鞋业工厂裁切智能化视频

智能工厂是5G技术的重要应用场景之一。利用5G网络将生产设备无缝连接，并进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节，使生产更加扁平化、定制化、智能化，从而构造一个面向未来的智能制造网络。

1、移动通信技术的发展

回顾移动通信技术的发展历程，第一代采用的是模拟技术，只能支持区域和距离限制的语音通话；第二代实现了数字化语音通讯，能进行简单的语音和文字类交互，比如短信和邮件等；第三代就是大家熟知的3G技术，以多媒体通讯为特征，可以支持语音、文字和视频交互，但由于带宽有限，在进行大量数据交互时，如视频交互时很难保证效果的流畅；第四代是正在铺建的4G技术，通讯速率大幅提升，标志着进入无线宽带年代。

5G，即第五代移动通信技术，国际电联将5G应用场景划分为移动互联网和物联网两大类。5G呈现出低时延、高可靠、低功耗的特点，已经不再是一个单一的无线接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术（4G后向演进技术）集成后的解决方案总称。

从当前电信服务商做的基站测试结果看，5G的速度将会比4G更快且功耗更低，理论带宽将突破每秒10G。这保证你能够在一秒钟内下载一部高清电影，而4G需要至少10分钟。恰是由于这一得天独厚的优势，业界普遍认为，5G将对智能工业、无人驾驶汽车、VR以及物联网等领域产生重要推动作用。

2、解读5G技术

① 5G定义的三大场景

2016年，华为主推的PolarCode方案被国际无线标准化机构3GPP确定为eMBB场景的控制信道编码方案，而数据信道的上行和下行短码方案则归属高通LDPC码。eMBB即增强移动宽带，是3GPP会议上定义5G三大场景之一。华为的PolarCode信道编码技术只是5G众多核心技术的一种。除eMBB之外，5G场景还包括mMTC和URLLC。

5G定义的三大场景

② 5G支撑技术

1.网络切片

网络切片，本质上就是将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景。

就5G而言，由于涵盖的应用场景比较广，包括移动宽带、大规模物联网和关键任务型物联网。

2.网络的自组织

自组织的网络是5G的重要技术，这就是网络部署阶段的自规划和自配置;网络维护阶段的自优化和自愈合。自配置即新增网络节点的配置可实现即插即用，具有低成本、安装简易等优点。自规划的目的是动态进行网络规划并执行，同时满足系统的容量扩展、业务监测或优化结果等方面的需求。自愈合指系统能自动检测问题、定位问题和排除故障，大大减少维护成本并避免对网络质量和用户体验的影响。

3.超密集异构网络

5G网络是一个超复杂的网络，在2G时代，几万个基站就可以做全国的网络覆盖，但是到了4G中国的网络超过500万个。而5G需要做到每平方公里支持100万个设备，这个网络必须非常密集，需要大量的小基站来进行支撑。同样一个网络中，不同的终端需要不同的速率、功耗，也会使用不同的频率，对于QoS的要求也不同。这样的情况下，网络很容易造成相互之间的干扰。5G网络需要采用一系列措施来保障系统性能：不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。

4.内容分发网络

在5G网络中，会存在大量复杂业务，尤其是一些音频、视频业务大量出现，某些业务会出现瞬时爆炸性的增长，这会影响用户的体验与感受。这就需要对网络进行改造，让网络适应内容爆发性增长的需要。

内容分发网络是在传统网络中添加新的层次，即智能虚拟网络。CDN系统综合考虑各节点连接状态、负载情况以及用户距离等信息，通过将相关内容分发至靠近用户的CDN代理服务器上、实现用户就近获取所需的信息，使得网络拥塞状况得以缓解，缩短响应时间，提高响应速度。

3、全球5G产业发展现状

2017年，全球5G移动通信时代脚步越来越近，各国政府纷将5G建设及应用发展视为国家重要目标，各技术阵营的5G电信营运商及设备业者亦蓄势待发，5G市场战火一触即发。 

2018年，美国运营商将在局部城市开始5G部署，Verizon将在28GHz的毫米波频段开始针对固定无线接入场景的非3GPP标准的5G独立组网部署，随后将转向3GPP标准的5G部署；而AT&T则宣称将开始基于3GPP标准的5G NSA的商用部署。而韩国KT在2018年2月的平昌冬奥会上展示28GHz的，基于非3GPP标准的5G系统的应用，随后也将转向3GPP的5G NR的NSA部署。

1、中国

我国计划于2018年完成IMT-2020标准的征集，预计2020年实现5G的商用。我国“十三五”期间，将重点推动形成全球统一的5G标准，基本完成5G芯片及终端、系统设备研发，推动5G支撑移动互联网、物联网应用融合创新发展，为2020年启动5G商用奠定了产业基础。

2、美国

早在2016年年中，美国政府就对5G网络的无线电频率进行了分配，计划在2018年实现全面的商用。当时美国政府也向电信公司提供了资助，在四座城市进行5G的先期试验。

2017年，美国运营商Verizon正式宣布将于2018年下半年在美国部分地区部署5G商用无线网和5G核心网。由设备商爱立信提供5G核心网、5G无线接入网、传输网以及和相关服务，这将加快基于3GPP标准的5G解决方案的商用。

3、日本

与韩国冬奥会相似，日本2020年东京奥运会以及残奥会也成了日本发展5G的重要助力。为配合2020年东京奥运会和残奥会的举办，日本各运营商将在东京都中心等部分地区启动5G的商业利用，随后逐渐扩大区域。

