5G技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的影響

張尚旻，李 勇

（重慶市巴南區(qū)人民政府李家沱街道辦事處綜治中心，重慶 404100）

0 引 言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要指通過應(yīng)用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)環(huán)境的改革，創(chuàng)造一種更加高科技和高技術(shù)型的智能化工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。在我國的傳統(tǒng)工業(yè)市場當(dāng)中，基于無線網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在相關(guān)行業(yè)中有所應(yīng)用，但事實(shí)上由于受到技術(shù)等多方面的限制，其覆蓋面積相對較小，而隨著5G技術(shù)在我國的不斷發(fā)展，其中的多種功能以及優(yōu)勢可以得到更好地發(fā)揮，通過5G技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相互融合促進(jìn)工業(yè)的整體發(fā)展，以多場景促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念的最大化實(shí)現(xiàn)。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，其將數(shù)據(jù)傳輸速度提高至1 Gb/s以上，將數(shù)據(jù)的延時(shí)從20 ms下降到1 ms，以使得整個(gè)信息傳輸及控制場景的應(yīng)用更具有實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展初期是由多種復(fù)雜多樣的設(shè)備與設(shè)施構(gòu)成，通過各個(gè)設(shè)備之間的相互反饋連接完成各個(gè)部件和各個(gè)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，使得整個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)和管理過程中的工作開展更加系統(tǒng)化。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，連接各個(gè)系統(tǒng)部分的途徑十分關(guān)鍵，其可以稱作為數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)部分連接的重要方面。如今，5G社會(huì)的時(shí)代背景下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也朝著更加智能化和高效化的方向有了一定的發(fā)展，通過利用更加先進(jìn)的通信技術(shù)及控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)朝向更加智能化的方向予以創(chuàng)新，這對于我國工業(yè)水平的整體進(jìn)步有著十分重要的意義。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)如圖1所示[1]。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

2 5G技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢

2.1 5G技術(shù)

在智慧交通、智慧城管、智慧醫(yī)療及智慧礦業(yè)等領(lǐng)域，5G技術(shù)已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用。隨著5G技術(shù)的普及和5G基站覆蓋的不斷完善，5G技術(shù)也正在不斷實(shí)現(xiàn)全國的整體覆蓋，這也就意味著隨著5G技術(shù)的應(yīng)用對社會(huì)的工作及人們基本生活的影響將會(huì)變得越來越大。在進(jìn)行5G技術(shù)的研發(fā)過程中經(jīng)常會(huì)實(shí)現(xiàn)對很多重要技術(shù)的應(yīng)用。例如，非正交多址接入技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)用戶的多址交流和通信數(shù)據(jù)的復(fù)用，在一定程度上促使通信工作的開展更加順利。同時(shí)，非正交多址接入技術(shù)可以使信息傳遞的效率以及質(zhì)量有著極大程度上的提升，因此在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)可以提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的整體運(yùn)營質(zhì)量以及信息傳遞效率，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要的幫助作用。

毫米波通信技術(shù)也是5G技術(shù)當(dāng)中的核心技術(shù)，該技術(shù)和光通信技術(shù)相比有著一定的相似性，目前隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展也逐漸趨向于成熟。毫米波通信技術(shù)有著較高的分辨率和抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的環(huán)境下提供更好的數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量，防止數(shù)據(jù)丟失。此外，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)是5G技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軟硬件的分離，使得網(wǎng)絡(luò)上的資源朝向更加標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，有效實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的凈化以及網(wǎng)絡(luò)通信效率的提升[2]。

2.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有著十分強(qiáng)大的優(yōu)勢，尤其在目前5G技術(shù)發(fā)展的背景下，通過應(yīng)用5G技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將更好地發(fā)揮其本質(zhì)的功能，以此促進(jìn)工業(yè)的整體發(fā)展。具體來說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上就是將人、數(shù)據(jù)以及機(jī)器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來對相關(guān)工業(yè)企業(yè)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對有關(guān)的生產(chǎn)問題、管理問題以及業(yè)務(wù)問題進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析，智能化地判斷問題所在的區(qū)域，以此來更高效、更有針對性地幫助企業(yè)合理改進(jìn)工業(yè)發(fā)展過程中所遇到的問題，極大提升整體工業(yè)生產(chǎn)過程中的工作效率，還會(huì)降低其管理以及工作開展過程當(dāng)中的整體用人成本、時(shí)間成本以及工具使用成本等，對于提升企業(yè)的整體生產(chǎn)力以及企業(yè)自身在相關(guān)行業(yè)的核心競爭力都有著十分重要的幫助。

