2022世界5G大會(huì)于8月9日至12日在黑龍江哈爾濱召開。大會(huì)期間，“5G與工業(yè)振興論壇”成功舉辦，該論壇為探討5G等信息技術(shù)賦能智能制造、助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)搭建了一個(gè)高規(guī)格、高水平的交流平臺(tái)。高通公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)副總裁李儼受邀出席，并發(fā)表了題為《合力打造智慧工廠 推動(dòng)5G應(yīng)用向縱深邁進(jìn)》的主題演講，分享了高通在5G技術(shù)方面針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)垂直領(lǐng)域研究的最新進(jìn)展，以及行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
圖為高通公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)副總裁李儼博士在2022世界5G大會(huì)“5G與工業(yè)振興論壇”上發(fā)表主題演講
如今，5G技術(shù)日益成熟，對(duì)于智能制造發(fā)展而言也愈發(fā)重要。李儼在演講中強(qiáng)調(diào)，5G與工業(yè)是跨行業(yè)融合，能讓5G在行業(yè)中真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵角色，是來自傳統(tǒng)制造業(yè)的專家，而不僅僅是通信行業(yè)的從業(yè)者。通過制造業(yè)的專家掌握了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能技術(shù)，由他們來優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)的全生命周期，5G才能在這一行業(yè)領(lǐng)域里發(fā)揮其重要價(jià)值。因此，未來高通會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持走進(jìn)垂直行業(yè)，分享自己的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，助力中國5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展。
以下為演講實(shí)錄：
大家好，今天很高興能夠來這里跟大家交流如何推動(dòng)5G技術(shù)跟傳統(tǒng)制造業(yè)更加深入地融合，助力打造智慧工廠。
今年是5G在中國落地的第三年，過去這段時(shí)間大家都對(duì)5G寄予厚望，全球范圍內(nèi)都認(rèn)為5G技術(shù)可以深刻地影響傳統(tǒng)的生活方式和生產(chǎn)方式。獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2023年，5G能夠?yàn)槿驇?3.1萬億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，其中很大一部分來自于制造行業(yè)，此外還包括農(nóng)業(yè)、教育、醫(yī)療等方面。
行業(yè)的5G應(yīng)用區(qū)別與我們今天在手機(jī)上刷短視頻、看朋友圈的體驗(yàn)。當(dāng)我們在手機(jī)上去體驗(yàn)5G的時(shí)候，更關(guān)心的是下載速率，是在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能看到這些內(nèi)容。企業(yè)應(yīng)用最重要的特點(diǎn)之一是位置固定，是在幾千平米甚至是幾平方公里的區(qū)域內(nèi)組織生產(chǎn)、制造。例如一些大的港口、體育場館，它們都是區(qū)域性業(yè)務(wù)。在這樣的環(huán)境下，如何利用5G提高服務(wù)，它的出發(fā)點(diǎn)和工作優(yōu)化方向跟基于手機(jī)的5G網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)是不一樣的。因此，針對(duì)5G在行業(yè)里的應(yīng)用，我們提出了5G專網(wǎng)的概念。
我們來看一個(gè)典型的制造業(yè)應(yīng)用案例，在該企業(yè)里要搭建企業(yè)專網(wǎng)，為生產(chǎn)環(huán)節(jié)里的各種生產(chǎn)要素提供服務(wù)，可能包括機(jī)器人、機(jī)械臂的控制，以及自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(AGV)等，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要素在廠房內(nèi)的流動(dòng)，同時(shí)還有一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)質(zhì)量的管控。這些都是在5G進(jìn)入工廠后，很快就能發(fā)揮價(jià)值的一些環(huán)節(jié)。
利用5G技術(shù)和人工智能對(duì)質(zhì)量進(jìn)行管控，可以把工人從這類繁重的工作中解放出來。今天的生產(chǎn)線上有大量的攝像頭，這些攝像頭對(duì)產(chǎn)品的每一個(gè)生產(chǎn)要素和每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行拍照，把拍照結(jié)果送到云端進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到質(zhì)量管控的目的。同時(shí)，我們知道嚴(yán)格的質(zhì)量管控并不僅是對(duì)生產(chǎn)要素本身的管理，更重要的是對(duì)生產(chǎn)的整個(gè)流程進(jìn)行管理，以規(guī)避由于某些人為的不恰當(dāng)操作引發(fā)的生產(chǎn)故障，而對(duì)移動(dòng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控也需要大量的數(shù)據(jù)。