日本三大移动运营商NTT DoCoMo、KDDI和软银计划将于2020年在一部分地区启动5G服务，预计在2023年左右将5G的商业利用范围扩大至日本全国，而总投资额或达5万亿日元之多。

4、欧盟

作为欧洲地区规模较大的区域性经济合作的国际组织，欧盟也不会允许自己在这场全球5G盛宴中缺席。

2017年7月初步协议的基础上，欧盟不久前确立了5G发展路线图，该路线图列出了主要活动及其时间框架。通过路线图，欧盟就协调5G频谱的技术使用和目的以及向电信运营商分配的计划达成了一致。欧盟电信委员会的成员国代表同意到2025年将在欧洲各城市推出5G的计划。

5、韩国

相较于全球其他国家计划在2020年实现5G商用化的目标，韩国似乎想更早一点开展实践行动。在2017年4月，韩国第二大电信商韩国电信(KT)和爱立信以及其他技术合作伙伴宣布已经就2017年进行5G试验网的部署和优化的步骤和细节达成共识，包括技术联合开发计划等。

2018平昌冬季奥运会，韩国实现了5G首秀，由韩国电信运营商KT联手爱立信(基站设备等)、三星(终端设备等)、思科(数据设备等)、英特尔(芯片等)、高通(芯片等)等产业链各环节公司全程提供的5G网络服务，成为5G全球首个大范围的准商用服务。

4、5G在智能工厂的主要应用场景

1.物联网

随着工厂智能化转型的推进，物联网作为连接人、机器和设备的关键支撑技术正受到企业的高度关注。这种需求在推动物联网应用落地的同时，也极大的刺激了5G技术的发展。面对复杂的工业互联需求，5G技术需要适应不同的工业场景，能满足物联网的绝大部分连接需求。因此，5G与物联网是相辅相成的关系，物联网应用落地依赖于5G提供不同场景的无线连接方案，而5G技术标准的成熟也需要物联网应用需求的刺激和推动。

2.工业自动化控制

自动化控制是制造工厂中最基础的应用，核心是闭环控制系统。在该系统的控制周期内每个传感器进行连续测量，测量数据传输给控制器以设定执行器。典型的闭环控制过程周期低至ms级别，所以系统通信的时延需要达到ms级别甚至更低才能保证控制系统实现精确控制，同时对可靠性也有极高的要求。如果在生产过程中由于时延过长，或者控制信息在数据传送时发生错误可能导致生产停机，会造成巨大的财务损失。

5G可提供极低时延长、高可靠，海量连接的网络，使得闭环控制应用通过无线网络连接成为可能。基于华为5G的实测能力：空口时延可到0.4ms,单小区下行速率达到20Gbps，小区最大可支持1000万+连接数。由此可见，移动通信网络中仅有5G网络可满足闭环控制对网络的要求。

3.物流追踪

在目前已成规模的机器对机器市场中，其应用将包括人员跟踪和在途高价商品等。但（较）高连接成本限制了该市场的增长。预计5G将在深度覆盖、低功耗和低成本（规模经济）以及作为3GPP标准技术方面提供额外优势。5G提供的改进将包括在广泛产业中优化物流，提升工人安全和提高资产定位与跟踪的效率，从而最小化成本。它还将扩展能力以实现动态跟踪更广泛的在途商品。随着在线购物增多，资产跟踪将变得更加重要。 

在物流方面，从仓库管理到物流配送均需要广覆盖、深覆盖、低功耗、大连接、低成本的连接技术。此外，虚拟工厂的端到端整合跨越产品的整个生命周期，要连接分布广泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和广覆盖的网络，企业内部或企业之间的横向集成也需要无所不在的网络，5G网络能很好的满足这类需求。

4.工业AR

在未来智能工厂生产过程中，人将发挥更重要的作用。然而由于未来工厂具有高度的灵活性和多功能性，这将对工厂车间工作人员有更高的要求。为快速满足新任务和生产活动的需求，增强现实AR将发挥很关键作用，在智能制造过程中可用于如下场景：如：监控流程和生产流程。生产任务分步指引，例如手动装配过程指导；远程专家业务支撑，例如远程维护。 

在这些应用中，辅助AR设施需要最大程度具备灵活性和轻便性，以便维护工作高效开展。因此需要将设备信息处理功能上移到云端，AR设备仅仅具备连接和显示的功能，AR设备和云端通过无线网络连接。AR设备将通过网络实时获取必要的信息（例如，生产环境数据、生产设备数据、以及故障处理指导信息）。在这种场景下AR眼镜的显示内容必须与AR设备中摄像头的运动同步，以避免视觉范围失步现象。通常从视觉移动到AR图像反应时间低于20ms，则会有较好的同步性，所以要求从摄像头传送数据到云端到AR显示内容的云端回传需要小于20mms，除去屏幕刷新和云端处理的时延，则需无线网络的双向传输时延在10ms内才能满足实时性体验的需求。而该时延要求，LTE网络无法满足。

5.云化机器人

在智能制造生产场景中，需要机器人有自组织和协同的能力来满足柔性生产，这就带来了机器人对云化的需求。和传统的机器人相比，云化机器人需要通过网络连接到云端的控制中心，基于超高计算能力的平台，并通过大数据和人工智能对生产制造过程进行实时运算控制。

5、5G推动智能工厂生产与管理变革

6、5G产业链布局与供应商分析

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