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前言
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:
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4G與5G在工業(yè)應(yīng)用方面的比較
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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
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5G對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的好處
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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。
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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。
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結(jié)論
虹科工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
5G是可供公眾使用的新一代無線網(wǎng)絡(luò)。與4G相比,5G網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)設(shè)施實(shí)現(xiàn)其工業(yè) 4.0目標(biāo)提供了更穩(wěn)定、更可靠和更可塑化的途徑。5G保證的低延遲和高帶寬有望成為實(shí)現(xiàn)依靠于互聯(lián)互通和大數(shù)據(jù)交互交換概念的驅(qū)動(dòng)力。附錄-低成本高質(zhì)量HMI-eSMART系列
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原文標(biāo)題:【虹科分享】4G和5G的差異知多少?
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