剛才提到了我們在手機(jī)上的5G體驗(yàn)，常常涉及大量視頻的下載，而在生產(chǎn)環(huán)節(jié)里大量的數(shù)據(jù)是在生產(chǎn)線上產(chǎn)生的，這些數(shù)據(jù)需要上傳給中央服務(wù)器和數(shù)據(jù)算力單元來進(jìn)行AI識(shí)別，所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型是不一樣的。傳統(tǒng)的以人為中心的網(wǎng)絡(luò)，并不適合于生產(chǎn)工業(yè)環(huán)節(jié)，因此我們需要為生產(chǎn)工業(yè)單獨(dú)打造網(wǎng)絡(luò)。
要做到這一點(diǎn)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)首先要解決的是頻譜的問題。全球很多國家都開始研究為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)制造規(guī)劃單獨(dú)的頻譜。就像我剛才說的，既然很多企業(yè)應(yīng)用的具體位置是固定的，那么頻譜的使用應(yīng)該是區(qū)域化的，把頻譜授權(quán)在特定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行使用。為此，我們可以看到一些歐洲國家、美國、日本、韓國都分配了3.5 GHz的頻段和一些專有的頻率給企業(yè)，同時(shí)很多國家為了進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，也推出了毫米波頻譜支持本地許可頻率的劃分。我們國內(nèi)也正在進(jìn)行探討，以進(jìn)一步支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
5G技術(shù)提供了一種新的可能，我們可以通過5G NR-U免許可頻譜，進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)部署，也可以跟已授權(quán)的頻段進(jìn)行聯(lián)合使用，提升覆蓋效率。
在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)方面，我們知道在工業(yè)使用中，網(wǎng)絡(luò)是區(qū)域性的專用網(wǎng)絡(luò)，專用網(wǎng)絡(luò)首先要提供足夠的安全性。今天的很多制造型企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性提出了非常嚴(yán)格的要求。一方面，工業(yè)領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性提出了更高的要求，甚至要求達(dá)到6個(gè)9(99.9999%)的可靠性;另一方面，企業(yè)要求一些敏感的制造業(yè)數(shù)據(jù)必須在企業(yè)專有的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生。同時(shí)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也要針對(duì)具體的生產(chǎn)要素進(jìn)行專有優(yōu)化，比如說剛才提到了生產(chǎn)環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)上行為主，企業(yè)需要超低時(shí)延在機(jī)器和生產(chǎn)要素之間實(shí)行嚴(yán)格的同步，這些網(wǎng)絡(luò)要求都要在企業(yè)內(nèi)完成。
要建設(shè)一個(gè)適用于工業(yè)環(huán)境的專用網(wǎng)絡(luò)，有如下幾種方法：一種方法是如今運(yùn)營商做得比較多的，在傳統(tǒng)的公共網(wǎng)絡(luò)里，以網(wǎng)絡(luò)切片的形式形成一些獨(dú)立的相互隔離的資源，把這些資源分配給企業(yè)，使企業(yè)能獲得相對(duì)虛擬的專用網(wǎng)絡(luò)，這是今天大家采用比較多的一種方式。目前，中國已部署5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)超過6000個(gè)。
但有的企業(yè)不希望自己的數(shù)據(jù)出廠，同時(shí)希望網(wǎng)絡(luò)能提供更低時(shí)延和更高的可靠性，因此另外一種方法是將用戶的管理停留在公網(wǎng)，把業(yè)務(wù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)關(guān)下沉到企業(yè)專網(wǎng)，這是一種比較簡單的辦法，可以同時(shí)利用運(yùn)營商提供的網(wǎng)絡(luò)資源，也能把性能進(jìn)行優(yōu)化。
當(dāng)然，很多的企業(yè)更加希望做獨(dú)立部署專網(wǎng)，把所有的網(wǎng)絡(luò)控制、用戶數(shù)據(jù)放到企業(yè)專網(wǎng)內(nèi)，通過一個(gè)獨(dú)立的防火墻與公網(wǎng)隔離開，只有在需要的時(shí)候再跟外網(wǎng)進(jìn)行協(xié)作。要實(shí)現(xiàn)這一部署方式，企業(yè)需要有更大的帶寬、更低時(shí)延，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位，而這一切都需要更大的帶寬頻率資源來支撐。因此毫米波的使用將更加有利于工業(yè)應(yīng)用，毫米波還可以跟傳統(tǒng)的低頻段進(jìn)行捆綁，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)更加可靠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，還能提供更大的帶寬支持行業(yè)應(yīng)用。
