要回答這些問題，首先讓我們定義IIoT，并更仔細地看看它在實踐中的含義。廣義地說，物聯(lián)網(wǎng)可以指任何連接到互聯(lián)網(wǎng)的東西，而不是手機、平板電腦或電腦。對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，我們會將其縮小到工廠、流程工業(yè)或其他工業(yè)環(huán)境中的設(shè)備。
這仍然是對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個相當寬泛的定義。要了解5G的使用情況，我們需要更具體。在IIoT細分市場中，我們可以看到5G的重要用例將包括條件監(jiān)控、機器人技術(shù)、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實和過程控制。
將5G應用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)
在Molex最近與研究公司DimensionResearch共同進行的一項調(diào)查中，我們詢問了受訪者認為5G在工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)市場最有可能的“殺手級應用”或主要使用案例是什么。機器人是最受歡迎的答案，45%的受訪者給出了答案。然而，此外，對于其他可能的應用(至少30%的調(diào)查參與者都提到了這些應用)，包括物流、工廠自動化、過程控制和智能電網(wǎng)，答案也很廣泛。
由于涉及到5G推出的時機，狀況監(jiān)測和機器人很可能是為增加未來支出開辟道路的“門戶”。狀態(tài)監(jiān)控及其在預測性維護中的應用就是一個很容易量化物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟效益的應用示例，這使得制造商可以更直接地證明物聯(lián)網(wǎng)的合理性。機器人可以通過需要專用5G無線基礎(chǔ)設(shè)施來刺激投資，因為現(xiàn)有的有線連接無法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和自主工廠機器人等應用所需的移動性。
工業(yè)5G
我們已經(jīng)研究了一些應用，但我們還沒有解決為什么5G可能在IIoT應用中如此有用的問題。
與4G和3G相比，5G的討論通常集中在帶寬的增加上，提供高達10Gbps的更快的數(shù)據(jù)速率，以及從一個基站支持更多設(shè)備的能力。在工業(yè)環(huán)境中，這對于使用增強現(xiàn)實技術(shù)人員遠程診斷設(shè)備問題等應用程序可能很有用。
通過在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備附近本地實施人工智能，監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)，并僅在發(fā)現(xiàn)問題或需要采取行動時才通過網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)，可以減少所需的帶寬。
在許多工業(yè)用例中，低延遲也很重要。在理想情況下，發(fā)送和接收5G信號之間的時間可能低至1毫秒，而4G則約為200毫秒。這對于過程控制至關(guān)重要，因為5G用于實時控制設(shè)備，以及用于跨網(wǎng)絡發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的移動工廠機器人。例如，拾放機器人可能會使用攝像頭和其他傳感器掃描貨架，然后將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡，在那里算法處理并將指令轉(zhuǎn)發(fā)給機器人——一切都在眨眼間完成。
5G的另一個好處是能效。5G標準包括多項降低功耗的功能，例如在數(shù)據(jù)傳輸很少或沒有數(shù)據(jù)傳輸時廣泛使用睡眠模式。就每比特數(shù)據(jù)的瓦特數(shù)而言，5G的效率比4G網(wǎng)絡高90%。對于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這會對設(shè)備在兩次充電之間的運行時間產(chǎn)生很大影響。
雖然大型運營商提供的5G網(wǎng)絡在某些情況下將是最佳選擇，但對于許多工業(yè)應用而言，更好的選擇是專用網(wǎng)絡，其中專門為特定位置和實施的設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)建單獨的5G網(wǎng)絡。這意味著可以根據(jù)公司的特定需求定制網(wǎng)絡，并確保安全性和服務水平。
頻率很重要
另一個需要考慮的技術(shù)領(lǐng)域是5G使用的頻段。回到高中物理，你可能記得更高的頻率可以攜帶更多的數(shù)據(jù)。因此，5G可以使用6GHz以上的毫米波(mmWave)頻段來實現(xiàn)其高帶寬。
然而，這些高頻也意味著信號更容易被物體、墻壁或其他障礙物吸收。因此，需要更多的基站或“小基站”來填補當今網(wǎng)絡覆蓋的空白。
毫米波信號還需要波束成形和轉(zhuǎn)向等技術(shù)來應對由于高頻導致的信號衰減，從而增加成本和復雜性。為了支持這些技術(shù)，與4G相比，5G網(wǎng)絡在基站和連接設(shè)備上都需要更復雜的天線。這些天線必須重新設(shè)計和優(yōu)化，以提供正確的功能和性能。
除了網(wǎng)絡本身，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備顯然還需要針對5G連接進行優(yōu)化。我們剛剛提到了天線，但隨著數(shù)據(jù)速率的提高，其他方面將需要重新設(shè)計以跟上——從連接器到微控制器。
向5G的轉(zhuǎn)變提供了替代頻段，在6GHz以下的頻譜中運行，低至450MHz。這種更遠距離的頻段可以使部署更簡單，并且仍然提供許多5G優(yōu)勢，同時犧牲了毫米波可實現(xiàn)的超快速度。在實踐中，這些低于6GHz的頻率很可能非常適合用作過渡技術(shù)，通過減少所需的投資來更快地推出。
收入和復雜性
在我們的調(diào)查中，89%的受訪者同意5G將大于4G，88%的受訪者預計5G將產(chǎn)生新的收入來源。如上所述，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是許多應用中5G的理想選擇。
這很快就會發(fā)生，35%的調(diào)查參與者表示他們已經(jīng)實現(xiàn)了5G的業(yè)務目標，或者將在一年內(nèi)實現(xiàn)。事實上，92%的受訪者預計時間框架將在五年內(nèi)。同樣，91%的受訪者表示，他們預計工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的5G將在未來五年內(nèi)帶來可觀的新業(yè)務收入。
為了實現(xiàn)這個時間表，5G運營商和OEM必須快速開發(fā)和實施復雜的系統(tǒng)。使用新的RF標準帶來了新的挑戰(zhàn)，對于工業(yè)應用，一切都必須在電噪聲和物理惡劣的環(huán)境中工作。
作為5G組件的供應商，我們看到了大量相關(guān)的IIoT用例。每個用例都可能以不同的方式從5G中受益。了解應用程序——并認識到它每次都會有所不同——對于確保成功指定、選擇和實施解決方案至關(guān)重要。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場為5G提供了巨大的機遇，但要充分利用其優(yōu)勢，需要直接針對特定用例以及技術(shù)和業(yè)務目標進行仔細評估和規(guī)劃。