目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了一定程度上的發(fā)展，但在之前由于受到相關(guān)技術(shù)的限制，導(dǎo)致覆蓋面相對較小。而隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的自身優(yōu)勢將會(huì)得到更大程度的展現(xiàn)。例如，通過數(shù)據(jù)上傳App和計(jì)算機(jī)所分析出來的工業(yè)結(jié)果，將數(shù)據(jù)儲存在云端，這樣可以使得整個(gè)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)變得更加智能化和高效化。

在各個(gè)設(shè)備的控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的過程中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際計(jì)算機(jī)終端在其中扮演著極為核心的作用，其自身的計(jì)算能力和存儲能力都相對較高，企業(yè)需要消耗一定的成本。但事實(shí)上，隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，其所帶來的效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其自身所消耗的成本，因此工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展是基本趨勢，也是十分重要且十分關(guān)鍵的工業(yè)化發(fā)展方向[3]

3 5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用有著十分巨大的優(yōu)勢，具體來說主要包含以下幾個(gè)方面。第一，5G技術(shù)可以通過利用計(jì)算機(jī)終端將生產(chǎn)過程中的信息和數(shù)據(jù)上傳到云端，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析。信息的處理和數(shù)據(jù)的計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程中多種信息與數(shù)據(jù)的監(jiān)督以及更加全面化地把握，使得相關(guān)數(shù)據(jù)更加明確，能夠依托計(jì)算機(jī)及相關(guān)程序進(jìn)行精準(zhǔn)化管理，更大程度上幫助相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理工作。第二，相關(guān)的數(shù)據(jù)與信息通過計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行一定的處理之后，5G技術(shù)可以對多頻道和多種類的信息進(jìn)行一定程度的反饋，這一過程隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展將會(huì)變得越來越快，極大程度上減少了信息反饋過程中的時(shí)延，實(shí)現(xiàn)了更加高效精準(zhǔn)化的控制。

除此之外，進(jìn)行5G技術(shù)的應(yīng)用過程中可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的以下幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)應(yīng)用。第一，可以通過應(yīng)用5G技術(shù)對相關(guān)廠區(qū)內(nèi)部的寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一定程度上的優(yōu)化。因?yàn)獒槍τ谝恍?shí)際的工業(yè)生產(chǎn)工作來說，其對畫面的清晰度有著更高的要求，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)受網(wǎng)絡(luò)速度等因素的影響，使得一些超清或者藍(lán)光等畫質(zhì)的視頻影像不能夠完全保真地傳輸?shù)奖O(jiān)控器終端，影響實(shí)際的生產(chǎn)監(jiān)察以及相關(guān)的生產(chǎn)分析工作。而5G技術(shù)自身地網(wǎng)速十分之快，相關(guān)畫面信息可以更加高質(zhì)量、高清晰度地傳遞給監(jiān)控終端，以對實(shí)際的生產(chǎn)工作有著更加及時(shí)且清晰的監(jiān)督管理與分析。第二，利用5G技術(shù)的時(shí)延低特性。在諸多的工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，一些高科技技術(shù)以及相關(guān)的操作設(shè)備對于時(shí)延有著十分嚴(yán)格的要求，一旦時(shí)延過高，那么相關(guān)的一些高科技技術(shù)就不能夠得到很好得完成。當(dāng)前盛行的自動(dòng)駕駛技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都對網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延有著較高的要求，除此之外遠(yuǎn)程醫(yī)療也對時(shí)延有著較高的要求，時(shí)延越低遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸速度將會(huì)越高，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的操作同步，極大程度上促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。第三，5G技術(shù)大規(guī)模的數(shù)據(jù)連接應(yīng)用。因?yàn)閷τ诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)來說，其工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)量十分龐大，同時(shí)數(shù)據(jù)接口也較多，因此實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)連接是確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能夠得以有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。例如，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)以及物三者之間的相互連接就需要多個(gè)數(shù)據(jù)端口以及大規(guī)模的數(shù)據(jù)連接操作，要想保證整個(gè)操作過程中的精準(zhǔn)性、高效性以及便捷性，就必須通過利用5G技術(shù)來達(dá)到相關(guān)的目的。圖2為5G通信技術(shù)在無線監(jiān)視中的應(yīng)用圖解[4]。

