近日，R16標準進一步支持5G LAN的功能引入，打開了工業IT與OT的融合通路，令5G+工業互聯網向低(di)成本、易部署邁(mai)進，加速5G規模化普及。
2020年7月3日，國際標準組織3GPP官宣了5G R16標準的凍結，對超可靠低時延通信（URLLC）做了全球統一的標準支持，將端到端的時延壓縮至5毫秒以下，同時還定義了5G LAN這(zhe)一推(tui)動(dong)5G向垂直行業擴展的重要加速劑，一舉拉開了(le)“工業5G時(shi)代”的大幕。
順勢而動，5G的易部署(shu)、低時延、高(gao)可(ke)靠、大帶寬、廣連(lian)接(jie)特性，可(ke)以(yi)逐一擊破傳統制造(zao)業轉型所遇到(dao)的布線繁瑣、通信環境(jing)復雜易造(zao)成干(gan)擾、對時延與穩定性更加敏感等痛點。反之，工(gong)廠里遍布的產(chan)線、設備與機(ji)器在智能化升級后所產(chan)生的海量數據也為5G行業應用(yong)提(ti)供了(le)優渥(wo)的成長環境(jing)。
然而，5G在(zai)工業(ye)制造(zao)領域大刀闊斧地進(jin)行改革之(zhi)初，也面臨著高成本、難(nan)上(shang)量的挑戰，直至R16標準進(jin)一步支持(chi)5G LAN的功能引(yin)入，才打(da)開了(le)工業(ye)IT與(yu)OT的融合通路，令5G+工業(ye)互聯網向(xiang)低(di)成本、易部(bu)署邁進(jin)，加速5G規模化普及。
“一勞永逸”，5G LAN的神奇魔法
在5G的“春風”尚未吹向產業應用之際，工廠的網聯化、數字化轉型大多依賴“有線+WiFi”的組合來為終端設備提供通信保障，而其局限性也顯而易見——一方面是工廠環境復雜，有線網絡路由難規劃、部署成本高，而且易造成線纜過多、混亂；另一方面是WiFi網絡(luo)抗干擾性與移動(dong)性差，同時基于WiFi的(de)網絡(luo)環境也(ye)不具備邊緣能力，無法承擔部署(shu)在邊緣節點的(de)潛在故障分析、數據快速(su)回傳等工作。
具體來看，依靠有線(xian)網絡(luo)連接的工廠內(nei)，每個(ge)工作臺或每一條產線(xian)上的通信網絡(luo)信號都(dou)是提前(qian)根據終端類型、數量(liang)進行了合理分配(pei)，以確(que)保帶寬、傳輸(shu)速率等(deng)滿足系(xi)統要求，這也就意味著，無(wu)論是產線(xian)亦或單一操作臺都(dou)很難根據生(sheng)產需求進行靈活調整(zheng)、配(pei)置，這顯(xian)然無(wu)法適應市場的柔性(xing)生(sheng)產發展(zhan)趨勢。
而5G則像是一把鋒利的剪刀，成功為工業制造完成了“剪辮子”的轉變。
但(dan)在R15時(shi)(shi)期，5G網(wang)(wang)絡(luo)依靠IP尋址的三(san)層協議，不直接支撐二層協議，而(er)5G行業終端也(ye)僅支持三(san)層IP網(wang)(wang)絡(luo)接入，需要通(tong)過引(yin)入AR路由(you)器來配置(zhi)虛擬二層網(wang)(wang)絡(luo)，才能實現工業設備的5G無線接入，不僅組網(wang)(wang)復雜，同時(shi)(shi)配置(zhi)VPN隧(sui)道(dao)、改造成本(ben)較(jiao)高，導(dao)致(zhi)5G應用(yong)難以在工業場景中(zhong)規模化(hua)復制。
正(zheng)因(yin)如(ru)此，彼時(shi)的(de)(de)5G CPE等設備(bei)的(de)(de)部(bu)署與(yu)應(ying)用(yong)(yong)均停留在邊緣輔助的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)場景中，并(bing)沒有真正(zheng)進入工業控(kong)制領域，也就是人(ren)們常說的(de)(de)限制在了IT網(wang)絡層，并(bing)未與(yu)OT融(rong)合，這也導致(zhi)部(bu)署5G網(wang)絡并(bing)不(bu)是工廠的(de)(de)剛需，進而影響5G終端的(de)(de)規模(mo)上量與(yu)成(cheng)本(ben)下探(tan)，如(ru)此往復便形成(cheng)惡性循環(huan)。
