电子发烧友网报道(文/周凯扬)对于工业生产环境来说,拥有一个高速的网络环境或许不会是首要目标,但高效率、高可靠性的网络是必不可少的。长久以来,有线网络都是工业环境下的首选,以其高速、稳定和低时延的优势,撑起整个产业的正常运转。
然而在如今工业4.0的网络条件下,全面走有线网络的方法也开始出现一些弊端。首先就是传统工厂中仍然可见的长达几公里的网线,对整个工厂的布线造成了相当大的困难。再者就是在一些不适合靠近的工厂环境中,有线部署和维护会对安全性提出一定的挑战。为此,业界普遍开始考虑无线方案。
部署工业无线网络的挑战
但要想实现一个工厂全面无线化,至少目前为止并不现实。在数字化改造趋势的推进下,确实不少设备都实现了无线化,AGV小车、无线PLC、资产追踪标签和手持移动终端等等,但就生产设备而言,大部分依然是需要有线连接的设备,而且这些设备是已经证实可靠性且不可替代的。
因此对于传统工厂的全无线改造基本等同于重建了,若是在工厂始建之初就以此为目标,也需要方案厂商量身定制这样一个无线网络底座,比如华用自己的Wi-Fi6 CPE改造的全无线松山湖南方工厂。
此外,由于无线网络虽然名字带“无线”,但仍处于一个与诸多无线网络共存的环境,为此要在抖动、时延和丢包等指数上都能满足QoS要求,还是有一定难度的。虽说部署工业无线网也有节约成本的意味在,但大规模下无线网络的部署成本依旧算不上低。
最后,无线网络虽然给工业控制在网络资源调度上提供了方便,但沿用老一套的分配资源思维只会丧失这一优势,所以依靠AI来辅助完成调度工作才是正途,由此引出的开发需求,就又得厂商与方案厂商去权衡了。
所以,我们在工业场景下谈无线网络,更多是一个补充和冗余方案,甚至是一个尚在完善过程中的方案,而不是一个非得替代的方案。不可否认的是,任何连接技术都是这么走过来的,甚至连已经在手机通信领域走到先列的5G网络,也想来工业网络分一杯羹。
5G可以成为补全工业无线网的一块拼图吗?
5G引入的新特性为其走进工业控制做了铺垫,比如URLLC提供的超高可靠低延迟通信,这一特性的缺失,正是工业网络一开始就否认无线网或对其抱有怀疑的原因。再者就是mMTC海量机器类通信,这一项主要针对工业场景下的各类传感器,通过为设备加装相应的无线传感器,就能实现远程监控、升级和维护。
借助这些特性,5G为工业应用抛出了一个难以拒绝的连接方案,尤其是那些需要高可靠性低时延的工业通信,URLLC可谓直击痛点。毕竟工业环境比我们日常工作生活环境对时延要更敏感,否则无法保证工厂流程的正常与高效运转。相关的厂商也在纷纷行动,无论是芯片厂商还是模组厂商皆是如此。
MC3010电力CPE / 中兴
比如去年,中兴通讯就发布了一系列针对工业场景的5G产品,比如基于高通SDX55芯片的ZM9200 5G模组、基于紫光展锐V510芯片的ZM9010、5G电力CPE和室外路由器等。这类产品充分利用了5G高精度授时和低时延的特性,并提供了常见的工业接口支持。
除了用于接入以外,5G网络也为工业场景带来了各种各样的用例,比如网络功能虚拟化、网络切片和多接入边缘计算等。网络功能虚拟化(NFV)是与软件定义网络(SDN)一体双生的产物,可以说是5G核心网络资源优化的关键之一。在工业场景中,NFV实现负载均衡和灵活调整的同时,免除了传统架构中的物理节点,实现真正的自动化运维。为了实现这一点要么得靠运营商推动,以更严格的标准做好工业场景下的蜂窝网络切片,要么基于现有的基建,要么构建一个工业园区私网。无论如何,5G网络要想填上工业网络的“坑”,自己也有不少“坑”要填。
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