摘要：目前，随着科学技术的迅猛发展，5G技术不断取得新的突破。5G具有更低的时延,更高的速率,更好的业务体验,5G的发展能够推进实现信息化与工业化的深度融合。本文主要对5G技术在现代工业互联网上的应用进行了研究分析，可供大家交流。
关键词：5G技术；工业互联网；应用
一、序言
随着5G正式进入商用元年，关于5G的应用成为业界关注的焦点。更能体现出5G技术价值是在2B领域，而工业互联网恰恰是互联网下半场也就是产业互联网中最具代表性的领域，于是“工业互联网+5G”成为热门话题。“工业互联网是5G应用的大舞台。5G可以满足端到端毫秒级的超低时延和接近100％的高可靠性通信保障，这与工业互联网领域的需求不谋而合。5G商用牌照的发放为工业互联网创新发展按下了加速键。
二、5G网络概述
5G网络，第五代移动通信技术，在5G技术快速发展的今天，世界各国之所以对5G都高度关注，是因为5G技术的高速率，大容量，低延时，电池寿命长等4G无法替代的优点。
（1）5G具有高速率的特点。
4G的速率是100Mbps，而5G将达到1Gbps，5G的速率将远超4G速率，是4G速率的数倍，根本原因是5G将采用高频毫米波进行数据传输，不存在频段拥挤的问题。对于高频毫米波的穿透性差的缺点，5G采用天线阵列和波束赋性，波束追踪技术等技术相结合的手段解决了这一难题。
（2）5G具有大容量的特点。
在每平方公里的土地上，5G的容量将达到4G容量的1000倍，5G连接设备数量也将超过一百万个，远超4G连接设备数量。除此之外，5G最大的改进是能够支持不同设备进行连接，除了手机和平板电脑，还有各种佩戴式装备，以及家庭设备等。
（3）5G具有低延时的特点。
至于网络时延，3G是100毫秒，4G是20—30毫秒，华为高管曾经说过，要让5G的时延缩短到1毫秒。5G网络达到1毫秒的网络延时，必须对网络架构做出相应的调整，如果仍然是过去的终端到基站到核心网，所有业务下来，达不到1毫秒的要求，而未来的5G网络将是以云计算为基础的网络架构。
三、“工业互联网”发展背景
工业互联网是新一轮工业革命的关键支撑和智能制造的重要基石；是新一代通信技术与工业领域深度融合的产物，也是现代工业智能化发展的必然要求。2017年11月，国务院印发《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，明确提出要持续提升我国工业互联网发展水平。2018～2020年是我国工业互联网建设起步阶段，也是关键阶段，深入实施工业互联网建设是实现我国产业发展发的一大关键，将先进的5G网络应用于工厂之间、企业之间、工业制造与消费者之间的互联，将会有力地推动工业互聯网理念从狭义走向广义，使传统、单一的制造系统融入到现代电子商务的大潮中。
四、5G环境下的工业互联网关键技术
工业互联网主要包括网络体系、平台体系和安全保障体系三个部分，其中网络体系是重要基础，构建低时延、高可靠、广覆盖的网络结构，方可真正实现工业全要素、各环节的深度互联。
（1）5G技术需求
5G需解决的不仅是人与人的连接，更是人与物、物与物的连接问题。为实现工业互联网的稳步发展，需积极开展相关基础设施升级改造工作，积极利用先进的通信技术，包括：软件定义网络、5G、低功耗广域网等，实现工厂内网络 IP化、扁平化、柔性化发展，工厂外网络低时延、高可靠、广覆盖发展。
（2）5G关键技术
在5G技术发展方面，4T4R、Massive MIMO、NBIoT等几项技术都表现出较快应用趋势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆作为5G的起步配置，4T4R技术已经在全球50多张网络规模部署，Massive MIMO TDD制式也开始运用，多个国家发布了NB-IoT商用战略。
NB-IoT（Narrow band Internet of Thing），即：窄带蜂窝物联网，此技术支持海量连接，可全面提高覆盖广度，具有低功耗、低成本、小功耗的特点，与广泛商用的2G/3G/4G 及其他无线技术相比，优势显著。
2014年5月，华为、沃达丰、中国移动、Orange、TelecomItaly等公司主导的3GPP NB-IoT GERAN Study Item 立项，2016年9月完成性能部分的标准制定，12月完成最后的一致性测试标准，其继承了LTE 的技术特征，物理层基本兼容 LTE 的技术标准，有利于实现网络快速部署，减小改造建设成本。
五、5G环境下的工业互联网应用情况分析
（1）项目背景
下文以某工业生产制造企业为例，对5G环境下的工业互联网应用情况展开分析。近年来，随着该厂墙板工业生产规模不断扩大，传统控制方式存在组网容量小、可靠性差等问题已经无法满足实际生产需求；为提高厂房通信质量，决定引进无线通信组网，采用一对多的控制—生产模式，并利用5G网络中的 NB-IoT技术解决控制—生产中的通信问题。
（2） 5G环境下的工业互联网应用情况
在厂房生产中，采用NB-IoT技术的车辆检测器，可直接将信息上报至运营商无线网络，无需汇聚网关，同时可提供运营商级别的网络保障，整个工业互联网可靠性、安全性均较好。
1）NB-IoT 网络部署
本次NB-IoT网络部署情况具体可分为三个层面：终端侧、运营商网络、用户界面，具体介绍如下：
终端侧：此层面主要是在模具车中加装中控模块，通信模组采用Boudica芯片，具体功能包括：①监测模具车工作状态，包括：行驶状态、停止状态、故障状态；②控制模具车进行预先编程的生产动作；③与控制中心实现无线通信，上报模具车工作状态或接收控制指令。
运营商网络：本厂房采用的是电信运营商网络，此层面包括三个部分：①NB-IoT 基站；②核心网元，具有网关交互、计费等功能；③B-IoT 管理平台，此部分主要负责对接用户的物联网业务，实现数据存储、转发。
用户界面工厂：本厂房采用的是自行开发的远程控制平台软件，具体功能包括：①状态检测：远程检测厂房内模具车工作状态，一旦发现异常及时报警；②轨迹监控：实时获取厂房内模具车运行轨迹，并在人机界面上实时显示；③远程控制：通过软件算法获取模具车最佳运行路线，并利用无线网络下发控制指令，令模具车实施相应动作。
2）应用效果
本厂房通过NB-IoT技术和一对多的控制—生产模式的应用，有效实现了工厂控制中心、生产中心的互相分离，本厂房项目是基于5G技术的厂房控制网络，通过一个控制中心，即可管理多个厂房的模具车，大大减少了工作人员的劳动量，极少数的工作人员即可操作海量生产设备，生产效率与精度均较高，大大提升了工业生产的自动化、智能化程度。
六、结语
总之，工业互联网是工业生产与互联网技术相互结合的新型工业架构，是第4次工业革命的重要部分，是实现工业制造的网络化和智能化的关键。5G移动通信系统作为当今前沿技术，具有覆盖广、功耗小、时延低等优点，可提供无缝业务体验，构建性能优异的5G网络将会有力促进互联网应用的高速发展，加强此方面研究具有重要的现实意义。
参考文献：
［1］张长青.5G技术对工业互联网应用的影响［J］.邮电设计技术.2017年06期.
［2］黄俊.浅析5G技术对工业互联网应用的影响［J］.工程技术.2018.12.
论文作者:潘峰峰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
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