第五代移動通信（5G）是第一個專門為行業(yè)開發(fā)的無線標準。自動化如何能從中受益。

使用無人駕駛運輸系統(tǒng)時，無線連接是必不可少的。借助 5G，可以同時集成大量終端系統(tǒng)。（圖片：庫卡）

為什么自動化行業(yè)參與5G很重要？

廣義上講，5G是第一個從一開始就考慮到工業(yè)用途的無線標準。有兩點有力地促進了這種使用，一是5G子范圍eMBB（增強型移動寬帶）的數(shù)據(jù)帶寬非常高，可達20Gb/s。

此外，在URLLC（超可靠和低延遲通信）子范圍內(nèi)，傳輸?shù)臅r間延遲（延遲）極低，低至1毫秒，這幾乎等同于 "實時 "傳輸。例如，當需要傳輸大量的傳感器數(shù)據(jù)，例如來自視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時，這兩個因素就會發(fā)揮作用，而且?guī)缀鯖]有時間延遲。

邁克爾-瓦格納（圖片：庫卡）

然而，對于庫卡公司系統(tǒng)工程部歐洲、中東和非洲地區(qū)的開發(fā)主管Matthias Paukner來說，第三個性能特征甚至比上述兩點更重要："從我們作為系統(tǒng)工程師的角度來看，你可以在5G網(wǎng)絡中容納非常多的同時參與者，這是一個巨大的優(yōu)勢。" mMTC（大規(guī)模機器類型通信）子區(qū)域能夠在每平方公里的區(qū)域內(nèi)連接多達一百萬個終端。

Matthias Paukner補充說："這一特點為大型設施提供了強大的優(yōu)勢，例如庫卡在汽車制造領域設計和實施的設施。在那里，我們談論的是眾多的機器人和無人駕駛運輸系統(tǒng)，在這里，5G網(wǎng)絡中可能的大量用戶是一個巨大的優(yōu)勢。"

在制造業(yè)中支持5G的另一點是，從一開始就通過設計將高可靠性納入該標準。"庫卡機器人部門控制技術主管邁克爾-瓦格納（Michael Wagner）確信："這在其他無線連接中總是有點關鍵，5G現(xiàn)在將這一點作為核心競爭力。

5G 特別適合哪些生產(chǎn)應用？

工業(yè) 4.0 的一個關鍵目標是更靈活的生產(chǎn)，可以更快速、更輕松地適應產(chǎn)品范圍或系統(tǒng)的變化。例如，這將導致用自動駕駛汽車取代傳統(tǒng)的裝配線作為運輸產(chǎn)品的手段，正如奧迪目前正在測試的那樣。對于此類自動導引車 (AGV) 或自主移動機器人 (AMR)，從邏輯上講，只有無線連接是可能的。這不僅適用于“正?！钡臒o線通信，也適用于關鍵的“緊急停止功能”，5G 因其速度和可靠性而帶來明顯優(yōu)勢。

是否所有生產(chǎn)流程都同樣適用于 5G？

據(jù)專家介紹，這里最重要的是要在生產(chǎn)環(huán)境中同時集成多少個移動和非有線系統(tǒng)。“如果網(wǎng)絡中這些系統(tǒng)的數(shù)量相當多，那么在我看來，這是使用 5G 而不是其他無線技術的明確標準，”Matthias Paukner 說。

在 5G 中，由于載波頻率的原因，只能使用相對較小的無線電小區(qū)。這不會顯著增加硬件成本嗎？

Matthias Paukner（圖片：庫卡）

不必要！在德國，3.7 至 3.8 GHz 之間的頻段用于私有 5G 網(wǎng)絡。Michael Wagner 說：“這意味著校園網(wǎng)絡幾乎正好位于 WiFi 的 2.4 和 5 GHz 兩個頻段之間，當然也具有相同的傳播條件和衰減值，例如通過磚石，然而，這也導致了類似的可能應用：就像您必須在生產(chǎn)車間中戰(zhàn)略性地放置多個 WLAN 接入點以實現(xiàn)良好的無線電覆蓋一樣，所謂的室內(nèi)無線電接入點也可以分布在 5G 大廳中.“雖然這偏離了具有覆蓋更大區(qū)域的室外天線的移動無線電的經(jīng)典理念，但它提供了巨大的優(yōu)勢。“