圖2 5G技術(shù)遠(yuǎn)程操控

4 5G技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的影響分析

隨著5G技術(shù)在我國的不斷普及，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中已經(jīng)有了極大程度上的推廣。隨著5G技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，可以明顯看到它有著極強(qiáng)的優(yōu)勢，在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都有了非常巨大的體現(xiàn)。5G技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中是行業(yè)發(fā)展的必然要求，也是技術(shù)發(fā)展的必然方向。5G技術(shù)自身的優(yōu)勢十分巨大，有著超高的帶寬、多種類的連接方式以及較低的時(shí)延，這在極大程度上滿足了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于網(wǎng)絡(luò)的基本要求，也就意味著5G技術(shù)對于我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著十分關(guān)鍵的影響，是促進(jìn)我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)朝向更加智能化和高效化發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)，可以提高相關(guān)行業(yè)整體生產(chǎn)效率，同時(shí)對于進(jìn)一步提升社會(huì)的生產(chǎn)效率有著十分關(guān)鍵的影響。下面將針對5G技術(shù)對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的具體影響進(jìn)行分析。

4.1 移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)中十分關(guān)鍵的技術(shù)，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中有了極大范圍的應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算方面實(shí)現(xiàn)更為新型高效的網(wǎng)絡(luò)框架創(chuàng)立，讓一些行業(yè)中對于低時(shí)延要求較高的用戶能夠有著很好的應(yīng)用。

4.2 高速率和低延時(shí)對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

5G技術(shù)的高速率和低時(shí)延可以是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著十分巨大的技術(shù)性提高，還可以提高智能化程度。例如，針對于化工行業(yè)來說，其危險(xiǎn)性較高也有著十分高的技術(shù)要求，合理實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以在一定程度上降低實(shí)際生產(chǎn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)更加智能化和自動(dòng)化的技術(shù)操作。而在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)模式下，該項(xiàng)要求一般來說達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，而隨著5G技術(shù)的應(yīng)用，其自身的高速率和低時(shí)延特征將會(huì)極大程度上滿足這方面的需求。例如，在實(shí)際的化工廠中，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋對廠區(qū)安裝能夠接收5G網(wǎng)絡(luò)的一些傳感器及攝像設(shè)備，這樣可以使得相關(guān)技術(shù)人員通過監(jiān)控裝置即可實(shí)現(xiàn)對實(shí)際生產(chǎn)車間生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)參數(shù)等數(shù)據(jù)的監(jiān)督檢查[5]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的影響

網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中可以極大程度上發(fā)揮出5G技術(shù)自身的優(yōu)勢，具體來說，通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可以使得相關(guān)的工業(yè)企業(yè)在同等數(shù)量和同等水平的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的分離，將其分離成為多種類和多數(shù)量的虛擬端，以此讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來滿足實(shí)業(yè)的企業(yè)生產(chǎn)需求。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的虛擬化和流程化有著更大程度的發(fā)展，極大程度減少了企業(yè)當(dāng)中在網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備上投入的成本。這也就意味著隨著5G技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用，企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)工作將會(huì)有著極大程度上的智能化及高效化提高。在系統(tǒng)中應(yīng)用切片技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)之間不產(chǎn)生影響，以同等的速率實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸，滿足了基本的生產(chǎn)要求，對提高企業(yè)的整體生產(chǎn)效率有著十分關(guān)鍵的作用[6-10]。

5 結(jié) 論

隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，對我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生了極大程度上的影響。5G技術(shù)的應(yīng)用有著極大的優(yōu)勢，可以使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心優(yōu)勢得到更大程度上的發(fā)揮，促進(jìn)我國相關(guān)工業(yè)行業(yè)的智能化和高效化發(fā)展，對于實(shí)現(xiàn)相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)效率的提升和促進(jìn)我國工業(yè)化水平的提高有著十分重要的意義。