近日，R16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步支持5G LAN的功能引入，打開了工業(yè)IT與OT的融合通路，令5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向低成本、易部署邁進(jìn)，加速5G規(guī)模化普及。
2020年7月3日，國際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP官宣了5G R16標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，對(duì)超可靠低時(shí)延通信（URLLC）做了全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)支持，將端到端的時(shí)延壓縮至5毫秒以下，同時(shí)還定義了5G LAN這一推動(dòng)5G向垂直行業(yè)擴(kuò)展的重要加速劑，一舉拉開了“工業(yè)5G時(shí)代”的大幕。
順勢(shì)而動(dòng)，5G的易部署、低時(shí)延、高可靠、大帶寬、廣連接特性，可以逐一擊破傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型所遇到的布線繁瑣、通信環(huán)境復(fù)雜易造成干擾、對(duì)時(shí)延與穩(wěn)定性更加敏感等痛點(diǎn)。反之，工廠里遍布的產(chǎn)線、設(shè)備與機(jī)器在智能化升級(jí)后所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)也為5G行業(yè)應(yīng)用提供了優(yōu)渥的成長(zhǎng)環(huán)境。
然而，5G在工業(yè)制造領(lǐng)域大刀闊斧地進(jìn)行改革之初，也面臨著高成本、難上量的挑戰(zhàn)，直至R16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步支持5G LAN的功能引入，才打開了工業(yè)IT與OT的融合通路，令5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)向低成本、易部署邁進(jìn)，加速5G規(guī)?；占?。
“一勞永逸”，5G LAN的神奇魔法
在5G的“春風(fēng)”尚未吹向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之際，工廠的網(wǎng)聯(lián)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型大多依賴“有線+WiFi”的組合來為終端設(shè)備提供通信保障，而其局限性也顯而易見——一方面是工廠環(huán)境復(fù)雜，有線網(wǎng)絡(luò)路由難規(guī)劃、部署成本高，而且易造成線纜過多、混亂；另一方面是WiFi網(wǎng)絡(luò)抗干擾性與移動(dòng)性差，同時(shí)基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也不具備邊緣能力，無法承擔(dān)部署在邊緣節(jié)點(diǎn)的潛在故障分析、數(shù)據(jù)快速回傳等工作。
具體來看，依靠有線網(wǎng)絡(luò)連接的工廠內(nèi)，每個(gè)工作臺(tái)或每一條產(chǎn)線上的通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)都是提前根據(jù)終端類型、數(shù)量進(jìn)行了合理分配，以確保帶寬、傳輸速率等滿足系統(tǒng)要求，這也就意味著，無論是產(chǎn)線亦或單一操作臺(tái)都很難根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行靈活調(diào)整、配置，這顯然無法適應(yīng)市場(chǎng)的柔性生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)。
而5G則像是一把鋒利的剪刀，成功為工業(yè)制造完成了“剪辮子”的轉(zhuǎn)變。
但在R15時(shí)期，5G網(wǎng)絡(luò)依靠IP尋址的三層協(xié)議，不直接支撐二層協(xié)議，而5G行業(yè)終端也僅支持三層IP網(wǎng)絡(luò)接入，需要通過引入AR路由器來配置虛擬二層網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的5G無線接入，不僅組網(wǎng)復(fù)雜，同時(shí)配置VPN隧道、改造成本較高，導(dǎo)致5G應(yīng)用難以在工業(yè)場(chǎng)景中規(guī)?；瘡?fù)制。
正因如此，彼時(shí)的5G CPE等設(shè)備的部署與應(yīng)用均停留在邊緣輔助的應(yīng)用場(chǎng)景中，并沒有真正進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，也就是人們常說的限制在了IT網(wǎng)絡(luò)層，并未與OT融合，這也導(dǎo)致部署5G網(wǎng)絡(luò)并不是工廠的剛需，進(jìn)而影響5G終端的規(guī)模上量與成本下探，如此往復(fù)便形成惡性循環(huán)。
