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+工業互聯網向低成本、易部署(shu)邁進，加速5G規模化(hua)普及(ji)。
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這一推動(dong)5G向(xiang)垂直行業擴(kuo)展的重要加速劑(ji)，一舉拉開(kai)了“工業5G時代”的大幕。
順勢而動，5G的(de)易部署、低時延(yan)、高可靠、大帶寬、廣(guang)連接特性，可以逐(zhu)一擊破傳統制造業(ye)轉型(xing)所遇到的(de)布線(xian)繁(fan)瑣、通信(xin)環境復雜易造成干擾、對時延(yan)與(yu)穩定性更加敏感等痛點。反(fan)之，工(gong)廠里遍布的(de)產(chan)線(xian)、設(she)備(bei)與(yu)機器在智能化升級后所產(chan)生(sheng)的(de)海(hai)量數據也為5G行業(ye)應用提(ti)供(gong)了優渥的(de)成長(chang)環境。
然而，5G在工業制造領域大刀闊斧地進(jin)(jin)行改革之初，也(ye)面臨著(zhu)高成本(ben)、難上量的挑戰，直至R16標準進(jin)(jin)一步(bu)支持5G LAN的功能引(yin)入，才(cai)打開了工業IT與(yu)OT的融合通路，令5G+工業互(hu)聯網向低成本(ben)、易(yi)部署邁進(jin)(jin)，加速5G規模(mo)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(wang)絡抗干擾性與移動性差，同時基于WiFi的網(wang)絡環境也不具備邊緣能(neng)力，無法承擔部署在邊緣節點的潛在故障分析、數據快(kuai)速回傳等工作。
具體來看，依靠(kao)有線網(wang)絡(luo)(luo)連(lian)接(jie)的工廠內，每(mei)個工作臺或每(mei)一(yi)條產線上的通信網(wang)絡(luo)(luo)信號都(dou)是(shi)提前根據(ju)終端類型、數量(liang)進行了合(he)理分配，以確保帶寬、傳輸速率(lv)等滿足系(xi)統要求，這也就意味著，無論是(shi)產線亦或單一(yi)操作臺都(dou)很(hen)難根據(ju)生產需(xu)求進行靈活調(diao)整、配置，這顯(xian)然無法適應市場(chang)的柔性生產發展趨勢。
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。
但在(zai)R15時(shi)期(qi)，5G網(wang)絡依靠IP尋址的三層協(xie)議，不(bu)直接支撐(cheng)二(er)層協(xie)議，而5G行業(ye)(ye)終端(duan)也僅支持三層IP網(wang)絡接入(ru)，需要(yao)通過引入(ru)AR路(lu)由(you)器來配(pei)(pei)置虛擬(ni)二(er)層網(wang)絡，才能實現(xian)工(gong)業(ye)(ye)設備的5G無(wu)線(xian)接入(ru)，不(bu)僅組網(wang)復雜，同時(shi)配(pei)(pei)置VPN隧道(dao)、改造成本較高，導致5G應(ying)用(yong)難以在(zai)工(gong)業(ye)(ye)場景中規模化復制。
正(zheng)因如此，彼時的5G CPE等設備的部署(shu)與(yu)應(ying)用(yong)均停留在邊(bian)緣(yuan)輔助的應(ying)用(yong)場景中，并(bing)沒(mei)有(you)真正(zheng)進入工業控(kong)制領域，也就是(shi)人們常說(shuo)的限制在了IT網絡層，并(bing)未與(yu)OT融合，這也導致部署(shu)5G網絡并(bing)不(bu)是(shi)工廠的剛需(xu)，進而影響5G終端的規模上量與(yu)成(cheng)(cheng)本下探，如此往復便形成(cheng)(cheng)惡性循環。
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(le)工業IT與OT融合的“任督(du)二(er)脈”，不需要(yao)新增AR路由器等隧道設備，使5G直(zhi)接進入到工廠內網(wang)(wang)，同時(shi)支持用戶移(yi)動性、細分(fen)子網(wang)(wang)，以及基(ji)于子網(wang)(wang)的管理能力(li)，實現極簡網(wang)(wang)絡和靈活的配置，跟工業網(wang)(wang)絡之間形成融合。
具體(ti)而言，5G LAN通(tong)過為企(qi)業(ye)的(de)終(zhong)端(duan)建 “群(qun)”，并繞經業(ye)務服務器，為群(qun)內(nei)終(zhong)端(duan)提供終(zhong)端(duan)互(hu)通(tong)或(huo)終(zhong)端(duan)隔離等靈活的(de)通(tong)信服務。LAN內(nei)可(ke)以(yi)支持基于IP 或(huo)Ethernet的(de)點(dian)對(dui)點(dian)、點(dian)對(dui)多點(dian)的(de)通(tong)信模式(shi)。
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是實現IT與OT融合的基礎技術保障(zhang)。
