(lǐng)國際發(fā)展;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品和解決方案與發(fā)達(dá)國家領(lǐng)先水平存在一定差距,;國內(nèi)平臺(tái)的核心能力和生態(tài)建設(shè)仍然有待提高,。
(3)要素保障能力不足
我國的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要素保障能力主要體現(xiàn)在資金投入和專業(yè)人才兩方面,。針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的資金投入不足,難以造成規(guī)模效應(yīng),;在專業(yè)人才培養(yǎng)方面,,由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展涉及工業(yè)、IT和通信等領(lǐng)域的多維度整合,,適合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的專業(yè)人才除了需要精通軟件開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)之外,,還需同時(shí)對(duì)工業(yè)和ICT領(lǐng)域有深入了解,,目前人才缺口依然巨大。
3.2 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)
從產(chǎn)業(yè)整體觀察,,當(dāng)前5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨著規(guī)模小,、價(jià)值不清晰、試驗(yàn)性示范多,、應(yīng)用創(chuàng)新碎片化,、商業(yè)模式不明朗等挑戰(zhàn),具體可歸結(jié)為以下三點(diǎn):
?。?)成本結(jié)構(gòu)未清晰
雖然無線電頻譜的使用成本是透明的,,但由于當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率比起4G網(wǎng)絡(luò)仍然處于較低水平,此外制造企業(yè)對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)與其必需組件的部署費(fèi)用,、新系統(tǒng)新應(yīng)用的開發(fā),、操作以及后續(xù)運(yùn)營維護(hù)成本等仍然缺乏了解。
?。?)安全可靠未明確
大部分制造企業(yè)目前由于缺乏移動(dòng)連接的使用經(jīng)驗(yàn),,企業(yè)對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)安全可靠方面的信心尚未建立,對(duì)于當(dāng)今對(duì)工序鏈時(shí)序要求嚴(yán)格的企業(yè)而言,,網(wǎng)絡(luò)連接中斷是不可接受的,。只有當(dāng)技術(shù)效益和成本優(yōu)勢(shì)明顯,并且風(fēng)險(xiǎn)被證明處于可控范圍時(shí),,制造企業(yè)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的需求才會(huì)開始增加,。
(3)通信模組未成熟
目前能真正獨(dú)立且通過時(shí)間檢驗(yàn)的工業(yè)5G基礎(chǔ)設(shè)施仍然較少,,同時(shí)產(chǎn)業(yè)鏈上也缺乏足夠的工業(yè)兼容通信組件可用,,只有少數(shù)模塊制造商已經(jīng)開始為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域生產(chǎn)了5G模組,但尚未形成規(guī)模效應(yīng),。
3.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的政策現(xiàn)狀
近年來,,我國政府相關(guān)部門對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了較堅(jiān)實(shí)的政策后盾,為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展提供了指引,。2018年6月,,《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020)》提出,到2020年底我國將實(shí)現(xiàn)“初步建成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)業(yè)體系”的發(fā)展目標(biāo),,包括了建成5個(gè)左右標(biāo)識(shí)解析國家頂級(jí)節(jié)點(diǎn),、遴選10個(gè)左右跨行業(yè)跨領(lǐng)域平臺(tái)、推動(dòng)30萬家以上工業(yè)企業(yè)上云,、培育超過30萬個(gè)工業(yè)APP等內(nèi)容,。
經(jīng)歷了三年的發(fā)展,2021年1月,工業(yè)和信息化部再次印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》,,提出到2023年,,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)量質(zhì)并進(jìn),新模式,、新業(yè)態(tài)大范圍推廣,,產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力顯著提升;新型基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步完善,、融合應(yīng)用成效進(jìn)一步彰顯,、技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)一步提升、產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)進(jìn)一步健全,、安全保障能力進(jìn)一步增強(qiáng),。新版本的行動(dòng)計(jì)劃明確將開展網(wǎng)絡(luò)體系強(qiáng)基行動(dòng)、標(biāo)識(shí)解析增強(qiáng)行動(dòng),、平臺(tái)體系壯大行動(dòng),、數(shù)據(jù)匯聚賦能行動(dòng)、新型模式培育行動(dòng),、融通應(yīng)用深化行動(dòng),、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動(dòng)、技術(shù)能力提升行動(dòng),、產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展行動(dòng),、安全保障強(qiáng)化行動(dòng)、開放合作深化行動(dòng)等11項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù),。其中,,在“網(wǎng)絡(luò)體系強(qiáng)基行動(dòng)”該項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)中,特別提及了需深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”,,這為5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)后續(xù)的推進(jìn)和發(fā)展提供了明確的政策指引方向,。
3.4 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)
如前文所述,盡管目前仍存在著一些挑戰(zhàn),,但5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仍然有著良好的發(fā)展前景,。依照《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》中提及的“深化‘5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的具體任務(wù),后續(xù)的推進(jìn)措施包括了如下三方面:
?。?)支持工業(yè)企業(yè)建設(shè)5G全連接工廠,,推動(dòng)5G應(yīng)用從外圍輔助環(huán)節(jié)向核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)滲透,加快典型場(chǎng)景推廣,;
?。?)探索5G專網(wǎng)建設(shè)及運(yùn)營模式,規(guī)劃5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專用頻率,,開展工業(yè)5G專網(wǎng)試點(diǎn),;
?。?)建設(shè)公共服務(wù)平臺(tái),提供5G網(wǎng)絡(luò)化改造,、應(yīng)用孵化、測(cè)試驗(yàn)證等服務(wù),。
