5G应用场景

应用一

工业控制系统

工业控制系统是指通过计算、分析工业设备及工业传感器的数据，实现工业生产参数和生产流程的自动化控制，以提高生产效率和生产质量的工业自动化系统。

根据覆盖区域大小，将工业控制系统分为三个场景：设备内部控制、线体内及设备间控制和整车间内生产控制。 

1、设备内部控制

5G通信可用于实现控制器、传感器、执行器之间互联。

设备控制直接决定生产的安全和可靠性，所以对通信的可靠性、安全性、确定性、时钟同步等性能都提出非常严苛的要求。

5G不仅要满足这样严苛的要求，还要对现有总线技术做整合，比如我们和西门子交流过关于支持profinet总线的5G产品，西门子有这方面产品的规划，但目前还在设计阶段，还没有明确的发布时间。

2、线体内及设备间控制

线体就是多台单机设备连线运行，线体内及设备间控制，指线体内部设备之间，以及相互独立的多台设备之间的控制系统。

当多台设备需要协同工作才能完成同一任务时，5G通信能满足控制器间通信对端到端时延、业务可靠性、设备间同步的严格要求，同时满足信号覆盖整个线体区域。

3、整车间内生产控制

整个车间生产控制相比设备内部控制和线体及设备间控制设备数量、协议和更为复杂，需覆盖范围更广。

5G通信具有覆盖强、可靠性高、吞吐量大、部署灵活等优点，在网络安全、定制化等方面具有优势，5G通信可以与当前工厂内其它网络有效融合，实现整个工厂的统一控制。

应用二

 AGV

作为仓库或工厂内的自动运输车辆，自动完成物料的进货和搬运，在生产流转、成品厂内物流运输中起着关键作用

准确运行

AGV与调度系统间的无线通信，对通信延迟、可靠性、确定性和时钟同步有严格要求；同时AGV的移动性，要求室内外具备连续信号覆盖，并支持无缝切换；以及视觉导航的应用对无线通信的带宽也提出了更大的挑战

5G通信可以满足大带宽、信号广覆盖、低延迟、高可靠性等需求，为AGV带来功能和性能上的提高。

应用三

传感器及工厂监控

5G通信技术可根据接入传感器的数据流量和类型，分别提供基于大连接、高速率和低延时三种特性的承载网络。

现代化工厂部署了上万种不同类型传感器，依赖于传感器接入技术将设备、环境和流程集成在一起，实现工业生产的智能化监控和能源管理。同时也使用高精度摄像机对产品各项流程做质量检测或车间管理。

主要包括：工业数据采集和监控、能源监控、人员位置监控、产品质量检测、环境检测

应用四

工业VR/AR

通过5G通讯技术，可以满足VR/AR技术在进行大量计算所需要的高带宽，以及降低VR/AR数据显示的延迟，有助于推进VR/AR的应用

虚拟现实VR和增强现实AR能通过现实环境和虚拟信息之间的交互，增加用户信息感知能力和提高工作效率，将会在智能制造领域扮演重要角色

工业应用的5G部署

迎合不同行业不同企业对工厂网络的不同应用诉求，如芯片制造厂商存在保密性、加工制造企业物流管理区域面积大等特点，5G通信计划会推出虚拟隔离和物理隔离两种隔离策略。

一、虚拟隔离

虚拟隔离部署计划提出两种模式，一种是边缘部署边缘部署模式，另外一种是网络切片部署。

边缘部署边缘部署模式

分为三种形态：

1.业务通过边缘计算平台接入业务系统，边缘计算平台采用运营商边缘计算云平台，即：MEC。

2.业务通过边缘计算平台接入业务系统，边缘计算平台采用工业企业边缘计算云平台，即：私有云。

3.业务基于UPF下沉，通过5G基站接入业务系统，如：MES、SCADA等。

网络切片部署

分为二种形态：

•5G边缘DC是运营商或企业建立的5G专用核心网 

•5G边缘DC是运营商共用核心网

两种形态其区别是与运营商共用已有的核心网还是建立企业的专用核心网。

二、物理隔离

主要是基站和核心网都使用专网，部署企业私有的5G基站和5G核心网，数据链路从物理上与外网隔离，IP地址由企业自己分配，不与公共网络交互降低外界干扰的风险。

三、上海鋆锦在AGV应用中提出3种解决方案

沿用4G时就普遍使用的VPN方案

该方案中，AGV上安装5G终端取代WiFi终端，直接接入5G基站，通过搭建到服务器的VPN建立虚拟局域网，AGV与调度在虚拟局域网中使用虚拟的静态IP地址。

VPN方案既可以将5G性能优势充分利用，AGV漫游切换通过软切换实现无缝漫游，同时对SIM卡没有特殊需求，使用普通流量卡接入即可（不需要额外专网卡与静态IP地址）。

但VPN方案并不能保证接入5G SA网络，并且目前商用网络以NSA组网为主，依然沿用4G核心网，所以对运营商5G网络依赖较高，NSA组网+流量卡并不能实现真正的5G技术，所以并不主推。 

虚拟隔离部署方案

分为网络切片部署和边缘部署2种

第1种是网络切片部署方案

主要利用运营商的5G网络切片服务，向运营商申请5G专网卡以及SA组网的5G专网基站（室外宏基站或室内室分基站）。

相同网络切片下的5G专网卡在切片服务中能绑定静态IP地址，且专网卡之间能实现卡间互通。AGV和调度的5G终端只要安装专网卡并接入SA专网基站就能实现相互访问，并且专网能完全实现5G网络性能（低时延高带宽等）。

第2种是边缘部署方案

是在网络切片方案的基础上，将边缘计算平台作本地私有化。

5G网络将原来4G网络中的4G核心网分解成两部分：5GC（5G核心网，提供5G网络控制信令）和MEC（边缘计算平台，处理5G业务数据）。

MEC本地私有化后5G专网卡的业务数据会直接发送至私有MEC，不再经过公共网络通道传输，控制信令依然传输到5GC。AGV厂商或用户可以将调度等软件部署在私有MEC上，提高数据的安全性。 

物理隔离专网部署方案

物理隔离方案是为厂区部署专用5G基站（RRU）、室内基带处理单元（BBU）和核心网（5GC和MEC）。

私有基站与运营商基站功能相似，也能通过使用专用SIM卡来支持SA/NSA商用设备（如5G手机）接入，具备了AGV、手机、电脑等设备接入专用5G网络的条件，但5G专网控制流和业务流都与公网之间不互通。

该方案优点在于网络隔离增加了网络数据的安全性，厂区局域网也提高系统可靠性保证了端到端通讯低延迟，并且不需要考虑运营商的5G流量费。

以上就是我们针对5G在工业上的应用需求以及上海鋆锦在AGV应用中提出的解决方案。

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