推進(jìn)5G深入行業(yè)需要通信人才和制造業(yè)人才共同努力，利用5G來優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的整個(gè)生命周期。過去幾年，行業(yè)做了很多的嘗試，通過世界5G大會(huì)5G應(yīng)用設(shè)計(jì)揭榜賽、工信部“綻放杯”等行業(yè)比賽，積攢了上萬個(gè)優(yōu)秀的案例，我們也看到一些跨行業(yè)的組織機(jī)構(gòu)把通信行業(yè)的專家聚集在一起，總結(jié)優(yōu)秀的項(xiàng)目，形成可復(fù)制的應(yīng)用案例。在國際上，5G產(chǎn)業(yè)與自動(dòng)化聯(lián)盟(5G-ACIA)也從事于5G行業(yè)應(yīng)用案例的設(shè)計(jì)和總結(jié)工作，而高通也通過在全球范圍內(nèi)開展5G企業(yè)專網(wǎng)等應(yīng)用為5G深入行業(yè)做出努力。
行業(yè)應(yīng)用也需要面向本地服務(wù)優(yōu)化的可靠的專用網(wǎng)絡(luò)，而且提出了更多的網(wǎng)絡(luò)要求。5G在Release 16開始針對(duì)行業(yè)進(jìn)行了大量的優(yōu)化，通過引入超高可靠低時(shí)延通信(URLLC)技術(shù)提高可靠性，引入時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)管理，同時(shí)提供5G定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)要素的跟蹤。因此，現(xiàn)在我們可以基于3GPP的Release 16版本進(jìn)行企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
具體案例方面，高通與博世力士樂在德國工廠實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的案例應(yīng)用。高通與博世力士樂聯(lián)合展示了面向時(shí)間同步應(yīng)用的端到端工業(yè)解決方案，演示了超低時(shí)延和時(shí)間同步網(wǎng)絡(luò)支持的自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)，以及在德國分配給本地化授權(quán)許可的3.75GHz 5G企業(yè)專網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)上，定位自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(AGV)。高通為案例實(shí)踐提供了通信設(shè)備的支持，致力于去除整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)里所有的線纜。我們使用了支持多點(diǎn)協(xié)作通信(CoMP)的5G基站來提高可靠性，實(shí)現(xiàn)多連接，同時(shí)支持基于5G的高精度定位，對(duì)物料和生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行跟蹤。這一案例中所使用的6維度的機(jī)械臂，可以對(duì)整個(gè)物料進(jìn)行拍攝與監(jiān)控，數(shù)據(jù)拍攝出來之后上傳給服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控和管理，同時(shí)也可以對(duì)AGV進(jìn)行定位，規(guī)劃它的路徑，保證物料的同步傳輸。
5G進(jìn)入行業(yè)，還需要解決什么樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能真正應(yīng)用在行業(yè)中的問題。傳統(tǒng)的大型、分層的5G基站設(shè)備可能并不適合工業(yè)的部署。因此我們可以利用虛擬化技術(shù)，利用企業(yè)內(nèi)的算力在企業(yè)中部署小型基站，針對(duì)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)本地化的要求，利用本地算力把敏感的流量數(shù)據(jù)送到企業(yè)內(nèi)部的邊緣云，利用邊緣云技術(shù)進(jìn)行AI算力識(shí)別，升級(jí)產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化。
最后我想強(qiáng)調(diào)的是，5G和工業(yè)的融合是跨行業(yè)的融合，這并不意味著通信行業(yè)人才帶著5G技術(shù)去改造傳統(tǒng)的制造業(yè)。能讓5G在行業(yè)中真正發(fā)揮作用的關(guān)鍵角色，是來自傳統(tǒng)制造業(yè)的專家，而不僅僅是通信行業(yè)的從業(yè)者。只有讓制造業(yè)的專家掌握了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能技術(shù)，并由他們來優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)的全生命周期，5G才能在這一行業(yè)領(lǐng)域里發(fā)揮其重要價(jià)值。
而對(duì)于通信行業(yè)來講，我們要做的兩件事：一是盡可能地簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使企業(yè)能像用計(jì)算機(jī)一樣使用5G;另一方面，我們要努力走進(jìn)垂直行業(yè)，把技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)分享給垂直行業(yè)的專家們，使他們更加了解5G技術(shù)，了解5G技術(shù)能給他們帶來的便利，在這個(gè)基礎(chǔ)上他們能夠自發(fā)地優(yōu)化整個(gè)制造業(yè)環(huán)節(jié)，基于此，5G才能給整個(gè)制造業(yè)環(huán)節(jié)帶來更多的效益。
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