【虹科分享】4G和5G的差異知多少？

想獲取更多IIOT干貨？點(diǎn)擊藍(lán)字關(guān)注我們哦～

虹科HMI解決方案

高性能

高防護(hù)

寬溫

★★★★★

1

前言

虹科工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

5G通信網(wǎng)絡(luò)的誕生是工業(yè)界熱切期待的事件。相比此前的幾代通信技術(shù)專注于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，5G將成為首個(gè)為工業(yè)部門打造的主流無線網(wǎng)絡(luò)。而要理解用于工業(yè)領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)的重要性，我們可以從比較4G和5G入手。本文將討論：

• 4G與5G在工業(yè)應(yīng)用方面的比較

• 5G將如何革新工廠車間內(nèi)部的連接并支持工業(yè)4.0商業(yè)模式

• 5G對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的好處

2

4G與5G的重要差異

虹科工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)4.0目標(biāo)要求數(shù)據(jù)交換時(shí)要近乎實(shí)時(shí)。數(shù)據(jù)交換可以是從機(jī)器到機(jī)器或從機(jī)器到云的數(shù)據(jù)傳輸，但確保數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)暮诵氖堑脱舆t和高帶寬的網(wǎng)絡(luò)。

在比較網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)時(shí)，其他需要考慮的因素是工廠的環(huán)境及其位置。工業(yè)環(huán)境指的是具有強(qiáng)筋化墻和工業(yè)過程產(chǎn)生的電磁波。當(dāng)試圖在工業(yè)環(huán)境中使用無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，加固的墻壁和遠(yuǎn)程設(shè)施是阻礙因素之一。

4G網(wǎng)絡(luò)是集中式的，依靠大型桅桿或基站提供無線通信。4G的集中化特性意味著一個(gè)設(shè)施離網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施越遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸過程就越不可靠。4G在長距離和通過加固墻傳輸?shù)脱舆t和高帶寬數(shù)據(jù)方面也遇到了困難。因此，許多設(shè)施還是依賴有線網(wǎng)絡(luò)通信，因?yàn)橛芯€網(wǎng)絡(luò)比4G無線網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定。

開發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)的前提是消除所有與在工廠應(yīng)用中與4G相關(guān)的瓶頸。5G不像4G那樣依賴集中化的基站或基站，相反，5G網(wǎng)絡(luò)是由分散的5G盒或蜂窩基站提供的。這些基站可以安裝在偏遠(yuǎn)地點(diǎn)，由此可以更接近于工業(yè)設(shè)施，且這些基站比普通的4G基站更小，耗電量也少得多，這使得它們更容易安裝。

使用緊湊的蜂窩基站和更分散的基礎(chǔ)設(shè)施，為5G提供了一種更廣泛、成本更低的為偏遠(yuǎn)地區(qū)的設(shè)施提供通信連接的方式。蜂窩基站與工業(yè)區(qū)的距離小也意味著更可靠的無線網(wǎng)絡(luò)接入，這是支持工業(yè)4.0商業(yè)模式所必需的。

3

4G與5G的具體差異

虹科工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

就無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)應(yīng)用而言，比較兩代不同的無線網(wǎng)絡(luò)方案時(shí)，應(yīng)考慮的準(zhǔn)則包括:

No.1最高傳輸速度

這一標(biāo)準(zhǔn)指的是兩種網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)上傳和下載速度以及它們支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?/p>

4G LTE網(wǎng)絡(luò)通常提供大約100～300 mbps的最高傳輸速度，具體取決于工廠車間資產(chǎn)設(shè)備與基站的距離。盡管這個(gè)速度足以支持工業(yè)流程，但與基站的距離和工業(yè)環(huán)境會(huì)影響其可靠性。5G網(wǎng)絡(luò)提供大約10～30 Gbps的傳輸速度，比普通4G網(wǎng)絡(luò)快大約10到20倍。

5G的下載和上傳速度呈指數(shù)級(jí)增長，確保了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性，遠(yuǎn)超過了4G和有線連接。

No.2延遲

互連性取決于數(shù)據(jù)從一個(gè)端點(diǎn)或工業(yè)資產(chǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)端點(diǎn)或工業(yè)資產(chǎn)的速度和可靠性，反之亦然。理想情況下，可靠的網(wǎng)絡(luò)必須保證低延遲。

5G是目前唯一可確保數(shù)據(jù)以接近實(shí)時(shí)的速度傳輸?shù)牡脱舆t網(wǎng)絡(luò)，可支持需要實(shí)時(shí)通信的工業(yè)應(yīng)用。與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的延遲率低4到5倍，從而能夠傳輸大數(shù)據(jù)包。5G 網(wǎng)絡(luò)的超低延遲非常適合實(shí)現(xiàn)依靠大數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)4.0商業(yè)模式。

No.3連接性

這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)在遇到任何延遲或速度和延遲級(jí)別的顯著降低之前可以支持的資產(chǎn)或設(shè)備的數(shù)量。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、智能設(shè)備和HMI在工業(yè)設(shè)施中的應(yīng)用需要能夠支持?jǐn)?shù)千臺(tái)設(shè)備的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。4G網(wǎng)絡(luò)每平方公里能夠支持大約10萬個(gè)設(shè)備，但當(dāng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)延遲問題。5G網(wǎng)絡(luò)將無線提供的連通性擴(kuò)展到每平方公里100萬臺(tái)設(shè)備。

