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5G技術(shù)如何“使能”智能制造？--飛宇信
發(fā)布時(shí)間：
2019-09-09 14:39
作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G技術(shù)的迅猛發(fā)展正好切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，5G技術(shù)定義的三大場(chǎng)景不但覆蓋了高帶寬、低延時(shí)等傳統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，而且還能滿(mǎn)足工業(yè)環(huán)境下的設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求，這種廣域網(wǎng)全覆蓋的特點(diǎn)為企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供了可能。
移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展
回顧移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程，第一代采用的是模擬技術(shù)，只能支持區(qū)域和距離限制的語(yǔ)音通話(huà)；第二代實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化語(yǔ)音通訊，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)音和文字類(lèi)交互，比如短信和郵件等；第三代就是大家熟知的3G技術(shù)，以多媒體通訊為特征，可以支持語(yǔ)音、文字和視頻交互，但由于帶寬有限，在進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交互時(shí)，如視頻交互時(shí)很難保證效果的流暢；第四代是正在鋪建的4G技術(shù)，通訊速率大幅提升，標(biāo)志著進(jìn)入無(wú)線寬帶年代。
從當(dāng)前電信服務(wù)商做的基站測(cè)試結(jié)果看，5G的速度將會(huì)比4G更快且功耗更低，理論帶寬將突破每秒10G。這保證你能夠在一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影，而4G需要至少10分鐘。恰是由于這一得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，業(yè)界普遍認(rèn)為，5G將對(duì)智能工業(yè)、無(wú)人駕駛汽車(chē)、VR以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域產(chǎn)生重要推動(dòng)作用。
目前，5G標(biāo)準(zhǔn)尚未確定。AT＆T總裁史密斯認(rèn)為，對(duì)于5G的定義可能于2018年確定，正式的5G標(biāo)準(zhǔn)將于2019年由聯(lián)合國(guó)行動(dòng)通信聯(lián)盟編寫(xiě)成文。5G標(biāo)準(zhǔn)將定義哪些無(wú)線技術(shù)可稱(chēng)為5G，以及5G有哪些特征等問(wèn)題。
5G定義的三大場(chǎng)景
2016年，華為主推的PolarCode方案被國(guó)際無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP確定為eMBB場(chǎng)景的控制信道編碼方案，而數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案則歸屬高通LDPC碼。eMBB即增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，是3GPP會(huì)議上定義5G三大場(chǎng)景之一。華為的PolarCode信道編碼技術(shù)只是5G眾多核心技術(shù)的一種。除eMBB之外，5G場(chǎng)景還包括mMTC和URLLC。
eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）：主要面向3D／超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，eMBB除了在6GHz以下的頻譜發(fā)展相關(guān)技術(shù)，也會(huì)發(fā)展在6GHz以上的頻譜。而小型基地臺(tái)將會(huì)是發(fā)展eMBB的重要設(shè)備，由于目前6GHz以下的頻譜，大多是以大型基地臺(tái)發(fā)展的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式為主，而較以6GHz以上頻譜的毫米波技術(shù)，便須要小型基地臺(tái)來(lái)把速度沖得更快。
mMTC（海量機(jī)器類(lèi)通信）：主要面向大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。mMTC將會(huì)發(fā)展在6GHz以下的頻段，其將會(huì)應(yīng)用在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)上，目前較可見(jiàn)的發(fā)展是NB－IoT。以往普遍的Wi－Fi、Zigbee、藍(lán)牙等，較屬于家庭用的小范圍技術(shù)，回傳線路主要都是靠LTE，近期隨著大范圍覆蓋的NB－IoT、LoRa等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出爐，可望讓物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更為廣泛。
URLLC（超可靠低時(shí)延）：主要面向無(wú)人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等需要低時(shí)延、高可靠連接的業(yè)務(wù)。在智慧工廠，由于大量的機(jī)器都內(nèi)建傳感器，從傳感器、后端網(wǎng)絡(luò)、下指令，再傳送回機(jī)器本身的這些過(guò)程，若以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸，將出現(xiàn)很明顯的延遲，可能引發(fā)工安事故。有鑒于此，URLLC將網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間的目標(biāo)壓低到1毫秒以下。
5G支撐的工業(yè)應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)
