5G技术对工业互联网应用的影响

2021-09-23张尚旻

通信电源技术 2021年9期

张尚旻，李勇

（重庆市巴南区人民政府李家沱街道办事处综治中心，重庆 404100）

0 引言

工业互联网主要指通过应用现代互联网技术来实现工业环境的改革，创造一种更加高科技和高技术型的智能化工业生产环境。在我国的传统工业市场当中，基于无线网络的互联网技术已经在相关行业中有所应用，但事实上由于受到技术等多方面的限制，其覆盖面积相对较小，而随着5G技术在我国的不断发展，其中的多种功能以及优势可以得到更好地发挥，通过5G技术与工业互联网的相互融合促进工业的整体发展，以多场景促进工业互联网概念的最大化实现。

1 工业互联网发展的现状

5G是第五代移动通信技术，其将数据传输速度提高至1 Gb/s以上，将数据的延时从20 ms下降到1 ms，以使得整个信息传输及控制场景的应用更具有实时性和稳定性。我国工业互联网在发展初期是由多种复杂多样的设备与设施构成，通过各个设备之间的相互反馈连接完成各个部件和各个系统之间的互联互通，使得整个工业化生产和管理过程中的工作开展更加系统化。

在工业互联网中，连接各个系统部分的途径十分关键，其可以称作为数字神经系统，是实现各个系统部分连接的重要方面。如今，5G社会的时代背景下，工业互联网也朝着更加智能化和高效化的方向有了一定的发展，通过利用更加先进的通信技术及控制技术可以实现对工业互联网朝向更加智能化的方向予以创新，这对于我国工业水平的整体进步有着十分重要的意义。工业互联网的整体架构如图1所示[1]。

图1 工业互联网架构

2 5G技术与工业互联网技术优势

2.1 5G技术

在智慧交通、智慧城管、智慧医疗及智慧矿业等领域，5G技术已经有了非常广泛的应用。随着5G技术的普及和5G基站覆盖的不断完善，5G技术也正在不断实现全国的整体覆盖，这也就意味着随着5G技术的应用对社会的工作及人们基本生活的影响将会变得越来越大。在进行5G技术的研发过程中经常会实现对很多重要技术的应用。例如，非正交多址接入技术能够实现多个用户的多址交流和通信数据的复用，在一定程度上促使通信工作的开展更加顺利。同时，非正交多址接入技术可以使信息传递的效率以及质量有着极大程度上的提升，因此在工业互联网中应用该项技术可以提升工业互联网的整体运营质量以及信息传递效率，对工业互联网的发展有着重要的帮助作用。

毫米波通信技术也是5G技术当中的核心技术，该技术和光通信技术相比有着一定的相似性，目前随着相关技术的不断发展也逐渐趋向于成熟。毫米波通信技术有着较高的分辨率和抗干扰能力，能够在复杂的环境下提供更好的数据传输，保证数据的质量，防止数据丢失。此外，网络功能虚拟化技术是5G技术的关键性技术，该技术实现了软硬件的分离，使得网络上的资源朝向更加标准化的方向发展，有效实现了网络环境的净化以及网络通信效率的提升[2]。

2.2 工业互联网技术优势

工业互联网具有着十分强大的优势，尤其在目前5G技术发展的背景下，通过应用5G技术，工业互联网将更好地发挥其本质的功能，以此促进工业的整体发展。具体来说，工业互联网实际上就是将人、数据以及机器实现互联，通过网络通信技术来对相关工业企业利用大数据技术对有关的生产问题、管理问题以及业务问题进行具体的数据分析，智能化地判断问题所在的区域，以此来更高效、更有针对性地帮助企业合理改进工业发展过程中所遇到的问题，极大提升整体工业生产过程中的工作效率，还会降低其管理以及工作开展过程当中的整体用人成本、时间成本以及工具使用成本等，对于提升企业的整体生产力以及企业自身在相关行业的核心竞争力都有着十分重要的帮助。

目前，工业互联网已经得到了一定程度上的发展，但在之前由于受到相关技术的限制，导致覆盖面相对较小。而随着5G技术的应用，工业互联网的自身优势将会得到更大程度的展现。例如，通过数据上传App和计算机所分析出来的工业结果，将数据储存在云端，这样可以使得整个数据处理环节变得更加智能化和高效化。

在各个设备的控制计算机进行实际运行的过程中，工业互联网技术的实际计算机终端在其中扮演着极为核心的作用，其自身的计算能力和存储能力都相对较高，企业需要消耗一定的成本。但事实上，随着5G技术的应用，其所带来的效益远远高于其自身所消耗的成本，因此工业互联网发展是基本趋势，也是十分重要且十分关键的工业化发展方向[3]

