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2021/04/30

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5G+多是“虚火”,中国工业生产自动化改造要如何行进? - 广州工业自动化展

广州国际工业自动化技术及装备展览会即将于2022年3月3-5日在中国进出口商品交易会展馆B区举行。邀您关注广州工业自动化展今日新资讯:

  “5G+工业互联网”融合创新项目已经超过1100个 。 这是在数月前的国内首届5G+工业互联网大会上,官方给出的一组数据。 如果延伸到2021年4月,在多方政策的支持以及电信运营商、ICT设备商5G+的推动下,可能这个数字已经翻了一番不止。 但在5G+的光环下,一些传统行业从业者有点沉不住气了。 “那些公开场合讲话、演讲的例子,多多少少都有些光环在上面。可实际上,我们这种传统钢铁企业,几十年留下里的历史问题很多,本来就没形成体系化的互联互通,而且各类设备比较笨重,信息安全防线也比较薄弱,所谓的数字化改造,还都是一些局部环节上的尝试,一些工控系统还多采用的是外资公司的系统,纳入5G,打造工业互联网,都还是很长一段时间需要对接和摸索的事。” 一位钢铁企业的技术人员与紫金山科技谈及工业升级改造时,直言当下的5G+案例大多属于“虚火”,“根本没到各类宣传制造出的那种繁荣的地步。”

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  标准和频率:无形的围栏?

  工业,被视为最能体现5G高速率、低时延高可靠、大连接等几大特性的行业领域,一直是三大运营商和设备商们试水5G+的“前沿阵地”。 但在宣传案例背后,当工厂、企业开始花费大量精力和金钱意图把采购、生产、质检、物流等各环节“全面改造一番”时,受限于标准和频谱政策的5G,在技术能力和服务模式上开始显出力不从心。

  事实上,2018年6月冻结的5G SA独立组网标准已经显著增大了5G网络速率和容量,为其进入行业市场打开大门,而2020年7月3GPP R16标准全面冻结,因其为5G+工业解锁了更新的能力,又被视为5G在工业领域的敲门砖。 那真正能让工业生产“变革”的技术能力,在发布的R16标准中有多少? 工业互联网专家、北京科技大学国家“万人计划”王健全教授在与紫金山科技谈到这个问题时称,3GPP R16标准中,的确对5G相关功能进行了增强和扩展,包括对5G桥接TSN 的架构及功能做了框架性定义,对高可靠低时延的uRLLC功能进行了增强,规划了非公共网络NPN的部署方式,包括NR-U、NR定位、双连接、载波聚合增强及UE节能等。 不过,5G要想从时延、容量、连接、定位精度等方面更适应工业复杂场景,还得依赖尚未颁布的R17标准。 一方面是更有力的R17标准尚未发布,另一方面是目前5G的实际进展还滞后于已发布的标准。根据已公开的终端芯片厂商路标,较为全面其成熟的uRLLC终端芯片预计2021年底至2022年年中才能推出,而基于这方面的模组就又得滞后几个月。 王健全教授坦言,“对于时延、抖动、稳定性要求高的场景,特别是工业制造的核心控制环节,现在的5G还无法满足要求,这也是目前5G进入工业,还未能与生产制造核心流程真正挂钩的技术原因。”

  而包括王健全教授在内,还有其他被访人也提到了5G+工业难推进在技术因素之外另一大原因,即商业模式,而商业模式又与我国现有的5G频率政策息息相关。 如一位业内人士在2月份的MWC上海展期间与同行私下交流所说,中国5G+各行各业在国际上几乎是案例最多的,但与“全球已经有37个国家/地区完成了基于5G/LTE的专用网络的频谱分配及部署”相反的是,中国还没给5G专网划分出专门的频谱。 “就像一个大操场,专业运动员没有专门辟出的赛道,不得不和老百姓一起跑步。” 德国和日本都是2019年为5G专网划分了特定的频谱。德国规划的3.7GHz-3.8GHz频段和24.25GHz-27.5GHz频段,已在这两年分批次分配用于工业厂区、汽车企业、农林企业等建设5G企业专网。有数据统计,至2020年9月底,包括博世、宝马等在内的几十家企业已领到了74张区域5G频谱许可,用来建5G独立专网。 日本发放的2.575MHz-2.595MHz和28.2GHz-28.3GHz频段,特别打上了“本地专用”的属性,即本地5G频率只可在本地专网中使用,全国性的运营商不可申请本地5G频率。

