工業專用5G如何幫助實現可持續和靈活的工業運營
2023.02.15
工業專用5G如何幫助實現可持續和靈活的工業運營
在過去的幾十年裡，無線通信技術主要解決向使用智能手機設備的消費者提供高速數據的問題。5G在3GPP範圍內的標準化始於解決比智能手機更多的垂直領域的願景。在过去的几十年里，无线通信技术主要解决向使用智能手机设备的消费者提供高速数据的问题。5G在3GPP范围内的标准化始于解决比智能手机更多的垂直领域的愿景。因此，5G的设计从头开始，考虑了超可靠性、低延迟和广泛的频谱选择，以满足许多关键任务垂直行业的苛刻要求。这些新功能使5G非常适合工业自动化和工业物联网。通过专网，5G可以为标准和安全控制应用中的众多工业传感器、执行器和控制器提供超高容量和低延迟，无论是在毫米波还是传统的6ghz以下频谱。5G有望成为一种增强甚至取代传统有线工业网络连接的可行技术，在成本、灵活性、可重构性、可持续性和全球工业运营上市时间方面改变了游戏规则。
制造业需要灵活应对不断变化的市场需求。例如，他们需要重组他们的工业运营，以满足大流行期间不断变化的需求:从苏打水到消毒剂，服装到医用口罩，或汽车零部件到呼吸机。经验是，敏捷性、效率、弹性和可持续性是智能制造的重要方面。
工业私有5G是智能制造数字化转型的推动者，通过支持关键应用用例，帮助交付业务成果，如可持续性和灵活性:
通过移动数字工具，如分析、数字双胞胎和增强现实(AR)，联网工作应用程序增加了可见性和智能。
移动资产应用可以通过自动驾驶车辆(如自动引导车辆(agv)和自动移动机器人(AMR))提高敏捷性和效率。
无栓固定工业资产应用减少了连接静态设备、静态设备与旋转部件(滑环更换)和移动设备(静态时可操作，移动时不可操作)的有线基础设施需求，从而提高了可持续性。不受束缚的固定工业资产还可以减少调整工业操作以应对不断变化的市场条件的时间，从而提高灵活性。
工業專用5G能否幫助在製造和工藝操作中實現這些應用用例?為了解決這個問題，羅克韋爾自動化公司(工業自動化的行業領導者)與愛立信公司(蜂窩網絡基礎設施的行業領導者)、高通技術公司(5G技術的行業領導者)和威瑞森公司(領先的網絡服務提供商)合作。該研究合作評估了工業私有5G技術與以太網/IP™連接，這是羅克韋爾自動化的核心工業通信技術。關鍵的學習目標是確保EtherNet/IP網絡為工業專用5G做好了準備，並確認工業專用5G為要求苛刻的EtherNet/IP應用做好了準備。
此插圖是所開發的測試平台的簡化表示，說明了一個不受約束的固定工業資產應用程序用例，包括:
羅克韋爾自動化標準和安全控制。一個區域控制器與GuardLogix®安全控制器。12個具有FLEX5000®標準和安全I/O的分佈式區域，代表滑塊、機器或設備。注意，每個分佈區域的安全控制器的目的只是收集試驗台遙測數據。
愛立信無線接入網(RAN)基礎設施。由使用28GHz(n261)的毫米波基站和使用Release15的LTE頻段2和私有5G核心(3GPPRelease-15，非獨立(NSA)，預置)組成。
高通移動測試平台(MTP)。用於數據收集和交通流分析的移動測試平台，用作工業5G到以太網適配器，稱為用戶設備(UE)。
威瑞森在5G工業網絡創新方面的思想領導地位對定義需求、目標功能集和測試平台的範圍，包括未來驗證需求的路線圖做出了重要貢獻。
測試是根據由羅克韋爾自動化公司提供的完善的測試計劃進行的，該計劃具有嚴格的零故障成功標準。它概述了一系列測試用例，從左邊的GuardLogix區域控制器建立可靠的EtherNet/IP標準和安全(CIP安全™)I/O連接，具有一系列請求的數據包間隔(RPI)設置，從5GRAN到FLEX5000標準，並在右側的區域1到12建立安全I/O連接。RPI是控制器和I/O交換數據的速率。
成功的測試結果表明，工業專用5G(3GPPRelease-15,NSA,on-premise,mmWave頻譜)的當前狀態具有足夠低的延遲和抖動，可以支持RPI設置，這些設置優於羅克韋爾自動化對EtherNet/IP標準和安全I/O連接的默認設置。這些RPI設置將支持許多使用EtherNet/IP標準和安全I/O通信的無栓固定工業資產應用程序(滑板、機器或設備)。
學習目標的成果強調:
- 以太網/IP已為工業專用5G做好準備。
- 工業專用5G目前的狀態是為EtherNet/IP標準和安全I/O應用做好準備。
- 工業專用5G可以幫助實現商業成果，如在工業運營中增加可持續性和提高敏捷性。
研究合作將繼續，計劃評估以太網/IP時間同步和分佈式運動在3GPPRelease16獨立(SA)工業專用5G上的應用。初步的概念驗證測試結果是有希望的。