隨著工廠智能化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)作為連接人、機(jī)器和設(shè)備的關(guān)鍵支撐技術(shù)正受到企業(yè)的高度關(guān)注。這種需求在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地的同時(shí)，也極大的刺激了5G技術(shù)的發(fā)展。面對(duì)復(fù)雜的工業(yè)互聯(lián)需求，5G技術(shù)需要適應(yīng)不同的工業(yè)場(chǎng)景，能滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的絕大部分連接需求。因此，5G與物聯(lián)網(wǎng)是相輔相成的關(guān)系，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地依賴(lài)于5G提供不同場(chǎng)景的無(wú)線連接方案，而5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟也需要物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的刺激和推動(dòng)。
在推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)落地過(guò)程中，5G三大場(chǎng)景能分別支撐不同的功能應(yīng)用需求。比如eMBB能支撐起遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等高帶寬的應(yīng)用場(chǎng)景；mMTC能滿(mǎn)足大量低功耗嵌入式終端的數(shù)據(jù)連接與傳輸需求。URLLC可以將網(wǎng)絡(luò)等待時(shí)間的目標(biāo)壓低到1毫秒以下，以支撐工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中系統(tǒng)和設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性的諸多指標(biāo)和要求。
工業(yè)自動(dòng)化控制
自動(dòng)化控制是制造工廠中最基礎(chǔ)的應(yīng)用，核心是閉環(huán)控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的控制周期內(nèi)每個(gè)傳感器進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給控制器以設(shè)定執(zhí)行器。典型的閉環(huán)控制過(guò)程周期低至ms級(jí)別，所以系統(tǒng)通信的時(shí)延需要達(dá)到ms級(jí)別甚至更低才能保證控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確控制，同時(shí)對(duì)可靠性也有極高的要求。如果在生產(chǎn)過(guò)程中由于時(shí)延過(guò)長(zhǎng)，或者控制信息在數(shù)據(jù)傳送時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤可能導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)，會(huì)造成巨大的財(cái)務(wù)損失。
5G可提供極低時(shí)延長(zhǎng)、高可靠，海量連接的網(wǎng)絡(luò)，使得閉環(huán)控制應(yīng)用通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接成為可能。基于華為5G的實(shí)測(cè)能力：空口時(shí)延可到0．4ms，單小區(qū)下行速率達(dá)到20Gbps，小區(qū)最大可支持1000萬(wàn)＋連接數(shù)。由此可見(jiàn)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中僅有5G網(wǎng)絡(luò)可滿(mǎn)足閉環(huán)控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。
物流追蹤
在目前已成規(guī)模的機(jī)器對(duì)機(jī)器市場(chǎng)中，其應(yīng)用將包括人員跟蹤和在途高價(jià)商品等。但（較）高連接成本限制了該市場(chǎng)的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)5G將在深度覆蓋、低功耗和低成本（規(guī)模經(jīng)濟(jì)）以及作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方面提供額外優(yōu)勢(shì)。5G提供的改進(jìn)將包括在廣泛產(chǎn)業(yè)中優(yōu)化物流，提升工人安全和提高資產(chǎn)定位與跟蹤的效率，從而最小化成本。它還將擴(kuò)展能力以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤更廣泛的在途商品。隨著在線購(gòu)物增多，資產(chǎn)跟蹤將變得更加重要。
在物流方面，從倉(cāng)庫(kù)管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的連接技術(shù)。此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間的橫向集成也需要無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)能很好的滿(mǎn)足這類(lèi)需求。
工業(yè)AR
在未來(lái)智能工廠生產(chǎn)過(guò)程中，人將發(fā)揮更重要的作用。然而由于未來(lái)工廠具有高度的靈活性和多功能性，這將對(duì)工廠車(chē)間工作人員有更高的要求。為快速滿(mǎn)足新任務(wù)和生產(chǎn)活動(dòng)的需求，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR將發(fā)揮很關(guān)鍵作用，在智能制造過(guò)程中可用于如下場(chǎng)景：如：監(jiān)控流程和生產(chǎn)流程。生產(chǎn)任務(wù)分步指引，例如手動(dòng)裝配過(guò)程指導(dǎo)；遠(yuǎn)程專(zhuān)家業(yè)務(wù)支撐，例如遠(yuǎn)程維護(hù)。
在這些應(yīng)用中，輔助AR設(shè)施需要最大程度具備靈活性和輕便性，以便維護(hù)工作高效開(kāi)展。因此需要將設(shè)備信息處理功能上移到云端，AR設(shè)備僅僅具備連接和顯示的功能，AR設(shè)備和云端通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。AR設(shè)備將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取必要的信息（例如，生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)、以及故障處理指導(dǎo)信息）。在這種場(chǎng)景下AR眼鏡的顯示內(nèi)容必須與AR設(shè)備中攝像頭的運(yùn)動(dòng)同步，以避免視覺(jué)范圍失步現(xiàn)象。通常從視覺(jué)移動(dòng)到AR圖像反應(yīng)時(shí)間低于20ms，則會(huì)有較好的同步性，所以要求從攝像頭傳送數(shù)據(jù)到云端到AR顯示內(nèi)容的云端回傳需要小于20mms，除去屏幕刷新和云端處理的時(shí)延，則需無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的雙向傳輸時(shí)延在10ms內(nèi)才能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性體驗(yàn)的需求。而該時(shí)延要求，LTE網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿(mǎn)足。