而在進入R16時期后，基于5G終端接入能力和5G網絡提供的私有移動LAN服務——5G LAN，一舉打通了工業(ye)IT與(yu)OT融合的“任督(du)二(er)脈”，不需要新增AR路由器等(deng)隧道(dao)設備，使5G直接(jie)進(jin)入到(dao)工廠內網(wang)，同時支持用(yong)戶移(yi)動性、細分子(zi)網(wang)，以及基于(yu)子(zi)網(wang)的管理能力，實現極簡網(wang)絡和靈活(huo)的配置，跟工業(ye)網(wang)絡之(zhi)間形成(cheng)融合。
具體而言，5G LAN通(tong)過(guo)為(wei)企業的終(zhong)端(duan)建 “群(qun)”，并繞經業務(wu)服務(wu)器，為(wei)群(qun)內(nei)(nei)終(zhong)端(duan)提供終(zhong)端(duan)互通(tong)或終(zhong)端(duan)隔離等靈活的通(tong)信(xin)服務(wu)。LAN內(nei)(nei)可以支持基于IP 或Ethernet的點(dian)對點(dian)、點(dian)對多點(dian)的通(tong)信(xin)模式。
在10月27日舉行的“5G LAN賦能工業互聯網IT/OT深度融合”主題直播上，移遠通信產品經理胡勇華直言，5G LAN是實(shi)現(xian)IT與OT融合的基礎技術保(bao)障。
以(yi)工廠(chang)天(tian)車(che)控(kong)制(zhi)為例，在使(shi)用5G LAN后，無需AR路由器在中間進(jin)(jin)行報文(wen)(wen)轉(zhuan)換，即(ji)可通(tong)過5G核心網UPF將(jiang)控(kong)制(zhi)平(ping)臺的(de)指令下發(fa)至基(ji)站(zhan)，進(jin)(jin)而傳輸至CPE設備，再反應給(gei)PLC進(jin)(jin)行天(tian)車(che)動作的(de)控(kong)制(zhi)，在此過程中，整個(ge)傳輸通(tong)道都是按照PLC工業控(kong)制(zhi)的(de)二層報文(wen)(wen)協議在進(jin)(jin)行轉(zhuan)發(fa)，不要進(jin)(jin)行繁雜(za)的(de)傳輸隧道配置，實現(xian)了控(kong)制(zhi)室與遠端生產(chan)現(xian)場的(de)互聯互通(tong)。
5G LAN商用引爆5G工業互聯網熱潮
總結來看，在網絡部署階段，一方面，5G LAN實現了運營商網絡與工廠內網的解耦，顯著節約5G工業互聯網建網成本；另一方面，5G LAN支持5G原生二層組網，可保持企業原有組網不變，大幅降低工業產線5G化改造難度。在實際應用場景中，5G LAN可以保持企業IP自主分配，減免隧道設備配置，實現了設備即插即用。在通信能力方面，5G LAN可以(yi)實現局部(bu)最(zui)(zui)優通信、本地交換(huan)時(shi)延最(zui)(zui)優、網(wang)絡負荷最(zui)(zui)優，進一步降低工業互聯(lian)網(wang)端到端時(shi)延。
正如移遠通信產品經理胡勇華所言(yan)，5G引入局域網(wang)能力(li)是后續構建移(yi)動工(gong)業(ye)互聯網(wang)的基礎要求，5G LAN無需增加AR路由(you)器(qi)來完(wan)成層二到層三(san)的轉換，無需運營商(shang)(shang)網(wang)絡配(pei)置隧道，實(shi)現了(le)運營商(shang)(shang)網(wang)絡與企業(ye)網(wang)絡解(jie)耦，以5G LAN一張工(gong)業(ye)互聯網(wang)簡(jian)化(hua)了(le)網(wang)絡架構、節約了(le)部署成本。
而作為全球領先的物聯網整體解決方案供應商，移遠通信也率先布局5G LAN，多款基于紫光展銳V516芯片平臺開發的(de)(de)(de)模(mo)(mo)組(zu)已實(shi)現商用，包括RG500U、RG200U、RM500U等LGA、M.2、Mini PCIe封裝模(mo)(mo)組(zu)。在V516多(duo)項5G R16關(guan)鍵技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)加持(chi)下，除了5G LAN，移遠5G模(mo)(mo)組(zu)還支持(chi)CAG、網(wang)(wang)絡切片、uRLLC等特(te)性(xing)，可(ke)靠性(xing)達99.99%，并支持(chi)毫(hao)秒級空口(kou)時延以及精(jing)度達1us的(de)(de)(de)5G網(wang)(wang)絡高(gao)精(jing)度授(shou)時，可(ke)滿足智能電網(wang)(wang)差動保護、工業制造(zao)高(gao)精(jing)度機器協(xie)作、倉儲物流多(duo)車協(xie)同以及工業局域網(wang)(wang)等諸多(duo)行業應用的(de)(de)(de)需求。