總之，由於羅克韋爾自動化、愛立信、高通技術和Verizon之間的合作，我們能夠驗證真正的5G支持的工業自動化測試用例如承諾的那樣工作。因此，在向智能製造發展的過程中，工業運營可以利用5G標準來滿足高性能無線連接和業務保障需求。
在过去的几十年里，无线通信技术主要解决向使用智能手机设备的消费者提供高速数据的问题。5G在3GPP范围内的标准化始于解决比智能手机更多的垂直领域的愿景。因此，5G的设计从头开始，考虑了超可靠性、低延迟和广泛的频谱选择，以满足许多关键任务垂直行业的苛刻要求。这些新功能使5G非常适合工业自动化和工业物联网。通过专网，5G可以为标准和安全控制应用中的众多工业传感器、执行器和控制器提供超高容量和低延迟，无论是在毫米波还是传统的6ghz以下频谱。5G有望成为一种增强甚至取代传统有线工业网络连接的可行技术，在成本、灵活性、可重构性、可持续性和全球工业运营上市时间方面改变了游戏规则。
制造业需要灵活应对不断变化的市场需求。例如，他们需要重组他们的工业运营，以满足大流行期间不断变化的需求:从苏打水到消毒剂，服装到医用口罩，或汽车零部件到呼吸机。经验是，敏捷性、效率、弹性和可持续性是智能制造的重要方面。
工业私有5G是智能制造数字化转型的推动者，通过支持关键应用用例，帮助交付业务成果，如可持续性和灵活性:
通过移动数字工具，如分析、数字双胞胎和增强现实(AR)，联网工作应用程序增加了可见性和智能。
移动资产应用可以通过自动驾驶车辆(如自动引导车辆(agv)和自动移动机器人(AMR))提高敏捷性和效率。
无栓固定工业资产应用减少了连接静态设备、静态设备与旋转部件(滑环更换)和移动设备(静态时可操作，移动时不可操作)的有线基础设施需求，从而提高了可持续性。不受束缚的固定工业资产还可以减少调整工业操作以应对不断变化的市场条件的时间，从而提高灵活性。
工業專用5G能否幫助在製造和工藝操作中實現這些應用用例?為了解決這個問題，羅克韋爾自動化公司(工業自動化的行業領導者)與愛立信公司(蜂窩網絡基礎設施的行業領導者)、高通技術公司(5G技術的行業領導者)和威瑞森公司(領先的網絡服務提供商)合作。該研究合作評估了工業私有5G技術與以太網/IP™連接，這是羅克韋爾自動化的核心工業通信技術。關鍵的學習目標是確保EtherNet/IP網絡為工業專用5G做好了準備，並確認工業專用5G為要求苛刻的EtherNet/IP應用做好了準備。
此插圖是所開發的測試平台的簡化表示，說明了一個不受約束的固定工業資產應用程序用例，包括:
羅克韋爾自動化標準和安全控制。一個區域控制器與GuardLogix®安全控制器。12個具有FLEX5000®標準和安全I/O的分佈式區域，代表滑塊、機器或設備。注意，每個分佈區域的安全控制器的目的只是收集試驗台遙測數據。
愛立信無線接入網(RAN)基礎設施。由使用28GHz(n261)的毫米波基站和使用Release15的LTE頻段2和私有5G核心(3GPPRelease-15，非獨立(NSA)，預置)組成。
高通移動測試平台(MTP)。用於數據收集和交通流分析的移動測試平台，用作工業5G到以太網適配器，稱為用戶設備(UE)。
威瑞森在5G工業網絡創新方面的思想領導地位對定義需求、目標功能集和測試平台的範圍，包括未來驗證需求的路線圖做出了重要貢獻。
測試是根據由羅克韋爾自動化公司提供的完善的測試計劃進行的，該計劃具有嚴格的零故障成功標準。它概述了一系列測試用例，從左邊的GuardLogix區域控制器建立可靠的EtherNet/IP標準和安全(CIP安全™)I/O連接，具有一系列請求的數據包間隔(RPI)設置，從5GRAN到FLEX5000標準，並在右側的區域1到12建立安全I/O連接。RPI是控制器和I/O交換數據的速率。
成功的測試結果表明，工業專用5G(3GPPRelease-15,NSA,on-premise,mmWave頻譜)的當前狀態具有足夠低的延遲和抖動，可以支持RPI設置，這些設置優於羅克韋爾自動化對EtherNet/IP標準和安全I/O連接的默認設置。這些RPI設置將支持許多使用EtherNet/IP標準和安全I/O通信的無栓固定工業資產應用程序(滑板、機器或設備)。
學習目標的成果強調:
- 以太網/IP已為工業專用5G做好準備。
- 工業專用5G目前的狀態是為EtherNet/IP標準和安全I/O應用做好準備。
- 工業專用5G可以幫助實現商業成果，如在工業運營中增加可持續性和提高敏捷性。
研究合作將繼續，計劃評估以太網/IP時間同步和分佈式運動在3GPPRelease16獨立(SA)工業專用5G上的應用。初步的概念驗證測試結果是有希望的。
總之，由於羅克韋爾自動化、愛立信、高通技術和Verizon之間的合作，我們能夠驗證真正的5G支持的工業自動化測試用例如承諾的那樣工作。因此，在向智能製造發展的過程中，工業運營可以利用5G標準來滿足高性能無線連接和業務保障需求。