5G背景下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與應(yīng)用

文/宗緒麟

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用概念

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念是由2012年美國電氣公司與其它公司共同描述的，而且他們還一起建立了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。起初，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟是運(yùn)用相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)體系連接工業(yè)制作系統(tǒng)，然后利用與工業(yè)相關(guān)的平臺(tái)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、控制器等等來完成工業(yè)信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸、整合、處理以及反饋，使工業(yè)中運(yùn)用到的一些設(shè)備能夠在實(shí)際生活中得到良好的應(yīng)用、管理、優(yōu)化等等，從而生產(chǎn)出更加高質(zhì)量的工業(yè)產(chǎn)品。而其中最重要的工業(yè)數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)是由網(wǎng)關(guān)、傳感器以及工業(yè)軟件共同組成的，所以它具有感知、智能分析和處理的功能。但是由于這些能力的在工業(yè)中的應(yīng)用范圍較小，所以工業(yè)制造系統(tǒng)比較獨(dú)立。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是在網(wǎng)絡(luò)化和智能化的基礎(chǔ)上形成的工業(yè)體系。其中網(wǎng)絡(luò)化就是指在工業(yè)領(lǐng)域中連接所有供工業(yè)生產(chǎn)、銷售的專用網(wǎng)絡(luò)，而智能化就是在制作機(jī)器人的過程中實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)的自動(dòng)化。而且隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及新理念的傳播，人們加深了對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)制作體系的認(rèn)識(shí)，而這種認(rèn)識(shí)在一定程度上豐富了工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，改變了工業(yè)產(chǎn)品的管理方式，并且在傳統(tǒng)的PLC架構(gòu)上增加了嵌入式工控。但是這種變化主要集中在工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，因?yàn)樨S富了平臺(tái)就能夠真正地將傳統(tǒng)的分散的工業(yè)數(shù)據(jù)變得更加集中化，從而在一定程度上提升工業(yè)制作的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。另外，相關(guān)工作人員在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中加強(qiáng)了大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的應(yīng)用，而這兩種科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用增強(qiáng)了工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)的安全性，為維護(hù)該平臺(tái)提供了相應(yīng)的技術(shù)支持。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涵蓋了工業(yè)傳感器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工控系統(tǒng)、工業(yè)軟件、工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)五大環(huán)節(jié)，其中工業(yè)傳感器不僅是促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最重要的應(yīng)用技術(shù)，而且還是負(fù)責(zé)監(jiān)督工業(yè)產(chǎn)品的制作流程，在工業(yè)傳感器中最重要的應(yīng)用技術(shù)就是能夠符合相應(yīng)封裝、集成標(biāo)準(zhǔn)的芯片技術(shù)。而工業(yè)網(wǎng)絡(luò)作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與其他數(shù)據(jù)信息連通的支撐，通常情況下都是由設(shè)備、部件之間的總線與生產(chǎn)車間、工廠構(gòu)成的。而工控系統(tǒng)的運(yùn)用能夠在一定程度上保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能制作可以符合相應(yīng)的要求。而工業(yè)軟件是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正常運(yùn)行的重要力量。它需要進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、業(yè)務(wù)管理等環(huán)節(jié)才能形成滿足市場需求的工業(yè)軟件。工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為維持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，主要進(jìn)行業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型以及產(chǎn)業(yè)的合作。

2 5G通信系統(tǒng)技術(shù)分析

當(dāng)前，幾乎人人都在談?wù)?G，原因就在于5G首先是一場技術(shù)革命。5G被認(rèn)為是未來關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，是新一代信息技術(shù)的發(fā)展方向。依托高速率、低延時(shí)、大連接，5G技術(shù)有望徹底顛覆全球科技面貌，使人類在物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市和無人駕駛等一系列前沿領(lǐng)域取得突破，這些技術(shù)突破能極大改善人們的工作和生活。與此同時(shí)，5G也是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。從消費(fèi)到產(chǎn)業(yè)，從人與人的連接到物與物的互聯(lián)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，5G的重要作用不言而喻。一定程度上，網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和速度決定著數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和速度。

5G能夠快速地發(fā)展起來應(yīng)該讓通信服務(wù)來適應(yīng)消費(fèi)者，而不是讓消費(fèi)者來適應(yīng)通信服務(wù)。而且5G將會(huì)在未來增強(qiáng)社會(huì)之間的聯(lián)系，使人們獲取信息不再具有一定的局限性，每個(gè)人都可以隨意的傳播自己已知的信息，所以發(fā)展5G的過程中不可能運(yùn)用一個(gè)應(yīng)用范圍非常廣但是比較單一的技術(shù)來代替無線接入技術(shù)，應(yīng)該采用一個(gè)不僅能夠有效地將我國當(dāng)前研發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行整合，而且還能夠具有一定挑戰(zhàn)性的新設(shè)計(jì)，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠?qū)崿F(xiàn)5G系統(tǒng)的多樣化、個(gè)性化等等。

未來5G通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將會(huì)朝著更強(qiáng)大的移動(dòng)寬帶、通過開放接口引進(jìn)更多的5G創(chuàng)新、制定獨(dú)立組網(wǎng)（SA）計(jì)劃。因此，在未來中小型公司可以通過構(gòu)建開放式無線接入網(wǎng)絡(luò)（O-RAN）來發(fā)展中國的市場，給中國市場帶來更加新鮮的活力。但是由于開放式無線接入網(wǎng)絡(luò)需要利用大量的芯片來構(gòu)建多種類型的設(shè)備，當(dāng)然，這與開放的RAN接口連接構(gòu)建模塊使其能夠創(chuàng)設(shè)出更多優(yōu)質(zhì)的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是相同的，所以該網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展必然會(huì)在一定程度上催生出更多、更好地創(chuàng)新型服務(wù)。

