5G 技術在工業互聯網領域的應用研究

支敏慧

（中移（蘇州）軟件技術有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 工業互聯網的基本概述

實際上，工業互聯網的宏大的、與現實脫離的愿景并不是在某一瞬間提出來的，它的基本雛形就是在原始的制造業中融入了現代化的互聯網技術，同時，部署了多種形式的輔助生產系統，進而形成統一形式的反饋系統，促使工業化生產變得更加可控，大大減少了不合格率。在通信技術和工業技術同時提升的環境中，工業互聯網的基本概念變得日漸清晰化，工業互聯網在大數據技術、邊緣計算技術等全新一代的技術支持下逐漸邁向了智能化的發展道路[1]。

工業互聯網新一波的技術浪潮推動著工業化企業向著數字化、智能化以及網絡化的方向轉型。數字化技術促使工業化的企業生產與經驗主義相脫離，再對生產系統和管理系統進行充分的利用，進而使人、物以及業務中的各種數字信息能夠進行自動化的搜集和儲存，完全體現出了以人為本的企業發展方向，此種技術的應用不但可以大大減輕作業人員的工作量，同時還能提升各項數據的精準性。

網絡化技術被稱之為工業互聯網的神經系統，企業發展的信息流和控制流都不能離開穩定且高速的網絡。站在社會層面上來講，網絡化促使工業互聯網能夠更好的融入到現代化的移動互聯網中，將不同階段的企業進行無縫式的連接，當自身的發展需求發生改變時，可以及時的告知上游和下游的電子商務，進而幫助企業收集多元化以及定制化的產品需求，從而使完整的生產消費鏈具有一定的透明化特點。智能化技術在現代化的制造業的生產管理中具有一定的支撐作用，是企業提升產品質量和產品生產效率、降低生產成本提高經濟規模的重要方式。

2 5G 技術的分析

2.1 軟件工程網絡（SDN）

軟件工程網絡的英文縮寫被命名為SDN，其主要是利用創新形式下網絡架構，促使網絡設備的數據轉發面板與控制面板上的基本操作和功能能夠形成一個獨立的個體，從而達到控制流量的作用，讓控制設備與不同形式的應用層面之間形成互補干擾的獨立體，這樣就可以大大降低網絡維修的難度，并且對不同形式的需求還具有一定的滿足作用。

2.2 網絡功能虛擬化（NFV）

網絡功能虛擬化，英文簡稱NFV，其實我們從名稱中就可以很清晰的了解到，其主要是利用虛擬化的設備和手段來取代傳統形式中專業化的硬件設備的作用，此形式可以讓網絡資源隨著客戶實際需求量的轉變而轉變，從而將硬件設備中的損失降到最低。

2.3 非正交多址接入（NOMA）

非正交多址接入主要在 1G 到4G 技術的時代中得到了大范圍的應用，其工作的主要形式就是利用基站來同時滿足多個用戶的通信需求，便捷性是其在應用中最明顯的特點。

2.4 內容分布網絡（CDN）

內容分布網絡的作用主要在網絡發生擁堵的狀態下發揮出來，如，它能夠在同一個網絡中同時建立起多個緩存服務器，以此來達到網絡信息傳遞的穩定性和高效性。

2.5 大規模天線技術（MMW Communication）

大規模天線技術它的主要作用就是在簡單的基站中建立起多天線陣列，以此來更好的彌補5G 技術中收發面小的缺點，該技術不但可以對空間進行充分的利用，同時還能降低或避免各天線之間的相互干擾。

3 5G 技術在工業互聯網領域的應用

5G 技術通過低延遲、高傳速以及超大寬帶的優點發展成為未來多樣化的應用場景的網絡基礎。工業互聯網的發展在中國屬于初期階段，但令人慶幸的是其正好遇見了5G 的熱潮，5G 技術對工業互聯網的發展具有巨大的推動作用，在5G 技術不斷成熟的過程中，工業互聯網的品質將會更上一層。5G 技術在工業互聯網中的應用主要表現在以下幾個方面：

