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工业5G：未来的无线网络

同智能手机用户一样，工业企业也期待着全新5G无线移动标准的到来。它能帮助公司实现机器的互联互通，从而使工厂和内部物流运营达到*的高效、自动化与灵活。

目前，工厂里大部分机器仍依靠电缆连接。不过，这种模式在不久之后定会发生改变，因为新的5G通讯标准就要来了！自2020年起，5G标准将在德国施行。它的初始数据速度为每秒1到5吉比特，随后增长至每秒20吉比特。这一巨大的飞跃让5G比它的前身LTE快10到20倍。 

这对智能手机用户来说无疑是一个好消息，因为5G让他们在任何地方（包括户外）都能观看4K电影。但对于工业企业来说，5G的意义远不止于此。它是工业4.0道路上的里程碑。在工业4.0时代，综合性的数字化服务和物联网将使智能工厂更为灵活高效。  

作为一种无线网络，5G能够连入“万事万物”，从自动货架系统到生产机器人、空调系统和控制面板。它将成为一种综合性网络，无需电缆就能控制整个工厂。它将非常强劲，能实现超高速度或具有令人满意的带宽。“5G将带来无限的机会。”西门子无线工业通讯业务产品管理负责人Sander Rotmensen表示，“设想一下，在一座工厂里，自主驾驶车队在交付坡道、工厂大厅和仓库之间来回运输货物、备件或成品。它们的运输节奏经过精准调整以契合生产节奏。工业5G将让这一情景成为现实。” 

超快反应

无论对汽车行业、化学公司还是电子制造，5G对所有工业领域都有巨大的吸引力。它可以传输工厂中每平方公里内100万个物联网设备所产生的数据，能够覆盖一条完整的生产线及其相关温度测量设备、流量传感器和自主移动机器人。 

5G能shi无前例地实现毫秒级快速反应。这将带来许多好处。例如，当摄像头识别到传送带上存在异物时，机械臂就可以立即停止动作。此外，5G的超大带宽将能够首次充分挖掘增强现实的潜力，这标志着人机交互迈入新阶段。 

鉴于以上诸多优势，5G预计将拥有广阔的市场。根据全球移动通信系统协会（GSMA）发布的《2019移动经济报告》，较快在2025年，全球15%的无线通讯将通过5G传输。当前，每年用于建设5G网络的投资金额达到1600亿美元。据预测，在未来15年间，5G将为全球经济贡献2.2万亿美元，而这一增长将主要由制造业和公用事业驱动。  

工业5G：新标准的诞生

当然，在工业领域应用无线通讯并不新鲜。例如，西门子的工业业务已经在许多场景中使用了WLAN网络，如快速识别油气管道泄漏，监控岛屿上的电力网络及工厂中的移动运输系统等。此外，私有LTE网络也有时会在工厂和港口等地使用。但是，这样的网络同5G的性能范围还相差甚远。“由于工业5G的出现，直到现在，我们才有可能实现工业企业的彻底互联互通。”西门子工业通讯与识别业务负责人Herbert Wegmann表示（详见下文采访内容）。 

然而，尽管拥有广阔的前景，但5G技术目前尚未普及。虽然国际移动通信标准组织3GPP（第三代合作伙伴计划）在2018年底发布了商用移动无线网络的5G组件标准，但它仍未公布对工业5G标准的任何具体要求。该组织预计将于2020年3月前填补这一空白。此外，在德国，长久以来，工业企业是可以使用自己的频段还是应该依赖电信公司这一问题都没有明确的答案。  

在中美两国推广5G

工业互联与自动化5G联盟（5G-ACIA）是一个致力于维护工业利益的国际组织。它的成员包括西门子及其他操作技术（OT）和信息技术（IT）公司。经过他们的努力，德国可以保留一个介于3.7和3.8千兆赫之间的100兆赫频段，专供工业企业的本地网络使用。Rotmensen表示：“让工业企业直接利用这些频段很有意义，毕竟我们最了解自己工厂的需求。这样一来，我们还可以根据具体应用来优化网络。” 

如果工业5G能在全球范围内应用，那么安装5G后，建立智能工厂将不再会遇到障碍。因此，许多公司正紧锣密鼓地在中国和美国这两个全球重要市场中推出5G。Rotmensen表示：“西门子甚至可以在本地工业网络建成并投入运行之前为工业5G提供解决方案。这是因为这种开发工作早已在西门子及其他公司全面展开多时了。”  

实际期待

笔者就5G面临的机遇与局限向西门子工业通讯与识别业务总经理Herbert Wegmann提出了三个问题。 

问：人们谈论5G已经有一段时间了，但是工业5G标准要等到2020年3月才会发布。您对此会感到焦急吗？ 

Herbert Wegmann：不会，因为目前这不过是时间问题。重点在于，国际移动通信标准组织3GPP已经在Release 16（可能是E2019）和17（可能）中对针对工业企业的要求进行了标准化。更重要的是，联邦网络管理局决定让希望在工厂中使用5G的公司创建自己的本地网络，这是促进各方接受5G的另一个重要推动力。现在，我们已经很明确地知道，在德国，我们可以将3.7和3.8 千兆赫之间的100 兆赫频段用于可提供高质量服务的工业应用。我们对此感到非常高兴。这不仅是因为我们拥护这一政策，更因为工业5G将使我们能够首次实现工业的彻底互联互通。 

问：5G的哪个方面让您印象较为深刻？ 

Wegmann：它带来的一些数字——在每平方公里内实现100万个单位的互联互通，传输速度高达每秒20吉比特，以及反应时间仅为几毫秒。这些数字已足够响亮。但最让我惊叹的是工业5G能够实现的所有可能性。它可以用于开发全新且灵活的工厂概念。公司将能够随时根据当前情况动态调整生产区域，而不必对基础设施进行大的改动。一旦我们开始将这些可能性变为现实，我们就离实现自组织工厂的愿景不远了。 

问：5G有哪些局限性？ 

Wegmann: 当然，在前进的道路上，我们的期待必须符合实际。如果你将5G的三大优点（带宽、设备连接数和服务质量）置于三角形的三个顶点，那么你就无法将三条边无限延伸。对工业应用来说，这意味着如果你需要为一套确定的自动化系统提供高质量的服务，你就将无法享有整个带宽或最大数量的5G结构。这就是为什么本地频段对工业企业来说如此重要。只有通过这种方法，每个用户才能为其应用优化无线网络。 

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