云計(jì)算是一種相對抽象的概念服務(wù)模型，它是由三大服務(wù)模式構(gòu)成的，即軟件、平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施。而不同的云服務(wù)模式都可以通過網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)運(yùn)行的方式將相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到互聯(lián)網(wǎng)上，從而使廣大群眾能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的通信設(shè)備來傳統(tǒng)信息。而在此過程中運(yùn)用的基礎(chǔ)設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬信息的服務(wù)，而且還能夠衍生出不同的應(yīng)用場景。同時(shí)也可以將內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存到云端，從而使服務(wù)者在擴(kuò)充業(yè)務(wù)的過程中，只需要共享、分布以及虛擬化的組網(wǎng)、計(jì)算等等就可以快速地獲得安全、便宜的數(shù)據(jù)信息。因此，移動(dòng)云計(jì)算能夠比較靈活、安全的實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)?，F(xiàn)階段，移動(dòng)云計(jì)算已經(jīng)成為了5G系統(tǒng)的核心技術(shù)。

另外，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)不僅拓寬了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍，而且還增強(qiáng)了各種應(yīng)用設(shè)備的連接能力，從而在一定程度上提升了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的性能，促進(jìn)了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。例如監(jiān)控設(shè)備、物流、商業(yè)支持等等不同場景網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。在新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)支持下，使數(shù)據(jù)信息能夠在不同應(yīng)用背景下實(shí)現(xiàn)共享的目的以及多平臺(tái)、多場景、互操作、多技術(shù)的要求，最終實(shí)現(xiàn)不同功能、類型的通信設(shè)備能夠在不同應(yīng)用范圍、領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)可以持續(xù)進(jìn)行訪問的互聯(lián)互通。因此，在未來物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不僅能夠在一定程度上豐富5G的應(yīng)用和服務(wù)范圍，而且還能夠?qū)⒐I(yè)互聯(lián)網(wǎng)與5G完美地整合在一起，從而豐富工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G。

5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始發(fā)展，逐步會(huì)成為移動(dòng)的互聯(lián)網(wǎng)，成為能夠有效地整合通信系統(tǒng)和通信技術(shù)應(yīng)用的應(yīng)用平臺(tái)，但是當(dāng)前我們對5G的了解只停留在相應(yīng)的概念上。我們認(rèn)為，5G應(yīng)用不僅能夠徹底地改變我們生活、學(xué)習(xí)、娛樂、工作的方式，而且還能夠在一定程度上引領(lǐng)我國的生產(chǎn)模式和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。但是我們并不了解5G的應(yīng)用需要一個(gè)非常重要的技術(shù)，而這一技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠?yàn)?G提供更加全面、海量的數(shù)據(jù)信息，而且還能具有低能耗、低延時(shí)的智能連接功能，從而使5G成為一個(gè)互聯(lián)互通、不同類型的網(wǎng)絡(luò)，然后能夠共同支撐系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，5G可以支持觀看視頻、音頻、在線狀態(tài)、導(dǎo)航服務(wù)、電子商務(wù)等等個(gè)性化、多樣化的服務(wù)。

3 5G對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的影響

5G能夠不僅具有有線通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，而且還具有無線通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，所以在現(xiàn)階段相對比較開放的環(huán)境中必然會(huì)在一定程度上拓寬工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍。其實(shí)5G最大的驗(yàn)證就是能夠?qū)崿F(xiàn)通信的移動(dòng)、服務(wù)的多樣化和個(gè)性化以及鏈接的廣闊化，這些特征不僅可以運(yùn)用通信方式將任何事物之間有效地連接起來，而且還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控、管制，從而使人與人之間的信息數(shù)據(jù)交流更加便利、快速、安全、準(zhǔn)確。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)將互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來的生態(tài)體系，它可以進(jìn)行個(gè)性化、多樣化的服務(wù)，所以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍和發(fā)展范圍較廣、涉及的內(nèi)容較多，有的甚至可以超過人們的想象。而且隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用必然會(huì)促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。例如，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的應(yīng)用不僅提升了相關(guān)工作人員對處理信息數(shù)據(jù)的能力和范圍，而且還完美地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)設(shè)備和工業(yè)軟件的有效整合。但是根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展軌跡就可以看出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展一直局限在制作業(yè)上，這主要是因?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)一直在應(yīng)用在工業(yè)大數(shù)據(jù)，云計(jì)算一直使用的是公有云和私有云。因此，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該加強(qiáng)與5G系統(tǒng)的聯(lián)系，因?yàn)橹挥羞@樣才能夠擺脫工業(yè)的束縛。

4 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對工業(yè)產(chǎn)品的需求不斷朝著個(gè)性化、多樣化、人性化的方向發(fā)展，所以相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和5G之間的聯(lián)系，從而使人與人、人與物、物與物之間的信息交流和相應(yīng)的操作更加安全、可靠、快速，最終成為一個(gè)可以動(dòng)態(tài)變化的工業(yè)生態(tài)模式。