技術(shù)
導(dǎo)讀:官方給出的一組數(shù)據(jù),“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合創(chuàng)新項(xiàng)目已經(jīng)超過1100個(gè)。
“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合創(chuàng)新項(xiàng)目已經(jīng)超過1100個(gè) 。
這是在數(shù)月前的國(guó)內(nèi)首屆5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上,官方給出的一組數(shù)據(jù)。
如果延伸到2021年4月,在多方政策的支持以及電信運(yùn)營(yíng)商、ICT設(shè)備商5G+的推動(dòng)下,可能這個(gè)數(shù)字已經(jīng)翻了一番不止。
但在5G+的光環(huán)下,一些傳統(tǒng)行業(yè)從業(yè)者有點(diǎn)沉不住氣了。
“那些公開場(chǎng)合講話、演講的例子,多多少少都有些光環(huán)在上面??蓪?shí)際上,我們這種傳統(tǒng)鋼鐵企業(yè),幾十年留下里的歷史問題很多,本來就沒形成體系化的互聯(lián)互通,而且各類設(shè)備比較笨重,信息安全防線也比較薄弱,所謂的數(shù)字化改造,還都是一些局部環(huán)節(jié)上的嘗試,一些工控系統(tǒng)還多采用的是外資公司的系統(tǒng),納入5G,打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),都還是很長(zhǎng)一段時(shí)間需要對(duì)接和摸索的事?!?/p>
一位鋼鐵企業(yè)的技術(shù)人員與紫金山科技談及工業(yè)升級(jí)改造時(shí),直言當(dāng)下的5G+案例大多屬于“虛火”,“根本沒到各類宣傳制造出的那種繁榮的地步。”
01 標(biāo)準(zhǔn)和頻率:無形的圍欄?
工業(yè),被視為最能體現(xiàn)5G高速率、低時(shí)延高可靠、大連接等幾大特性的行業(yè)領(lǐng)域,一直是三大運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商們?cè)囁?G+的“前沿陣地”。
但在宣傳案例背后,當(dāng)工廠、企業(yè)開始花費(fèi)大量精力和金錢意圖把采購(gòu)、生產(chǎn)、質(zhì)檢、物流等各環(huán)節(jié)“全面改造一番”時(shí),受限于標(biāo)準(zhǔn)和頻譜政策的5G,在技術(shù)能力和服務(wù)模式上開始顯出力不從心。
事實(shí)上,2018年6月凍結(jié)的5G SA獨(dú)立組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)顯著增大了5G網(wǎng)絡(luò)速率和容量,為其進(jìn)入行業(yè)市場(chǎng)打開大門,而2020年7月3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)全面凍結(jié),因其為5G+工業(yè)解鎖了更新的能力,又被視為5G在工業(yè)領(lǐng)域的敲門磚。
那真正能讓工業(yè)生產(chǎn)“變革”的技術(shù)能力,在發(fā)布的R16標(biāo)準(zhǔn)中有多少?
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專家、北京科技大學(xué)國(guó)家“萬人計(jì)劃”王健全教授在與紫金山科技談到這個(gè)問題時(shí)稱,3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)中,的確對(duì)5G相關(guān)功能進(jìn)行了增強(qiáng)和擴(kuò)展,包括對(duì)5G橋接TSN 的架構(gòu)及功能做了框架性定義,對(duì)高可靠低時(shí)延的uRLLC功能進(jìn)行了增強(qiáng),規(guī)劃了非公共網(wǎng)絡(luò)NPN的部署方式,包括NR-U、NR定位、雙連接、載波聚合增強(qiáng)及UE節(jié)能等。
不過,5G要想從時(shí)延、容量、連接、定位精度等方面更適應(yīng)工業(yè)復(fù)雜場(chǎng)景,還得依賴尚未頒布的R17標(biāo)準(zhǔn)。
一方面是更有力的R17標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布,另一方面是目前5G的實(shí)際進(jìn)展還滯后于已發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)已公開的終端芯片廠商路標(biāo),較為全面其成熟的uRLLC終端芯片預(yù)計(jì)2021年底至2022年年中才能推出,而基于這方面的模組就又得滯后幾個(gè)月。