云化機(jī)器人
在智能制造生產(chǎn)場(chǎng)景中，需要機(jī)器人有自組織和協(xié)同的能力來(lái)滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)，這就帶來(lái)了機(jī)器人對(duì)云化的需求。和傳統(tǒng)的機(jī)器人相比，云化機(jī)器人需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到云端的控制中心，基于超高計(jì)算能力的平臺(tái)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)和人工智能對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算控制。通過(guò)云技術(shù)機(jī)器人將大量運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能移到云端，這將大大降低機(jī)器人本身的硬件成本和功耗。并且為了滿(mǎn)足柔性制造的需求，機(jī)器人需要滿(mǎn)足可自由移動(dòng)的要求。因此在機(jī)器人云化的過(guò)程中，需要無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具備極低時(shí)延和高可靠的特征。
5G網(wǎng)絡(luò)與云化機(jī)器人
5G網(wǎng)絡(luò)是云化機(jī)器人理想的通信網(wǎng)絡(luò)，是使能云化機(jī)器人的關(guān)鍵。5G切片網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)樵苹瘷C(jī)器人應(yīng)用提供端到端定制化的網(wǎng)絡(luò)支撐。5G網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到低至1ms的端到端通信時(shí)延，并且支持99．999％的連接可靠性，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力能夠極大滿(mǎn)足云化機(jī)器人對(duì)時(shí)延和可靠性的挑戰(zhàn)。
總結(jié)
5G技術(shù)已經(jīng)成為支撐智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵使能技術(shù)。5G技術(shù)可以利用三大場(chǎng)景將分布廣泛、零散的人、機(jī)器和設(shè)備全部連接起來(lái)，構(gòu)建統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。由于實(shí)時(shí)性和可靠性高，5G技術(shù)不但能應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景中，還能支撐起個(gè)人移動(dòng)化互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。5G技術(shù)的發(fā)展可以幫助制造企業(yè)擺脫以往無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為混亂的應(yīng)用狀態(tài)，這對(duì)于推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施以及智能制造的深化轉(zhuǎn)型有著積極的意義。
深圳市飛宇信電子有限公司成立于2007年，是一家專(zhuān)業(yè)從事無(wú)線通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售一體的高新技術(shù)型企業(yè)。專(zhuān)注于天線類(lèi)、模塊類(lèi)、應(yīng)用解決方案、應(yīng)用終端等產(chǎn)品的研制生產(chǎn)。聯(lián)系人：13802709089 楊經(jīng)理(微信同號(hào)）
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2022-06-08 10:42
WIFI 是一種 短距離 的無(wú)線信號(hào) 傳輸技術(shù) ，隨著 WIFI 技術(shù) 的不斷 發(fā)展 ，人們 逐漸 感覺(jué) 到它的發(fā)展 在不斷地 完善 ，它是一種 距離 很短的無(wú)線信號(hào) 傳輸技術(shù) ，它的發(fā)展 日新月異 ，由于 WiFi 無(wú)線通信技術(shù) 的受益者 們也逐漸 能夠 感受到無(wú)線通信技術(shù) 的優(yōu)點(diǎn) ，今天 就主要 和大家一起來(lái) 了解一下 無(wú)線通信技術(shù) 的特點(diǎn) 吧！
2022-06-02 13:20
為了使廣大職工進(jìn)一步了解傳統(tǒng)文化，促進(jìn)企業(yè)和諧，增強(qiáng)職工凝聚力。6月2日，飛宇信在端午節(jié)臨近之際組織開(kāi)展“情系端午，暖心懷”包粽子主題活動(dòng)。
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RF連接器即射頻同軸連接器，通常被認(rèn)為是裝接在電纜上或安裝在儀器上的一種元件，作為傳輸線電氣連接或分離的元件。
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說(shuō)說(shuō)PCB板載天線和GPS陶瓷天線有什么區(qū)別？他們到底有何不同之處？
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可用的大量 RF 連接器可能會(huì)讓人不知所措，但它們都只有幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。連接器最明顯的特征是其物理尺寸。其他考慮因素包括功率處理和頻率范圍能力。為確保最大功率傳輸，連接器的特性阻抗應(yīng)與電源和負(fù)載相匹配。所有這些特性，以及連接器的耐用性和成本，都必須針對(duì)每種應(yīng)用加以考慮。
2022-05-23 13:40
GPS天線的尺寸和形狀非常重要，因?yàn)檫@些特性決定了天線獲取微弱GPS信號(hào)的能力。根據(jù)要求，天線可以設(shè)計(jì)為在單個(gè)L1頻率下工作，或者在L1和L2頻率下工作。盡管有各種各樣的條件，仍然有許多不同的天線類(lèi)型。
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