5G 的安全性如何？

作為 5G 標準化的一部分，開發(fā)了新的安全措施和概念，以彌補之前 3G 和 4G 標準中的安全漏洞，并為靈活和動態(tài)的網(wǎng)絡引入安全機制，VDMA 在其關于該主題的指南中強調(diào)（見框）。Kuka 專家 Paukner 看到了另一個重要的觀點，尤其是與 WLAN 相比：“從安全的角度來看，我認為 5G 網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于，你在校園網(wǎng)絡的專用頻段上，而你沒有使用普通的 SIM 卡?！?/p>

5G 會取代行業(yè)中的所有其他無線技術嗎？

可能不是。Michael Wagner 認為新技術與其說是替代品，不如說是對其他無線標準的補充：“一方面，5G 對用戶來說是一項相關投資。另一方面，其他無線電標準的功能也將得到改善”。他期待共存，他的同事 Paukner 也是如此：“從植物制造商的角度來看，我們看到了 5G 帶來的額外機會。”作為一個例子，他列舉了一種可能更快、更容易集成新傳感器的方法，例如，這可能會導致更靈活的生產(chǎn)。“但首先我們必須仔細檢查并給我們的客戶反饋?！?/p>

想要進入 5G 生產(chǎn)主題的用戶公司必須考慮什么？

對于 Kuka 專家來說，可用性問題是這方面最重要的問題——無論是關于 5G 設備還是關于軟件的狀態(tài)。Matthias Paukner：“作為系統(tǒng)制造商，我們依賴于擁有盡可能多的系統(tǒng)組件，這些組件已經(jīng)‘講’5G?！敝С?5G 的組件范圍越大，就越容易在系統(tǒng)中映射 5G 的典型功能。

關于軟件的另一個重點是 5G 基礎設施的可用發(fā)布狀態(tài)?！澳壳皩嵤┑氖悄膫€版本，相關功能是否滿足我的要求？檢查那是我的在我看來，這是最重要的一點之一”，Michael Wagner 說。

在您自己的德國工廠內(nèi)建立私有 5G 網(wǎng)絡是否難以獲得批準？

自 2019 年 11 月以來，聯(lián)邦網(wǎng)絡局一直在為所謂的“校園網(wǎng)絡”提供移動無線電頻率。相關行業(yè)協(xié)會對當?shù)?G網(wǎng)絡的獎勵條件評價為非常積極。Kuka 專家的觀點是：“聯(lián)邦網(wǎng)絡局在這里簡化了審批流程。你真的必須積極地強調(diào)這一點，”邁克爾瓦格納說。只能建議任何有興趣的公司走這條路。

專家們有哪些具體的入門技巧？

作為第一步，Wagner 和 Paukner 建議希望處理該主題的公司分析潛在最終用戶的數(shù)量。還必須澄清，例如，應用程序是否也必須跨工廠進行。由此可以確定校園網(wǎng)絡的規(guī)模，可以估計產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，并可能需要澄清是否還需要通過公共網(wǎng)絡在各個位置之間傳輸信息。Michael Wagner 解釋說。

第二個建議是找出當前可用的 5G 版本有哪些可能性。“很多功能取決于版本。如果你依賴某些功能，你就依賴于相應的版本。Paukner 警告說。

第三，建議從小型測試網(wǎng)絡開始，以便最初保持較低的硬件支出?！霸谶@種情況下應該您還可以查詢供應商規(guī)劃的 5G 設備產(chǎn)品路線圖，以便能夠在此基礎上規(guī)劃自己產(chǎn)品的時序和功能?！盤aukner 建議道。