王健全教授坦言,“對(duì)于時(shí)延、抖動(dòng)、穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)景,特別是工業(yè)制造的核心控制環(huán)節(jié),現(xiàn)在的5G還無法滿足要求,這也是目前5G進(jìn)入工業(yè),還未能與生產(chǎn)制造核心流程真正掛鉤的技術(shù)原因。”
而包括王健全教授在內(nèi),還有其他被訪人也提到了5G+工業(yè)難推進(jìn)在技術(shù)因素之外另一大原因,即商業(yè)模式,而商業(yè)模式又與我國(guó)現(xiàn)有的5G頻率政策息息相關(guān)。
如一位業(yè)內(nèi)人士在2月份的MWC上海展期間與同行私下交流所說,中國(guó)5G+各行各業(yè)在國(guó)際上幾乎是案例最多的,但與“全球已經(jīng)有37個(gè)國(guó)家/地區(qū)完成了基于5G/LTE的專用網(wǎng)絡(luò)的頻譜分配及部署”相反的是,中國(guó)還沒給5G專網(wǎng)劃分出專門的頻譜。
“就像一個(gè)大操場(chǎng),專業(yè)運(yùn)動(dòng)員沒有專門辟出的賽道,不得不和老百姓一起跑步。”
德國(guó)和日本都是2019年為5G專網(wǎng)劃分了特定的頻譜。德國(guó)規(guī)劃的3.7GHz-3.8GHz頻段和24.25GHz-27.5GHz頻段,已在這兩年分批次分配用于工業(yè)廠區(qū)、汽車企業(yè)、農(nóng)林企業(yè)等建設(shè)5G企業(yè)專網(wǎng)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),至2020年9月底,包括博世、寶馬等在內(nèi)的幾十家企業(yè)已領(lǐng)到了74張區(qū)域5G頻譜許可,用來建5G獨(dú)立專網(wǎng)。
日本發(fā)放的2.575MHz-2.595MHz和28.2GHz-28.3GHz頻段,特別打上了“本地專用”的屬性,即本地5G頻率只可在本地專網(wǎng)中使用,全國(guó)性的運(yùn)營(yíng)商不可申請(qǐng)本地5G頻率。日本富士通、豐田、東京都政府都已獲得本地5G頻率許可,紛紛開始區(qū)域5G專網(wǎng)的建設(shè)。
美國(guó)、法國(guó)也都以不同的頻譜共享接入監(jiān)管模式或獨(dú)立頻段專用的方式,用于工業(yè)企業(yè)建設(shè)私有專網(wǎng)。
在中國(guó)電信股份有限公司研究院的專家看來,這些國(guó)家的工業(yè)專網(wǎng)頻率分配,或多或少也給國(guó)內(nèi)推進(jìn)5G專網(wǎng)頻譜提供了啟示:一是與電信運(yùn)營(yíng)商的全國(guó)性5G公網(wǎng)頻譜相比,大部分專網(wǎng)頻譜都限定了使用區(qū)域范圍;二是可以通過監(jiān)管機(jī)構(gòu)二次授權(quán)的方式向企業(yè)分配專網(wǎng)頻譜。
在中國(guó)國(guó)內(nèi)尚無5G專網(wǎng)頻譜的局限下,與電信運(yùn)營(yíng)商合作成為了工業(yè)企業(yè)最主要的5G建網(wǎng)途徑,電信運(yùn)營(yíng)商也推出了網(wǎng)絡(luò)切片和共建等不同合作方式。
網(wǎng)絡(luò)切片,即運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)支撐,不需要企業(yè)部署本地化的網(wǎng)絡(luò)硬件基礎(chǔ)設(shè)備,適合對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不高的企業(yè)進(jìn)行5G專網(wǎng)部署。
共建,即共享或租用運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)核心網(wǎng),在企業(yè)園區(qū)內(nèi)建設(shè)接入網(wǎng)以及下沉本地的核心網(wǎng),但這對(duì)安全性要求極高的企業(yè)來說也存在風(fēng)險(xiǎn)。
無論采用哪一種方式,既有5G公網(wǎng)頻譜對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中各類復(fù)雜需求的限制,也有代建、代維、服務(wù)等各方面不菲的成本。
此前中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟調(diào)研了汽車制造場(chǎng)景和電子信息制造場(chǎng)景兩種典型工業(yè)場(chǎng)景下的頻譜需求,其中汽車制造工業(yè)場(chǎng)景的頻譜需求在200M-600M之間,當(dāng)使用全向小區(qū)時(shí),頻譜需求高達(dá)1800M;電子信息制造工廠的頻譜需求則在60M-350M之間。
就像在本不寬裕的大操場(chǎng),企業(yè)還要想辦法辟出自己的跑道。
而“不差錢”的大廠,更鐘意的方式則是依賴專用頻譜企業(yè)自建。