其中，基于移遠5G LAN模組，浙江寧波某企業聚焦汽車零部件制造領域，完成了全省首個5G LAN工業互聯網商用測試，對其精密壓鑄件制造工廠進行升級，構建了5G全連接工廠，打造了柔性編排工業現場網，實現下掛設備即插即用、動態產線調整等，使工廠產線調整效率提升70%，從7天壓縮至2天；MES組網交付效率翻倍，從6個月縮減至3個月；年均可節約隧道配置維護工作約750人天。
同時，在某汽車品牌的制造工廠內，移遠幫助其將5G LAN能力(li)融入汽車生(sheng)產(chan)內網(wang)，為沖(chong)壓(ya)車間和(he)焊接(jie)車間的(de)工業相機場景(jing)“剪辮子(zi)”，解決了Andon系(xi)統柔性化問題，減(jian)少(shao)產(chan)線(xian)調整的(de)停線(xian)時(shi)間、提升生(sheng)產(chan)效率(lv)，也可以延(yan)用(yong)原PLC、服務器組網(wang)規劃和(he)IP配置，實現網(wang)絡即插即用(yong)，快速響應。
此外，像工廠遍布全球的某老牌制造企業，除了要求工廠使用效率高外，還要綜合考慮產品交付周期、整體利潤率等多個方面。而在其無錫分公司的“5G+開發系統自動化”柔性產線項目中，借助移遠通信的5G LAN模組，工廠實現了更加快速的產線換線能力，跨品種的整線換型能夠控制在10分鐘以內，這也意味著工廠可以更加自如地應對小批量多品種的制造訂單，隨著產線柔性提升，1條5G柔性生產線在能力上可以代替3條傳統U型線，同時還提高了產品交付能力、上市時間，將客戶最小訂單數量降低為1pcs。在內部資源利用方面，得益于5G LAN的靈活部署特性，占地面積約4000平方米的工廠能夠支持上百個產品家族、10000+型號產品的生產，而這無疑(yi)也將極(ji)大地提升企業自身的利潤率以及市場(chang)占有率。
更重要的(de)是，在工業領域之外(wai)，5G LAN也在憑借(jie)其低(di)成本、易部署(shu)、低(di)時(shi)延等優勢探(tan)索更多應用(yong)場(chang)景(jing)。目前，移遠通信還參與到了某智慧(hui)樓宇項(xiang)目中，從樓控自動化系(xi)統切(qie)入，實現(xian)了終端設備的(de)互通聯動。此外(wai)，移遠通信還在規劃(hua)配網線路(lu)5G差動保(bao)護試點項(xiang)目，進一(yi)步拓展5G LAN的(de)應用(yong)場(chang)景(jing)。
寫在最后
此前(qian)，業界一(yi)致認為，5G標準演進(jin)分為兩個階(jie)段，第一(yi)階(jie)段包括R15、R16和(he)(he)R17，第二(er)階(jie)段包括R18、R19和(he)(he)R20。今(jin)年6月，5G R17標準宣(xuan)布凍結(jie)，這也意味著5G技術(shu)演進(jin)的(de)第一(yi)階(jie)段圓滿結(jie)束。
如(ru)果將5G應(ying)用比喻為一(yi)片亟待探(tan)索(suo)(suo)的(de)深海，每一(yi)次技術(shu)演進之(zhi)下的(de)關鍵(jian)特性都(dou)像是(shi)海面(mian)上的(de)冰山(shan)，其所蘊藏的(de)價值(zhi)(zhi)正(zheng)在(zai)隨著產(chan)業發(fa)展逐(zhu)(zhu)步(bu)推(tui)移、露出水面(mian)。而5G LAN作(zuo)為R16標準(zhun)定義的(de)關鍵(jian)特性之(zhi)一(yi)，其對(dui)于(yu)“5G工業時(shi)代”的(de)顛覆性意義也在(zai)逐(zhu)(zhu)步(bu)量化，成為工廠降本(ben)增效(xiao)的(de)重要推(tui)力。而移遠通(tong)信作(zuo)為最早一(yi)批布局5G LAN的(de)先(xian)行者，也將持續探(tan)索(suo)(suo)其在(zai)更多(duo)場景中的(de)應(ying)用價值(zhi)(zhi)。
