如何讓5G更好地為工業網際網路服務？
小型工業專用5G網路在歐洲引起了大家的興趣，據媒體報道，寶馬、大眾等汽車製造商向德國BNA(聯邦網路局，掌握德國的頻譜)表示，他們有興趣自己建設並運營本地5G網路，不僅用於無人駕駛，還會用於工廠的生產製造。如果說德國企業對5G表現的激進是由於製造業發達、運營商網路升級遲緩的不相匹配產生;而中國則是另一番景象——運營商的5G部署節奏不斷加快，但卻為5G應用場景、商用模式不清晰而苦惱。
八成以上的工業裝置尚未聯網
資料採集是工業網際網路平臺的基礎，工業網際網路平臺首先要解決的問題是連線工業中的人、機器裝置和業務系統。但是裝置連線在工業現場並不是一件容易的事情。
賽迪智庫資訊化中心工業網際網路研究室主任袁曉慶對《中國電子報》表示，當前，我國規模以上工業企業裡，80%以上的機器裝置都是沒有聯網、不會說話的“啞”裝置，只有20%的裝置聯了網、會說話，但是這些裝置遵循不同的通訊協議，存在嚴重的“語言障礙”，成為制約工業網際網路平臺建設的“卡脖子”之處。
一方面我國製造業總體水平處於2.0向3.0過渡階段，老舊裝置多、數字化水平低。2017年我國規模以上工業企業生產裝置數字化率為44.8%、數字化裝置聯網率為39.0%，需要通過加裝感測器等方式實現裝置聯網，導致工業網際網路平臺數據採集難、成本高、效率低。
另一方面20%的裝置聯網了，但通訊協議不統一。近30年來，全球各類自動化廠商、研究機構、標準化組織圍繞裝置聯網推出了成百上千種現場匯流排協議、工業乙太網協議和無線協議，協議標準眾多且相對封閉，工業裝置互聯互通難，嚴重製約了裝置上雲，亟須構建能夠相容、轉換多種協議的技術產品體系。
“從工業網際網路角度看，通訊是一個很重要的瓶頸，工業網際網路與傳統網際網路最大的區別是連線裝置，裝置之間的資料通訊對時間要求很高，4G通訊只能滿足一部分工程，對實時要求高的工程就比較困難，同時4G在大量資料的傳輸上也有很多不足之處。”福州大學先進控制技術研究中心主任、福建中海創集團首席專家兼中海創集團研究院院長鄭鬆在接受《中國電子報》記者採訪時說。
但我國工業企業對5G的瞭解顯然還不夠深入。“我們現在只是通過媒體知道5G的特點，從這些特點來看對工業網際網路是一個福音，5G可以傳輸更多的資料、速度比4G快100倍、連線數也可以更多，這使工業網際網路的路能夠更好走。”
5G三類場景將對工業網際網路全覆蓋
如何使更多的工業企業認識5G的優勢?
今年6月份，工信部在《工業網際網路發展行動計劃(2018-2020年)》中提出，組織資訊通訊企業通過改造已有網路、建設新型網路等方式，建設低時延、高頻寬、廣覆蓋、可定製的工業網際網路企業外網路。建設一批基於5G、窄帶物聯網(NB-IoT)、軟體定義網路(SDN)、網路虛擬化(NFV)等新技術的測試床。
從這個計劃來看，5G在工廠的應用將先從企業外網開始，其實這也與當前工業網際網路的需求相符合。
鄭鬆說，目前中海創集團研究院做了兩個測試床，兩個測試床最大的特點是實現了異構裝置的整合。“我們把有代表性的不同廠家的控制器放在一張測試床中，通過我們開發的通用閘道器產品，連線不同的控制裝置，意味著通用閘道器可以和不同的裝置通訊，獲取它們的資料，通過通用閘道器使裝置可以互聯互通。”鄭鬆說，“在通用閘道器上我們還部署了邊緣計算環境，利用邊緣計算環境，使不同裝置之間在工廠側能夠實現資料的協同，完成資料的處理、能耗的累加等一般資料處理工作。通用閘道器要上連雲平臺，將資料傳到雲上，這個通道使用的是公眾網際網路。”