而在進(jìn)入R16時(shí)期后，基于5G終端接入能力和5G網(wǎng)絡(luò)提供的私有移動(dòng)LAN服務(wù)——5G LAN，一舉打通了工業(yè)IT與OT融合的“任督二脈”，不需要新增AR路由器等隧道設(shè)備，使5G直接進(jìn)入到工廠內(nèi)網(wǎng)，同時(shí)支持用戶移動(dòng)性、細(xì)分子網(wǎng)，以及基于子網(wǎng)的管理能力，實(shí)現(xiàn)極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)和靈活的配置，跟工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間形成融合。
具體而言，5G LAN通過為企業(yè)的終端建 “群”，并繞經(jīng)業(yè)務(wù)服務(wù)器，為群內(nèi)終端提供終端互通或終端隔離等靈活的通信服務(wù)。LAN內(nèi)可以支持基于IP 或Ethernet的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信模式。
在10月27日舉行的“5G LAN賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)IT/OT深度融合”主題直播上，移遠(yuǎn)通信產(chǎn)品經(jīng)理胡勇華直言，5G LAN是實(shí)現(xiàn)IT與OT融合的基礎(chǔ)技術(shù)保障。
以工廠天車控制為例，在使用5G LAN后，無需AR路由器在中間進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)換，即可通過5G核心網(wǎng)UPF將控制平臺(tái)的指令下發(fā)至基站，進(jìn)而傳輸至CPE設(shè)備，再反應(yīng)給PLC進(jìn)行天車動(dòng)作的控制，在此過程中，整個(gè)傳輸通道都是按照PLC工業(yè)控制的二層報(bào)文協(xié)議在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不要進(jìn)行繁雜的傳輸隧道配置，實(shí)現(xiàn)了控制室與遠(yuǎn)端生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的互聯(lián)互通。
5G LAN商用引爆5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱潮
總結(jié)來看，在網(wǎng)絡(luò)部署階段，一方面，5G LAN實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)與工廠內(nèi)網(wǎng)的解耦，顯著節(jié)約5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建網(wǎng)成本；另一方面，5G LAN支持5G原生二層組網(wǎng)，可保持企業(yè)原有組網(wǎng)不變，大幅降低工業(yè)產(chǎn)線5G化改造難度。在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，5G LAN可以保持企業(yè)IP自主分配，減免隧道設(shè)備配置，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備即插即用。在通信能力方面，5G LAN可以實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)通信、本地交換時(shí)延最優(yōu)、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷最優(yōu)，進(jìn)一步降低工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)端到端時(shí)延。
正如移遠(yuǎn)通信產(chǎn)品經(jīng)理胡勇華所言，5G引入局域網(wǎng)能力是后續(xù)構(gòu)建移動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)要求，5G LAN無需增加AR路由器來完成層二到層三的轉(zhuǎn)換，無需運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)配置隧道，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)解耦，以5G LAN一張工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、節(jié)約了部署成本。