3 5G技术在工业互联网中的应用

5G技术在工业互联网中的应用有着十分巨大的优势，具体来说主要包含以下几个方面。第一，5G技术可以通过利用计算机终端将生产过程中的信息和数据上传到云端，由计算机进行处理分析。信息的处理和数据的计算能够实现对工业生产过程中多种信息与数据的监督以及更加全面化地把握，使得相关数据更加明确，能够依托计算机及相关程序进行精准化管理，更大程度上帮助相关技术人员进行数据分析和数据处理工作。第二，相关的数据与信息通过计算机终端进行一定的处理之后，5G技术可以对多频道和多种类的信息进行一定程度的反馈，这一过程随着5G技术的不断发展将会变得越来越快，极大程度上减少了信息反馈过程中的时延，实现了更加高效精准化的控制。

除此之外，进行5G技术的应用过程中可以在工业互联网中的以下几个方面进行重点应用。第一，可以通过应用5G技术对相关厂区内部的宽带网络进行一定程度上的优化。因为针对于一些实际的工业生产工作来说，其对画面的清晰度有着更高的要求，传统网络受网络速度等因素的影响，使得一些超清或者蓝光等画质的视频影像不能够完全保真地传输到监控器终端，影响实际的生产监察以及相关的生产分析工作。而5G技术自身地网速十分之快，相关画面信息可以更加高质量、高清晰度地传递给监控终端，以对实际的生产工作有着更加及时且清晰的监督管理与分析。第二，利用5G技术的时延低特性。在诸多的工业生产过程当中，一些高科技技术以及相关的操作设备对于时延有着十分严格的要求，一旦时延过高，那么相关的一些高科技技术就不能够得到很好得完成。当前盛行的自动驾驶技术以及车联网技术都对网络的时延有着较高的要求，除此之外远程医疗也对时延有着较高的要求，时延越低远程的数据传输速度将会越高，可以实现精准化的操作同步，极大程度上促进了相关技术的进一步发展。第三，5G技术大规模的数据连接应用。因为对于工业互联网来说，其工业生产过程当中的数据量十分庞大，同时数据接口也较多，因此实现大规模的数据连接是确保工业互联网能够得以有效运行的基础。例如，实现人、机以及物三者之间的相互连接就需要多个数据端口以及大规模的数据连接操作，要想保证整个操作过程中的精准性、高效性以及便捷性，就必须通过利用5G技术来达到相关的目的。图2为5G通信技术在无线监视中的应用图解[4]。

图2 5G技术远程操控

4 5G技术对工业互联网应用的影响分析

随着5G技术在我国的不断普及，在工业互联网当中已经有了极大程度上的推广。随着5G技术在工业互联网中的应用，可以明显看到它有着极强的优势，在多个领域当中都有了非常巨大的体现。5G技术应用在工业互联网当中是行业发展的必然要求，也是技术发展的必然方向。5G技术自身的优势十分巨大，有着超高的带宽、多种类的连接方式以及较低的时延，这在极大程度上满足了工业互联网对于网络的基本要求，也就意味着5G技术对于我国工业互联网有着十分关键的影响，是促进我国工业互联网朝向更加智能化和高效化发展的关键性技术，可以提高相关行业整体生产效率，同时对于进一步提升社会的生产效率有着十分关键的影响。下面将针对5G技术对于工业互联网的具体影响进行分析。

4.1 移动边缘计算技术对工业互联网的影响

移动边缘计算技术是5G网络中十分关键的技术，在工业互联网中有了极大范围的应用。该项技术可以在工业互联网的云计算方面实现更为新型高效的网络框架创立，让一些行业中对于低时延要求较高的用户能够有着很好的应用。

4.2 高速率和低延时对于工业互联网的影响

5G技术的高速率和低时延可以是工业互联网有着十分巨大的技术性提高，还可以提高智能化程度。例如，针对于化工行业来说，其危险性较高也有着十分高的技术要求，合理实现工业互联网的应用可以在一定程度上降低实际生产过程中的风险，实现更加智能化和自动化的技术操作。而在传统的互联网模式下，该项要求一般来说达不到标准，而随着5G技术的应用，其自身的高速率和低时延特征将会极大程度上满足这方面的需求。例如，在实际的化工厂中，实现5G网络的覆盖对厂区安装能够接收5G网络的一些传感器及摄像设备，这样可以使得相关技术人员通过监控装置即可实现对实际生产车间生产环境和生产参数等数据的监督检查[5]。

4.3 网络切片技术对工业互联网的影响

网络切片技术的应用在工业互联网当中可以极大程度上发挥出5G技术自身的优势，具体来说，通过应用网络切片技术可以使得相关的工业企业在同等数量和同等水平的设备中实现对网络的分离，将其分离成为多种类和多数量的虚拟端，以此让工业互联网来满足实业的企业生产需求。这一技术的应用能够使得网络设施的虚拟化和流程化有着更大程度的发展，极大程度减少了企业当中在网络硬件设备上投入的成本。这也就意味着随着5G技术中网络切片技术的应用，企业的实际生产工作将会有着极大程度上的智能化及高效化提高。在系统中应用切片技术使得网络之间不产生影响，以同等的速率实现数据信息的传输，满足了基本的生产要求，对提高企业的整体生产效率有着十分关键的作用[6-10]。