由此可見,,在應(yīng)用范圍上將不斷從外到內(nèi)滲透形成5G全連接的環(huán)境,在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建上通過5G專網(wǎng)解決制造企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)隱私安全和實(shí)時(shí)可靠的痛點(diǎn),,將成為5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì),。此外,由于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和目前制造企業(yè)主流的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)存在兼容度不足的問題,,因此也需不斷進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證,,持續(xù)迭代,逐步完善解決方案,。
4 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)建議
4.1 5G全連接
5G具備更低的時(shí)延,、更高的速率、更大接入數(shù)量,、更高穩(wěn)定性,,有望成為未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基石。按制造企業(yè)不同場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求(如表1所示),,5G預(yù)計(jì)能滿足70%以上的工業(yè)控制場(chǎng)景,。
表1 制造企業(yè)不同場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)要求
現(xiàn)有的大部分制造企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用只著眼于外圍輔助功能,較少涉及核心的生產(chǎn)環(huán)節(jié),。5G全連接與現(xiàn)有的傳統(tǒng)數(shù)字工廠最大的區(qū)別,,在于以數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)管理。制造企業(yè)可結(jié)合人工智能,、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等新技術(shù),,通過5G工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)連接工廠內(nèi)部的全生產(chǎn)要素,包括人,、機(jī),、料、法,、環(huán)等,,實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)的柔性化連接,從而大幅度提升生產(chǎn)效率,。
4.2 5G專網(wǎng)建設(shè)
5G專網(wǎng)可分為兩種模式,,一類是基于公網(wǎng)的5G專網(wǎng),另一類是基于NPN(Non-Public Network)的5G專網(wǎng),。按照3GPP Rel-16的定義,,基于NPN的5G專網(wǎng)也包含兩種類型:PNI-NPN(Public Network Integrated NPN)和SNPN(Standalone NPN),,如圖3所示。PNI-NPN通過PLMN網(wǎng)絡(luò)來提供NPN服務(wù),,相當(dāng)于利用運(yùn)營商的公網(wǎng)來部署5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),,例如通過為NPN分配一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)體來實(shí)現(xiàn)非公共網(wǎng)絡(luò)功能,但由于網(wǎng)絡(luò)切片不能限制終端在其未授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)切片區(qū)域中嘗試接入網(wǎng)絡(luò),,因此可以選擇閉合接入組(CAG,,Cell Access Group)用于接入控制。SNPN則不依賴于PLMN的網(wǎng)絡(luò)功能,,相當(dāng)于獨(dú)立部署5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),,因此不支持SNPN和PLMN網(wǎng)絡(luò)間的切換,無法在小區(qū)選擇和重選階段控制不同類型用戶接入,。
圖3 5G專網(wǎng)的建設(shè)模式
因此,,在5G專網(wǎng)建設(shè)的選擇上,可根據(jù)不同需求使用不同的建設(shè)模式,。在側(cè)重于低建設(shè)與維護(hù)成本,,需要快速部署時(shí),應(yīng)選擇基于運(yùn)營商公網(wǎng)部署的方案,;在對(duì)差異化服務(wù)有要求時(shí),,為便于在SNPN和PLMN網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)切換,應(yīng)選擇PNI-NPN方案,;在對(duì)保密性有較高要求時(shí),,且對(duì)應(yīng)的制造企業(yè)有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)能力的情況下,應(yīng)選擇獨(dú)立部署的SNPN方案,。
4.3 5G網(wǎng)絡(luò)化改造
工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)主要分為現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng),,適合于帶寬、可靠性,、實(shí)時(shí)性要求高且位置相對(duì)固定的設(shè)備接入,。用于生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議多達(dá)幾十種,包括主流的Modbus,、Profibus,、IO-link、CAN/CANopen,、CC-link等,,主要用于PLC南向的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)量和模擬量接入,傳輸距離一般較短,,數(shù)據(jù)傳輸速率較低,,抗干擾能力、安全性相對(duì)較差,。工業(yè)以太網(wǎng)同樣協(xié)議數(shù)量眾多,,主流協(xié)議有DeviceNet,、Profinet、EtherCAT,、EtherNet/IP,、Modbus-TCP,多數(shù)用于PLC北向輸出,,其優(yōu)點(diǎn)是通信速率高,、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潇`活,但存在協(xié)議間互聯(lián)互通性較差等問題,,難以進(jìn)行靈活部署與快速擴(kuò)展。
工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)主要包括WiFi,、LoRa,、ZigBee、ISA 100.11a,、Wireless Hart,、WIA FA/PA等,適用于廣覆蓋,、移動(dòng)性強(qiáng)但可靠性,、帶寬要求不高的場(chǎng)景。在各種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中,,WiFi部署容易,、組網(wǎng)靈活,但可靠性和安全性難以滿足工業(yè)級(jí)需求,;ZigBee等技術(shù)受限于傳輸距離或傳輸速率,。
由此可見,工業(yè)制造領(lǐng)域使用的無線通信協(xié)議眾多,、各有不足且相對(duì)封閉,,工業(yè)設(shè)備互聯(lián)互通難,嚴(yán)重制約了設(shè)備上云,,亟需構(gòu)建能夠兼容多種協(xié)議的新一代無線技術(shù)體系,,因此需進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)化改造,在此基礎(chǔ)上孵化新的5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,,并對(duì)新應(yīng)用進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證,。
5 結(jié)束語
2021年是”十四五“的開局之年,預(yù)計(jì)我國將繼續(xù)通過5G的增強(qiáng)試驗(yàn)加快推進(jìn)5G上下游產(chǎn)業(yè)的成熟,。未來5年將進(jìn)入我國5G發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)也將大大提速,形成智能化制造,、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同,、服務(wù)化延伸,、個(gè)性化定制、數(shù)字化管理等新模式,。