第五代移動(dòng)通信（5G）是第一個(gè)專門為行業(yè)開發(fā)的無線標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)化如何能從中受益。

使用無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)，無線連接是必不可少的。借助 5G，可以同時(shí)集成大量終端系統(tǒng)。（圖片：庫卡）

為什么自動(dòng)化行業(yè)參與5G很重要？

廣義上講，5G是第一個(gè)從一開始就考慮到工業(yè)用途的無線標(biāo)準(zhǔn)。有兩點(diǎn)有力地促進(jìn)了這種使用，一是5G子范圍eMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）的數(shù)據(jù)帶寬非常高，可達(dá)20Gb/s。

此外，在URLLC（超可靠和低延遲通信）子范圍內(nèi)，傳輸?shù)臅r(shí)間延遲（延遲）極低，低至1毫秒，這幾乎等同于 "實(shí)時(shí) "傳輸。例如，當(dāng)需要傳輸大量的傳感器數(shù)據(jù)，例如來自視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時(shí)，這兩個(gè)因素就會(huì)發(fā)揮作用，而且?guī)缀鯖]有時(shí)間延遲。

邁克爾-瓦格納（圖片：庫卡）

然而，對(duì)于庫卡公司系統(tǒng)工程部歐洲、中東和非洲地區(qū)的開發(fā)主管Matthias Paukner來說，第三個(gè)性能特征甚至比上述兩點(diǎn)更重要："從我們作為系統(tǒng)工程師的角度來看，你可以在5G網(wǎng)絡(luò)中容納非常多的同時(shí)參與者，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。" mMTC（大規(guī)模機(jī)器類型通信）子區(qū)域能夠在每平方公里的區(qū)域內(nèi)連接多達(dá)一百萬個(gè)終端。

Matthias Paukner補(bǔ)充說："這一特點(diǎn)為大型設(shè)施提供了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，例如庫卡在汽車制造領(lǐng)域設(shè)計(jì)和實(shí)施的設(shè)施。在那里，我們談?wù)摰氖潜姸嗟臋C(jī)器人和無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)，在這里，5G網(wǎng)絡(luò)中可能的大量用戶是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。"

在制造業(yè)中支持5G的另一點(diǎn)是，從一開始就通過設(shè)計(jì)將高可靠性納入該標(biāo)準(zhǔn)。"庫卡機(jī)器人部門控制技術(shù)主管邁克爾-瓦格納（Michael Wagner）確信："這在其他無線連接中總是有點(diǎn)關(guān)鍵，5G現(xiàn)在將這一點(diǎn)作為核心競(jìng)爭(zhēng)力。

5G 特別適合哪些生產(chǎn)應(yīng)用？

工業(yè) 4.0 的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是更靈活的生產(chǎn)，可以更快速、更輕松地適應(yīng)產(chǎn)品范圍或系統(tǒng)的變化。例如，這將導(dǎo)致用自動(dòng)駕駛汽車取代傳統(tǒng)的裝配線作為運(yùn)輸產(chǎn)品的手段，正如奧迪目前正在測(cè)試的那樣。對(duì)于此類自動(dòng)導(dǎo)引車 (AGV) 或自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)，從邏輯上講，只有無線連接是可能的。這不僅適用于“正?！钡臒o線通信，也適用于關(guān)鍵的“緊急停止功能”，5G 因其速度和可靠性而帶來明顯優(yōu)勢(shì)。

是否所有生產(chǎn)流程都同樣適用于 5G？

據(jù)專家介紹，這里最重要的是要在生產(chǎn)環(huán)境中同時(shí)集成多少個(gè)移動(dòng)和非有線系統(tǒng)?！叭绻W(wǎng)絡(luò)中這些系統(tǒng)的數(shù)量相當(dāng)多，那么在我看來，這是使用 5G 而不是其他無線技術(shù)的明確標(biāo)準(zhǔn)，”Matthias Paukner 說。

在 5G 中，由于載波頻率的原因，只能使用相對(duì)較小的無線電小區(qū)。這不會(huì)顯著增加硬件成本嗎？

Matthias Paukner（圖片：庫卡）

不必要！在德國，3.7 至 3.8 GHz 之間的頻段用于私有 5G 網(wǎng)絡(luò)。Michael Wagner 說：“這意味著校園網(wǎng)絡(luò)幾乎正好位于 WiFi 的 2.4 和 5 GHz 兩個(gè)頻段之間，當(dāng)然也具有相同的傳播條件和衰減值，例如通過磚石，然而，這也導(dǎo)致了類似的可能應(yīng)用：就像您必須在生產(chǎn)車間中戰(zhàn)略性地放置多個(gè) WLAN 接入點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)良好的無線電覆蓋一樣，所謂的室內(nèi)無線電接入點(diǎn)也可以分布在 5G 大廳中.“雖然這偏離了具有覆蓋更大區(qū)域的室外天線的移動(dòng)無線電的經(jīng)典理念，但它提供了巨大的優(yōu)勢(shì)。“