3.1 5G 高速網絡在工業互聯網領域的應用

超低延遲、超大帶寬、超高速率是目前5G 技術公認的特點，5G 技術的快速發展將會推動工業互聯網盡快融入到社會移動互聯網的發展中。工業互聯網的使用讓企業的生產車間變得更加智能化，同時也提高了對設備精準度的生產要求，大大降低了產品生產的不良率。其實誤差是由多種因素所引起的，單從網絡層面上來分析，5G 技術的高穩定性、低延遲性特點大大保障了設備生產的精準度。

3.2 5G 無線環境在工業互聯網領域的應用

在目前的工業互聯網的建設和應用中，為了更進一步的提高網絡的質量和穩定性，減少外界因素干擾，通常情況下都使用無線網絡連接、有線網絡連接等技術，但這些技術都普遍存在延時長、環境受限以及干擾因素較多等缺點。然而5G 技術的應用可以大大降低企業生產因布線帶來的施工、維修等成本，再加上制造業生產車間內的設備種類比較繁多，在工業互聯網應用的環境下對設備之間的信息交互能力具有一定的要求，不可能通過線路將全部的生產設備連接在一起，由此可以看出，未來時間內的工廠生產設備全部都是由工人利用網絡技術進行遠程控制和操作，并且無線化是企業發展和生產的必然趨勢。

3.3 萬物互聯在工業互聯網領域的應用

現階段，國內的制造業中仍存在很多不具備通信能力的生產設備，工業互聯網的應用不但要將這些機械設備進行智能化，完成物與物連接的生產目的，同時還要利用5G 技術實現車間工人、生產設備以及生產系統的信息交互。由美國一家咨詢機構的預測，2020年物與物之間連接的信息量是人與人之間相互通信量的三十倍。未來消費者可以在自己的智能設備上觀賞到自己所感興趣產品的制作全過程，并且還有參與其中的可能性，萬物互聯技術促使工業互聯網和移動互聯網進行了密切的聯系，其作用不僅提升了外界信息對企業生產的使用價值，同時對工業互聯網的全新形式的發展場景具有一定的推動作用。

3.4 軟件工程網絡在工業互聯網領域的應用

工業互聯網的誕生和使用不是只針對某一家企業進行內部優化連接，而是將社會中整個制造行業都連接在一起，為其提供信息交流的平臺，降低企業之間惡性競爭的概率，減少企業供應鏈成本，讓制造行業的整體水平邁上更高的臺階。目前情況下，網絡標準比較多，即便是一家企業，在信息高效互通上也很難實現一致性。不同結構的網絡形式大大增加了工業互聯網部署的成本和難度，軟件工程網絡的應用進一步提升了工業互聯網的通信效率，為設備的操作人員提供了便捷。轉發面與控制面的相互獨立使得網絡設備與應用層之間是不可見的，不需要對不同的機械設備進行專業化的調配，只要在應用軟件中進行統一的配置就可以完成。

3.5 網絡功能虛擬化在工業互聯網領域的應用

網絡功能虛擬化通過標準化的服務器，就能將傳統專用網絡設備的使用功能變成了現實，完全擺脫了專業化硬件資源的局限性，通過對標準設備的應用不但可以減少硬件的使用成本，同時對工業互聯網的順利建設具有一定的有利作用。另外，網絡功能虛擬化在思想上對工業互聯網的軟件定義進行全新的突破。

4 結束語

綜上所述，工業互聯網的應用對制造業的轉型和升級具有一定的推動作用，然而5G 技術以其特有的優勢和性能在工業互聯網領域中得到了廣泛的應用。5G 全系列技術成為工業互聯網的最佳選擇，軟件工程網絡、網絡功能虛擬化等技術不但降低了工業互聯網成本，并且對其的應用效率也具有一定的推進作用。