未来的智能工厂将会被私有5G和边缘计算统治

Posted 2020-12-01 bm97

如今，在高密度区域使用4G网络面临的最大挑战之一是，它需要在一个平方公里内支持7万个以下设备。5G是蜂窝创新的最新周期，旨在处理如此大量的连接设备，并且仍在扩展其速度和响应能力。

5G不再是流行语，而是企业和消费者增长之门的现实。它带来了从集中式行业向分散式行业的转变。

在2019年初，总部位于芝加哥的拉什大学医学中心决定着手大规模安装5G。根据该医院首席企业架构师杰里米·马鲁特（Jeremy Marut）的一份声明，该医院还开始着手建造一座11层的大型门诊大楼。他说：“那栋建筑将成为未来的建筑或未来的医院。”

根据该项目，整个拉什医院将被数字化，其所有服务将被发送到云中。为了实现这一目标，医院已经在边缘计算和5G方面进行了大量投资。

为什么行业对5G感兴趣？

4G即将超过极限，到2025年，预计将有超过750亿个IoT设备和机器，它们生成的数据量不是TB级，而是数千PB。4G不再能够提供捕获，分析和传输这些海量数据流的能力，尤其是在大型工厂和城市中。

第五代移动宽带技术5G被视为关键创新，可支持诸如智能城市，智能工厂，物联网行业等更多使用案例。其他示例可在企业和SMB中找到。5G的巨大优势将为企业赋能，例如更快的速度，更广泛的覆盖范围，更高的安全性等等。

当然，5G的超低延迟和安全性将为消费级提供无缝的基于云的服务，但是这些相同的优势将把该行业提升到一个全新的水平。

从机械化，电气化，数字化到现在的无线连接，多年来，该行业一直在发展，这被称为“ 工业4.0”。后者将催生出充满设备上处理和传感，自主机器人，边缘计算服务等的智能工厂。

为了能够支持从智能工厂中生成的大量智能数据，这些数据很可能会发送到云原生或容器化的应用程序中，因此该行业将需要依靠私有的高速连接。私有5G是一个新概念。这将是我们今天所知道的一种无线局域网，但是允许成千上万的设备以超低的延迟速度，高速移动并遍及整个区域。

5G和边缘计算，推动智能工厂

三星电子美国公司（SEA）和三星奥斯汀半导体公司（SAS）与AT＆T合作，在得克萨斯州奥斯汀创建了美国第一个以制造业为重点的5G“ 创新区 ”。首次创建“智能工厂”的尝试是严格针对制造业设计的，具有安全性，安全性和操作性能。这个新的“区域”将帮助您立即洞悉如何实现智能装配，并改善制造业务。

三星Austin半导体等制造工厂所需的容量和吞吐量水平只能通过大容量布线来实现。

但是工厂需要某种程度的自组织，这要归功于互连性和互操作性。所有这些功能都是通过封装技术实现的，这些技术包括AI，AR，云，自动化，私有5G和边缘计算。该设施将无线宽带5G纳入本地方程式和边缘计算，可以消除连线，增加收集数据的容量并以近乎实时的方式处理数据。

为了实现自主智能工厂（工业4.0），将需要完整的私有5G性能和设施上的边缘计算堆栈。

面向工业4.0的私有5G挑战

在任何技术中，都没有万能的。每10个制造商中就有6个承认他们在实现工业4.0计划方面进展甚微。主要原因之一是缺乏对特定技术的了解，这些知识无法促进这一计划。

私有5G是可以为工业4.0创新和智能工厂打开大门的关键技术之一。

显而易见，5G的主要目标是克服4G当前的局限性。尽管5G方面有很多研究和开发，但在私有5G方面仍然存在一些关键困难。主要挑战是：

1. 频谱分配。
2. 网络设计，构建和部署。
3. 建造成本。

与专用4G / LTE（CBRS）相对，后者分配了3.5 GHz频谱的一部分供市民使用。如今，私有5G的主要挑战之一是此类许可或非许可频谱的可用性。尽管5G有一个频谱，但它需要政府和提供商的大量支持，但与4G一样，目前还没有CBRS。

但是，企业和工业4.0领导者仍然可以从许可的私有5G中受益，并且有可能以一定价格从提供商那里获得频谱的一部分。另一个挑战是，私有5G可能需要高专业技能来设计，构建和部署这些网络。

由于法规仍在阻碍5G的实施，在某些国家/地区部署5G网络似乎是一个挑战。该技术还需要一种不便宜的新型基础设施。5G需要大量的小型基站来解决设备的规模和速度问题，这反过来又暗示了巨大的成本隐患。

从边缘计算和私有5G开始？

诸如制造业之类的设施很可能会率先采用私有5G。但这些工厂将需要某种类型的边缘计算本地，是否远程监控，数据存储处理，或cobots（协作机器人）。

请记住，边缘计算的主要思想是使数据处理更接近网络边缘。它将智能移到需要的地方，更靠近应用程序，设备和客户端。

边缘计算被认为是帮助降低延迟的关键技术之一。边缘设备需要网络可用性，尤其是与物联网设备（通常非常靠近）时。优先考虑流量的其他高性能计算机硬件和无线电对于实现5G延迟目标也至关重要。

将这些智能技术置于边缘，再加上与云的超快速私有5G网络连接支持，将为这些工厂带来无限的收益。

哪些网络设备可以实现这一目标？

实现这一目标的设备需要支持实时分析和关键任务物联网自动化。

佰马BMG800边缘计算网关是工业物联网网络设备的一个示例。这是一款坚固耐用的设备，可以承受恶劣的制造环境，采用ARM 架构处理器，用有强大边缘计算能力，丰富的接口，使更多的设备能够接入。兼容协议广、开放包容，平滑接入各种云平台。

5G技术旨在管理更大范围的数据服务，而不是简单的通勤级浏览/流媒体或社交网络。5G本身将满足许多企业和行业需求的高性能和宽带容量。

但是，要使Industry 4.0和智能工厂正常运行，他们不仅需要连接性。他们的本地边缘计算将“帮助”更快地处理数据并降低延迟。它将使应用程序或内容更靠近网络边缘的最终用户，5G +云计算方法将使延迟保持平静。