5G 的安全性如何？

作為 5G 標(biāo)準(zhǔn)化的一部分，開發(fā)了新的安全措施和概念，以彌補(bǔ)之前 3G 和 4G 標(biāo)準(zhǔn)中的安全漏洞，并為靈活和動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)引入安全機(jī)制，VDMA 在其關(guān)于該主題的指南中強(qiáng)調(diào)（見框）。Kuka 專家 Paukner 看到了另一個(gè)重要的觀點(diǎn)，尤其是與 WLAN 相比：“從安全的角度來看，我認(rèn)為 5G 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于，你在校園網(wǎng)絡(luò)的專用頻段上，而你沒有使用普通的 SIM 卡。”

5G 會(huì)取代行業(yè)中的所有其他無線技術(shù)嗎？

可能不是。Michael Wagner 認(rèn)為新技術(shù)與其說是替代品，不如說是對(duì)其他無線標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充：“一方面，5G 對(duì)用戶來說是一項(xiàng)相關(guān)投資。另一方面，其他無線電標(biāo)準(zhǔn)的功能也將得到改善”。他期待共存，他的同事 Paukner 也是如此：“從植物制造商的角度來看，我們看到了 5G 帶來的額外機(jī)會(huì)?！弊鳛橐粋€(gè)例子，他列舉了一種可能更快、更容易集成新傳感器的方法，例如，這可能會(huì)導(dǎo)致更靈活的生產(chǎn)?！暗紫任覀儽仨氉屑?xì)檢查并給我們的客戶反饋。”

想要進(jìn)入 5G 生產(chǎn)主題的用戶公司必須考慮什么？

對(duì)于 Kuka 專家來說，可用性問題是這方面最重要的問題——無論是關(guān)于 5G 設(shè)備還是關(guān)于軟件的狀態(tài)。Matthias Paukner：“作為系統(tǒng)制造商，我們依賴于擁有盡可能多的系統(tǒng)組件，這些組件已經(jīng)‘講’5G?！敝С?5G 的組件范圍越大，就越容易在系統(tǒng)中映射 5G 的典型功能。

關(guān)于軟件的另一個(gè)重點(diǎn)是 5G 基礎(chǔ)設(shè)施的可用發(fā)布狀態(tài)?！澳壳皩?shí)施的是哪個(gè)版本，相關(guān)功能是否滿足我的要求？檢查那是我的在我看來，這是最重要的一點(diǎn)之一”，Michael Wagner 說。

在您自己的德國工廠內(nèi)建立私有 5G 網(wǎng)絡(luò)是否難以獲得批準(zhǔn)？

自 2019 年 11 月以來，聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局一直在為所謂的“校園網(wǎng)絡(luò)”提供移動(dòng)無線電頻率。相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)?G網(wǎng)絡(luò)的獎(jiǎng)勵(lì)條件評(píng)價(jià)為非常積極。Kuka 專家的觀點(diǎn)是：“聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)局在這里簡(jiǎn)化了審批流程。你真的必須積極地強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，”邁克爾瓦格納說。只能建議任何有興趣的公司走這條路。

專家們有哪些具體的入門技巧？

作為第一步，Wagner 和 Paukner 建議希望處理該主題的公司分析潛在最終用戶的數(shù)量。還必須澄清，例如，應(yīng)用程序是否也必須跨工廠進(jìn)行。由此可以確定校園網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，可以估計(jì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，并可能需要澄清是否還需要通過公共網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)位置之間傳輸信息。Michael Wagner 解釋說。

第二個(gè)建議是找出當(dāng)前可用的 5G 版本有哪些可能性?！昂芏喙δ苋Q于版本。如果你依賴某些功能，你就依賴于相應(yīng)的版本。Paukner 警告說。

第三，建議從小型測(cè)試網(wǎng)絡(luò)開始，以便最初保持較低的硬件支出?！霸谶@種情況下應(yīng)該您還可以查詢供應(yīng)商規(guī)劃的 5G 設(shè)備產(chǎn)品路線圖，以便能夠在此基礎(chǔ)上規(guī)劃自己產(chǎn)品的時(shí)序和功能。”Paukner 建議道。