因此，5G提供的連接接入設(shè)備比4G支持的設(shè)備多10倍。隨著越來越多的企業(yè)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0，5G提供的廣泛連接可支持預(yù)計(jì)投入運(yùn)行的數(shù)十億臺(tái)連接設(shè)備。

No.4能耗

工業(yè)運(yùn)行依靠大量電力才能實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行。能源消耗費(fèi)用是平均設(shè)施總生產(chǎn)成本的重要組成部分。一個(gè)更節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)能降低總開銷成本。

與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)傳輸每比特?cái)?shù)據(jù)消耗的能源減少90%。能源消耗大大減少，這使其成為許多工業(yè)設(shè)施打算利用5G網(wǎng)絡(luò)的主要原因之一。能源消耗費(fèi)用的降低將導(dǎo)致生產(chǎn)成本的降低，這使得工業(yè)產(chǎn)品的消費(fèi)者采購成本大大降低。

No.5數(shù)據(jù)量或帶寬

這是指網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)能夠支持的數(shù)據(jù)量。工業(yè)過程產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)集必須可靠地傳輸才能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。

由于數(shù)據(jù)傳輸速度慢，特定工業(yè)領(lǐng)域會(huì)避免使用4G網(wǎng)絡(luò)。很容易想象到，一個(gè)擁有數(shù)百個(gè)工業(yè)設(shè)施和數(shù)千個(gè)資產(chǎn)的區(qū)域，如果依靠集中式的無線網(wǎng)絡(luò)，那數(shù)據(jù)傳輸速率必然會(huì)受到需要其服務(wù)的設(shè)備數(shù)量的影響。而5G網(wǎng)絡(luò)的帶寬是4G網(wǎng)絡(luò)帶寬的1000倍。

4

結(jié)論

虹科工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

附錄-低成本高質(zhì)量HMI-eSMART系列

考慮到非常特定的應(yīng)用程序，我們將eSMART簡化為最基本組件，功能強(qiáng)大，美觀，性價(jià)比極高。

設(shè)備的前部保持了IP66的防護(hù)等級(jí)，并通過了全球低成本行業(yè)所不具備的認(rèn)證，可在最危險(xiǎn)的環(huán)境中使用。配套軟件JMobile的獨(dú)特連接能力（X平臺(tái)內(nèi)的軟件）使eSMART可以與龐大的關(guān)鍵協(xié)議庫以及OPC UA標(biāo)準(zhǔn)和pub /通信子服務(wù)器和客戶端。

虹科--工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

虹科是一家在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IIoT行業(yè)經(jīng)驗(yàn)超過3年的高科技公司，虹科與世界領(lǐng)域頂級(jí)公司包括EXOR、Eurotech、Unitronics、Matrikon、KUNBUS等合作，提供先進(jìn)的高端工業(yè)4.0 工業(yè)觸摸屏、高端邊緣計(jì)算機(jī)、IoT開發(fā)框架、PLC與HMI一體機(jī)、OPC UA、工業(yè)級(jí)樹莓派、VTSCADA等解決方案。物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部所有成員都受過專業(yè)培訓(xùn)，并獲得專業(yè)資格認(rèn)證，平均3年+的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和水平一致贏得客戶極好口碑。我們積極參與行業(yè)協(xié)會(huì)的工作，為推廣先進(jìn)技術(shù)的普及做出了重要貢獻(xiàn)。至今，虹科已經(jīng)為行業(yè)內(nèi)諸多用戶提供從硬件到軟件的不同方案，并參與和協(xié)助了眾多OEM的設(shè)備研發(fā)和移植項(xiàng)目，以及終端用戶的智能工廠和工業(yè)4.0升級(jí)改造項(xiàng)目。

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例1：小型水輪機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例2：智能鉚接工具

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例3：印后設(shè)備自動(dòng)化

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例4：CloudRail.Box助力快速實(shí)現(xiàn)IIOT

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例5：鐵路注水系統(tǒng)改造(內(nèi)附實(shí)操教學(xué)視頻)

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例6：零售行業(yè)應(yīng)用

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例7：機(jī)器數(shù)據(jù)記錄

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例8：水處理設(shè)備

工業(yè)樹莓派應(yīng)用案例9：realKNX語音控制和自動(dòng)化

邊緣與云計(jì)算如何結(jié)合以創(chuàng)建工業(yè)自動(dòng)化平臺(tái)

工業(yè)邊緣計(jì)算技術(shù)實(shí)用案例分享

邊緣計(jì)算在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

智慧工廠轉(zhuǎn)型——實(shí)際案例5則（上篇）

智慧工廠轉(zhuǎn)型——實(shí)際案例5則（下篇）

OPC UA的進(jìn)階——定義數(shù)據(jù)技術(shù)的新平臺(tái)

OPC UA 十問十答

OPC UA發(fā)布訂閱的介紹及其對(duì)制造商的重要性