  日本富士通、丰田、东京都政府都已获得本地5G频率许可,纷纷开始区域5G专网的建设。 美国、法国也都以不同的频谱共享接入监管模式或独立频段专用的方式,用于工业企业建设私有专网。 在中国电信股份有限公司研究院的专家看来,这些国家的工业专网频率分配,或多或少也给国内推进5G专网频谱提供了启示:一是与电信运营商的全国性5G公网频谱相比,大部分专网频谱都限定了使用区域范围;二是可以通过监管机构二次授权的方式向企业分配专网频谱。

  在中国国内尚无5G专网频谱的局限下,与电信运营商合作成为了工业企业最主要的5G建网途径,电信运营商也推出了网络切片和共建等不同合作方式。 网络切片,即运营商负责网络运营支撑,不需要企业部署本地化的网络硬件基础设备,适合对数据安全性要求不高的企业进行5G专网部署。 共建,即共享或租用运营商公网核心网,在企业园区内建设接入网以及下沉本地的核心网,但这对安全性要求极高的企业来说也存在风险。 无论采用哪一种方式,既有5G公网频谱对于工业生产中各类复杂需求的限制,也有代建、代维、服务等各方面不菲的成本。

  此前中国工业互联网产业联盟调研了汽车制造场景和电子信息制造场景两种典型工业场景下的频谱需求,其中汽车制造工业场景的频谱需求在200M-600M之间,当使用全向小区时,频谱需求高达1800M;电子信息制造工厂的频谱需求则在60M-350M之间。 就像在本不宽裕的大操场,企业还要想办法辟出自己的跑道。 而“不差钱”的大厂,更钟意的方式则是依赖专用频谱企业自建。 业内人士“天线圈圈”提及该问题时称,虽然自建5G专网专网成本很高,但与运营商共建的方式,也意味着服务等方面需要一定的支出。像富士康这类有经验、有能力的大厂,从安全性、物理隔离等要求出发,很可能更倾向于自建5G独立专网。所以有技术有能力的车企、电子制造企业等,很多都倾向于自己建一个专网,除非这个企业是有广域连接需求的(例如电网、车联网),自己建网成本会很大。

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  徘徊在外围的运营商

  “在中国工业生产的自动化改造中,一个继电器改造成功率开关管(IGBT)就花了近二十年,但是移动通信这二十年已经从2G发展到5G。我们经常打趣说人们离婚很大的原因是因为一个人走得太远,另一个人却停留在原地导致两者无法继续有共同的语言。工业界需要的是稳定和不变化,而通信业发展却是不断变革和快速迭代,如今5G和工业似乎就是这种境地。”

  几十年来,电信运营商的商业模式也导致其无法真正地与工业企业的复杂需求实现完美对接。

  “工业生产、质检环节开始引入大量机器人,5G网络可以代替有线网络实现信息效率传递的大幅提升,且机器人有传感器数据采集,即需要大容量无线传输,下发的控制命令也需要在更可靠的网络上,以更低的时延到达目的方,所以,相比运营商更擅长的发卡、套餐营销、卖流量等,工业企需要的是一个很懂工业企业的中间服务商,从架构、数据平台、AI大数据分析、数据连接和传感器到数据网络集成再到生产系统,实现数字化改造。”上述人士称,这也是运营商与工业企业目前最大的隔阂。

  此外,“天线圈圈”也提到,工业很多环节对上行数据带宽要求极高,例如自动控制、高清摄像头的实时监控等。

  “其实电信运营商也提供了一些增强上行能力的技术,例如5G超级上行、上行专用帧结构等,一定程度上可以满足工业企业的上行带宽需求,但是这方面的产业链有待成熟,基站、终端、频段都需要支持这类技术。”

  这也涉及到对毫米波这类更高频段的需求,不过目前既缺乏牌照支持,也缺乏完整产业链能力。

  美的集团的一位人士还提到了5G模组的问题。“不说百万级、千万级,甚至上亿的企业自建5G网络的成本,单从5G工业模组来看,价格也偏高。而且目前5G模组过多,电机里无法腾出更多空间。”因此,该人士也呼吁模组厂商与三大运营商联合推出更合理的解决方案。

  这样的现实,让电信运营商一方面大力投入5G+,另一方面却始终进入不到核心环节。

  而且摆在5G+工业面前的还有另一个现实,即我国制造业中90%以上的企业属于中小企业,这其中大部分企业现有的设备,尚不具备智能化数字化采集的能力,升级改造的资金与成本压力很大,企业承受能力不足。

  即便搞定10%的大企业,又如何服务这90%的中小制造业企业。

  或许,考验5G到底能不能全面+工业,就不仅仅是标准、频谱、技术能力、中间服务商合作的问题了。

文章来源:OFweek通信网 


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