以工廠天(tian)車控制(zhi)為例，在使用5G LAN后，無(wu)需AR路(lu)由(you)器在中(zhong)間進行(xing)(xing)報文轉(zhuan)換，即可通(tong)過(guo)5G核心網UPF將控制(zhi)平(ping)臺的(de)指(zhi)令下發至基站，進而傳輸至CPE設備，再(zai)反應給PLC進行(xing)(xing)天(tian)車動作的(de)控制(zhi)，在此過(guo)程中(zhong)，整個(ge)傳輸通(tong)道都是按(an)照(zhao)PLC工業控制(zhi)的(de)二(er)層(ceng)報文協議在進行(xing)(xing)轉(zhuan)發，不要進行(xing)(xing)繁雜的(de)傳輸隧道配置(zhi)，實現(xian)(xian)了控制(zhi)室與(yu)遠端生產現(xian)(xian)場的(de)互聯(lian)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(ke)以實(shi)現局部(bu)最優通信、本地交換時延最優、網絡負(fu)荷(he)最優，進(jin)一(yi)步降低工業互聯網端到端時延。
正如移遠通信產品經理胡勇華所言，5G引(yin)入局(ju)域(yu)網(wang)(wang)能力(li)是后續構建移動工(gong)業(ye)互聯網(wang)(wang)的(de)基(ji)礎要求，5G LAN無需增加AR路由器來完成層二到層三的(de)轉換，無需運(yun)營商網(wang)(wang)絡(luo)(luo)配置隧道(dao)，實現了(le)運(yun)營商網(wang)(wang)絡(luo)(luo)與企業(ye)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)解耦，以5G LAN一(yi)張工(gong)業(ye)互聯網(wang)(wang)簡(jian)化了(le)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)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)模組已(yi)實現商用(yong)，包括(kuo)RG500U、RG200U、RM500U等(deng)LGA、M.2、Mini PCIe封裝模組。在V516多項5G R16關鍵技術的(de)加持下(xia)，除了5G LAN，移(yi)遠5G模組還支(zhi)持CAG、網(wang)絡切片(pian)、uRLLC等(deng)特性，可靠性達99.99%，并(bing)支(zhi)持毫秒(miao)級空口時延以(yi)及精(jing)度達1us的(de)5G網(wang)絡高精(jing)度授(shou)時，可滿(man)足智能(neng)電網(wang)差動(dong)保護、工業制造高精(jing)度機器協作、倉(cang)儲物流多車(che)協同以(yi)及工業局(ju)域網(wang)等(deng)諸(zhu)多行業應用(yong)的(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能力融入汽(qi)車生產(chan)內網，為沖壓車間(jian)和(he)焊接車間(jian)的工業相機(ji)場景“剪(jian)辮(bian)子”，解決了(le)Andon系統(tong)柔性(xing)化問題，減少(shao)產(chan)線(xian)調整(zheng)的停線(xian)時間(jian)、提升生產(chan)效率(lv)，也(ye)可(ke)以延(yan)用原PLC、服務器組網規劃和(he)IP配(pei)置(zhi)，實現網絡即插即用，快速(su)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，而這無疑也將(jiang)極(ji)大地提升企業自身的利潤(run)率(lv)以(yi)及(ji)市場(chang)占(zhan)有率(lv)。
更重要的是，在工業領(ling)域之(zhi)外，5G LAN也在憑(ping)借(jie)其低(di)成本(ben)、易(yi)部(bu)署、低(di)時延等優勢探索(suo)更多應用場(chang)景。目(mu)前，移遠通信(xin)還參與(yu)到(dao)了某智(zhi)慧(hui)樓宇項目(mu)中，從樓控自動(dong)化系統切入(ru)，實現了終(zhong)端設備的互通聯動(dong)。此外，移遠通信(xin)還在規劃(hua)配網線路5G差動(dong)保護試點項目(mu)，進(jin)一步拓展5G LAN的應用場(chang)景。
寫在最后
此(ci)前，業(ye)界一致認(ren)為(wei)，5G標(biao)準演(yan)進(jin)分為(wei)兩個(ge)階段，第一階段包括(kuo)R15、R16和R17，第二階段包括(kuo)R18、R19和R20。今(jin)年6月，5G R17標(biao)準宣布凍結，這也意(yi)味(wei)著5G技術演(yan)進(jin)的第一階段圓滿結束。
如果將(jiang)5G應用比喻為(wei)一片亟待探(tan)(tan)索的(de)深海(hai)，每(mei)一次技(ji)術演(yan)進之下(xia)的(de)關(guan)鍵特(te)性(xing)(xing)都像是海(hai)面(mian)上的(de)冰山，其所(suo)蘊藏的(de)價(jia)值(zhi)正在隨著產業發(fa)展逐步推(tui)移、露出水面(mian)。而(er)5G LAN作為(wei)R16標(biao)準定(ding)義的(de)關(guan)鍵特(te)性(xing)(xing)之一，其對于(yu)“5G工(gong)業時代”的(de)顛覆性(xing)(xing)意義也在逐步量(liang)化，成為(wei)工(gong)廠降本增效的(de)重要推(tui)力(li)。而(er)移遠(yuan)通信作為(wei)最早一批(pi)布局5G LAN的(de)先行者，也將(jiang)持續(xu)探(tan)(tan)索其在更(geng)多場景中的(de)應用價(jia)值(zhi)。