儘管目前這個測試床在傳輸上還沒有遇到問題，但為保證工業資料上傳完整，鄭鬆採用了本地大快取來做保護。“公眾網際網路和我們以前在工廠裡的區域網不同，最怕的是斷網，所以我們做了168小時(7天)的快取能力，這犧牲了產品一部分的價效比。”鄭鬆說。
如果5G可以為他開通一個專有通道，在資料傳輸的時實性、完整性、資料吞吐量上能夠達到像做工業控制時採用的區域網一樣的效能，鄭鬆認為，他就不用去考慮工業網際網路平臺在傳輸中遇到的困難了。
對了解5G的電信運營商來說，其實他們可以做得更多。
中國IMT-2020(5G)應用組副組長、CSA TC5移動核心網副組長、中國電信北京研究院網路技術與規劃部標準副總監夏旭對《中國電子報》表示，作為國內國際主流運營商，我們希望能夠充分利用5G帶來的業務靈活性，真正實現全接入制式、全業務範疇的支撐，實現3GPP所定義的5G三類場景對工業網際網路業務場景全覆蓋。
愛立信的“5G商業潛力”調研資料顯示，實時自動化將是5G最大的用例組，到2026年可為電信運營商帶來1010億美元的收入。愛立信與德國Fraunhofer生產技術研究所針對MTU Aero Engines噴氣式發動機部件的生產能力開展了5G用例測試，利用5G毫秒級的低時延能力控制飛機發動機扇葉的打磨工藝，因為航空發動機對高溫、高熱、穩定性、精度以及扇面的整潔度要求都非常高，以前打磨一個合格的渦扇盤需要4個月以上的時間，現在縮短到3至4個月。
5G可解決工業網際網路客戶核心關切
5G如何能夠更好地服務於工業網際網路?一些工業企業提出應該是“工業網際網路+5G”，主導權應該在工業企業。現在發生在德國的正是如此。
夏旭說，國內外的龍頭工業企業都在積極參與5G通訊標準工作，希望能夠更加掌控5G標準制定的路線和走向。對此，全球廣泛的運營商和業界共識是運營商的長板優勢就是通訊服務，應該讓“合適的人做合適的事”。
同時，運營商也應該積極加大與跨行業的工業企業合作，圍繞5G與工業網際網路的關鍵網路技術，積極開展5G工業富終端關鍵技術、效能、形態、互操作及相容性的測試驗證，加快5G晶片和行業終端研發，推動產業具備成熟裝置能力，開展5G與工業網際網路的創新應用及解決方案研發。
我國工業的現代化程度與德國相比是滯後的，這也導致我國工業企業現在的重點、需求與德國企業不同。從我國工業網際網路全域性來看，工業企業中沉睡著大量的聯網和通訊需求。但同時在網路基礎設施、標識體系、工業網際網路平臺的建設等方面，都處於成長期，在大量裝置還沒有上網時，對5G的內發需求還沒有喚醒。
針對工業網際網路平臺，鄭鬆說，測試床在解決工業網際網路的基礎研究上是非常重要的手段，它使工業網際網路軟體、工具成為完整的技術體系，能夠把共性的、抽象的工業場合在測試床中表現出來。鄭鬆告訴記者，明年還會做一個大型的測試床，解決大資料、裝置異構問題，可以為正在討論的很多問題都找到答案，這一測試床會在明年9月結項。但中國明顯在提速，他表示，現在有一種形勢逼人的感覺。
在工業網際網路標識體系上，有機構統計，全世界能夠上網的裝置達到600億臺左右，遠高全球70億人口的人際通訊量。這麼多裝置都上網，需要像郵件地址一樣的標識，以便在工業網路上兩個裝置可以“握手”，工業網際網路的意義也在於此。但將傳統網際網路中IP地址的概念引申到超巨量的裝置中，是否可行還存在疑問。
因此在基礎建設上，5G在工業網際網路中發揮作用很可以需要更長的時間才能夠看到，要想加快程序，就需要工業企業與通訊企業相向而行。
“運營商提供5G極致化的網路聯接是工業網際網路成功的基礎。而其前提則是真正理解工業網際網路客戶的剛需，真正讓5G技術解決工業網際網路客戶的核心關切。”夏旭說。