而作為全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案供應(yīng)商，移遠(yuǎn)通信也率先布局5G LAN，多款基于紫光展銳V516芯片平臺(tái)開發(fā)的模組已實(shí)現(xiàn)商用，包括RG500U、RG200U、RM500U等LGA、M.2、Mini PCIe封裝模組。在V516多項(xiàng)5G R16關(guān)鍵技術(shù)的加持下，除了5G LAN，移遠(yuǎn)5G模組還支持CAG、網(wǎng)絡(luò)切片、uRLLC等特性，可靠性達(dá)99.99%，并支持毫秒級(jí)空口時(shí)延以及精度達(dá)1us的5G網(wǎng)絡(luò)高精度授時(shí)，可滿足智能電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、工業(yè)制造高精度機(jī)器協(xié)作、倉儲(chǔ)物流多車協(xié)同以及工業(yè)局域網(wǎng)等諸多行業(yè)應(yīng)用的需求。
其中，基于移遠(yuǎn)5G LAN模組，浙江寧波某企業(yè)聚焦汽車零部件制造領(lǐng)域，完成了全省首個(gè)5G LAN工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)商用測(cè)試，對(duì)其精密壓鑄件制造工廠進(jìn)行升級(jí)，構(gòu)建了5G全連接工廠，打造了柔性編排工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)下掛設(shè)備即插即用、動(dòng)態(tài)產(chǎn)線調(diào)整等，使工廠產(chǎn)線調(diào)整效率提升70%，從7天壓縮至2天；MES組網(wǎng)交付效率翻倍，從6個(gè)月縮減至3個(gè)月；年均可節(jié)約隧道配置維護(hù)工作約750人天。
同時(shí)，在某汽車品牌的制造工廠內(nèi)，移遠(yuǎn)幫助其將5G LAN能力融入汽車生產(chǎn)內(nèi)網(wǎng)，為沖壓車間和焊接車間的工業(yè)相機(jī)場(chǎng)景“剪辮子”，解決了Andon系統(tǒng)柔性化問題，減少產(chǎn)線調(diào)整的停線時(shí)間、提升生產(chǎn)效率，也可以延用原PLC、服務(wù)器組網(wǎng)規(guī)劃和IP配置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即插即用，快速響應(yīng)。
此外，像工廠遍布全球的某老牌制造企業(yè)，除了要求工廠使用效率高外，還要綜合考慮產(chǎn)品交付周期、整體利潤(rùn)率等多個(gè)方面。而在其無錫分公司的“5G+開發(fā)系統(tǒng)自動(dòng)化”柔性產(chǎn)線項(xiàng)目中，借助移遠(yuǎn)通信的5G LAN模組，工廠實(shí)現(xiàn)了更加快速的產(chǎn)線換線能力，跨品種的整線換型能夠控制在10分鐘以內(nèi)，這也意味著工廠可以更加自如地應(yīng)對(duì)小批量多品種的制造訂單，隨著產(chǎn)線柔性提升，1條5G柔性生產(chǎn)線在能力上可以代替3條傳統(tǒng)U型線，同時(shí)還提高了產(chǎn)品交付能力、上市時(shí)間，將客戶最小訂單數(shù)量降低為1pcs。在內(nèi)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(gè)產(chǎn)品家族、10000+型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)，而這無疑也將極大地提升企業(yè)自身的利潤(rùn)率以及市場(chǎng)占有率。
更重要的是，在工業(yè)領(lǐng)域之外，5G LAN也在憑借其低成本、易部署、低時(shí)延等優(yōu)勢(shì)探索更多應(yīng)用場(chǎng)景。目前，移遠(yuǎn)通信還參與到了某智慧樓宇項(xiàng)目中，從樓控自動(dòng)化系統(tǒng)切入，實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備的互通聯(lián)動(dòng)。此外，移遠(yuǎn)通信還在規(guī)劃配網(wǎng)線路5G差動(dòng)保護(hù)試點(diǎn)項(xiàng)目，進(jìn)一步拓展5G LAN的應(yīng)用場(chǎng)景。
寫在最后
此前，業(yè)界一致認(rèn)為，5G標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)分為兩個(gè)階段，第一階段包括R15、R16和R17，第二階段包括R18、R19和R20。今年6月，5G R17標(biāo)準(zhǔn)宣布凍結(jié)，這也意味著5G技術(shù)演進(jìn)的第一階段圓滿結(jié)束。
如果將5G應(yīng)用比喻為一片亟待探索的深海，每一次技術(shù)演進(jìn)之下的關(guān)鍵特性都像是海面上的冰山，其所蘊(yùn)藏的價(jià)值正在隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步推移、露出水面。而5G LAN作為R16標(biāo)準(zhǔn)定義的關(guān)鍵特性之一，其對(duì)于“5G工業(yè)時(shí)代”的顛覆性意義也在逐步量化，成為工廠降本增效的重要推力。而移遠(yuǎn)通信作為最早一批布局5G LAN的先行者，也將持續(xù)探索其在更多場(chǎng)景中的應(yīng)用價(jià)值。