業(yè)內(nèi)人士“天線圈圈”提及該問題時(shí)稱,雖然自建5G專網(wǎng)專網(wǎng)成本很高,但與運(yùn)營(yíng)商共建的方式,也意味著服務(wù)等方面需要一定的支出。像富士康這類有經(jīng)驗(yàn)、有能力的大廠,從安全性、物理隔離等要求出發(fā),很可能更傾向于自建5G獨(dú)立專網(wǎng)。所以有技術(shù)有能力的車企、電子制造企業(yè)等,很多都傾向于自己建一個(gè)專網(wǎng),除非這個(gè)企業(yè)是有廣域連接需求的(例如電網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)),自己建網(wǎng)成本會(huì)很大。
02 徘徊在外圍的運(yùn)營(yíng)商
“在中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化改造中,一個(gè)繼電器改造成功率開關(guān)管(IGBT)就花了近二十年,但是移動(dòng)通信這二十年已經(jīng)從2G發(fā)展到5G。我們經(jīng)常打趣說人們離婚很大的原因是因?yàn)橐粋€(gè)人走得太遠(yuǎn),另一個(gè)人卻停留在原地導(dǎo)致兩者無法繼續(xù)有共同的語言。工業(yè)界需要的是穩(wěn)定和不變化,而通信業(yè)發(fā)展卻是不斷變革和快速迭代,如今5G和工業(yè)似乎就是這種境地?!?/p>
名為“賴振波”的知乎用戶這樣形容5G進(jìn)入工業(yè)的“難”。
幾十年來,電信運(yùn)營(yíng)商的商業(yè)模式也導(dǎo)致其無法真正地與工業(yè)企業(yè)的復(fù)雜需求實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。
“工業(yè)生產(chǎn)、質(zhì)檢環(huán)節(jié)開始引入大量機(jī)器人,5G網(wǎng)絡(luò)可以代替有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息效率傳遞的大幅提升,且機(jī)器人有傳感器數(shù)據(jù)采集,即需要大容量無線傳輸,下發(fā)的控制命令也需要在更可靠的網(wǎng)絡(luò)上,以更低的時(shí)延到達(dá)目的方,所以,相比運(yùn)營(yíng)商更擅長(zhǎng)的發(fā)卡、套餐營(yíng)銷、賣流量等,工業(yè)企需要的是一個(gè)很懂工業(yè)企業(yè)的中間服務(wù)商,從架構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺(tái)、AI大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)連接和傳感器到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集成再到生產(chǎn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化改造?!鄙鲜鋈耸糠Q,這也是運(yùn)營(yíng)商與工業(yè)企業(yè)目前最大的隔閡。
此外,“天線圈圈”也提到,工業(yè)很多環(huán)節(jié)對(duì)上行數(shù)據(jù)帶寬要求極高,例如自動(dòng)控制、高清攝像頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控等。
“其實(shí)電信運(yùn)營(yíng)商也提供了一些增強(qiáng)上行能力的技術(shù),例如5G超級(jí)上行、上行專用幀結(jié)構(gòu)等,一定程度上可以滿足工業(yè)企業(yè)的上行帶寬需求,但是這方面的產(chǎn)業(yè)鏈有待成熟,基站、終端、頻段都需要支持這類技術(shù)?!?/p>
這也涉及到對(duì)毫米波這類更高頻段的需求,不過目前既缺乏牌照支持,也缺乏完整產(chǎn)業(yè)鏈能力。
美的集團(tuán)的一位人士還提到了5G模組的問題。“不說百萬級(jí)、千萬級(jí),甚至上億的企業(yè)自建5G網(wǎng)絡(luò)的成本,單從5G工業(yè)模組來看,價(jià)格也偏高。而且目前5G模組過多,電機(jī)里無法騰出更多空間?!币虼耍撊耸恳埠粲跄=M廠商與三大運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合推出更合理的解決方案。
這樣的現(xiàn)實(shí),讓電信運(yùn)營(yíng)商一方面大力投入5G+,另一方面卻始終進(jìn)入不到核心環(huán)節(jié)。
而且擺在5G+工業(yè)面前的還有另一個(gè)現(xiàn)實(shí),即我國(guó)制造業(yè)中90%以上的企業(yè)屬于中小企業(yè),這其中大部分企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備,尚不具備智能化數(shù)字化采集的能力,升級(jí)改造的資金與成本壓力很大,企業(yè)承受能力不足。
即便搞定10%的大企業(yè),又如何服務(wù)這90%的中小制造業(yè)企業(yè)。
或許,考驗(yàn)5G到底能不能全面+工業(yè),就不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)、頻譜、技術(shù)能力、中間服務(wù)商合作的問題了。