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5G LAN的“一小步”，工业互联网IT/OT融合的“一大步” - OFweek通信网
2023.06.15 行瑞编辑部
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作者：Ada物联网智库 原创导读近日，R16标准进一步支持5G LAN功能的引入为工业IT与OT的融合开辟了道路，使5G＋工业互联网向低成本、易部署迈进，加快5G规模普及。2020年7月3日，国际标准组织3GPP正式宣布5G R16标准冻结超可靠低延迟通信（URLLC）在全球统一的标准支持下，端到端的延迟被压缩到5毫秒以下，同时也被定义5G LAN是推动5G向垂直产业扩张的重要加速器，一举拉开了“工业5G时代”的帷幕。随着趋势的推移，5G易于部署、延迟低、可靠性高、带宽大、连接特性广，可以逐一打破传统制造业转型中遇到的布线繁琐、通信环境复杂、易干扰、对延迟和稳定性更敏感等痛点。相反，智能升级后工厂生产线、设备和机器产生的大量数据也为5G行业的应用提供了良好的增长环境。然而，在工业制造业大胆改革之初，5G也面临着成本高、数量难的挑战，直到R16标准进一步支持5G LAN功能的引入开辟了工业IT与OT的融合通路，使5G＋工业互联网向低成本、易部署迈进，加快5G规模普及。“一劳永逸”，5G LAN的魔法当5G的“春风”还没有吹向工业应用时，工厂的网络化和数字化转型主要依赖于“有线”＋WiFi“组合为终端设备提供通信保障，其局限性也很明显——一方面，工厂环境复杂，有线网络路由难以规划，部署成本高，容易造成电缆过多和混乱；另一方面，WiFi网络的抗干扰性和移动性较差，同时，基于WiFi的网络环境没有边缘能力，无法承担部署在边缘节点的潜在故障分析和数据快速传输。具体来说，在依靠有线网络连接的工厂中，每个工作台或每条生产线上的通信网络信号都是根据终端类型和数量提前合理分配的，以确保带宽和传输速率满足系统要求，这意味着生产线和单个操作台都难以根据生产需要灵活调整和配置，这显然无法适应市场灵活生产的发展趋势。5G就像一把锋利的剪刀，成功地为工业制造业完成了“剪辫子”的转变。但在R15期间，5G网络依靠IP搜索三层协议，不直接支持二层协议，5G行业终端只支持三层IP网络接入，需要引入AR路由器配置虚拟二层网络，实现工业设备5G无线接入，不仅网络复杂，配置VPN隧道，改造成本高，导致5G应用难以在工业场景中大规模复制。因此，当时的5G CPE等设备的部署和应用停留在边缘辅助应用场景中，并没有真正进入工业控制领域，通常被称为IT网络层的限制，没有与OT集成，这也导致5G网络的部署不仅仅是工厂的需要，然后影响5G终端的规模和成本探索，从而形成恶性循环。进入R16期后，基于5G终端接入能力和5G网络提供的私人移动LAN服务-5G LAN，通过工业IT和OT集成“两脉”，不需要新的AR路由器等隧道设备，使5G直接进入工厂网络，同时支持用户移动、细分子网络，基于子网络管理能力，实现极简网络和灵活配置，与工业网络融合。具体来说，5G LAN通过为企业的终端建设 “群”，围绕业务服务器，为群内终端提供灵活的通信服务，如终端交换或终端隔离。基于IP，LAN可以支持 或ethernet的点对点、点对多点通信模式。“5G”于10月27日举行 LAN赋能工业互联网ITIT／移远通信产品经理胡勇华在OT深度融合的主题直播中直言不讳地表示，5G LAN是IT与OT融合的基本技术保障。以工厂天车控制为例，使用5G LAN后，控制平台的指令可以通过5G核心网络UPF发送到基站，然后传输到CPE设备，然后反应到PLC控制天车动作。在此过程中，整个传输通道按照PLC工业控制的二层报告协议进行转发，不进行复杂的传输隧道配置，实现控制室与远端生产现场的互联互通。5G LAN商业引爆5G工业互联网热潮综上所述，在网络部署阶段，一方面，5G LAN实现了运营商网络与工厂内网的解耦，显著节约了5G工业互联网建设的成本；另一方面，5G LAN支持5G原生二层网络，可保持企业原有网络不变，大大降低工业生产线5G改造难度。在实际应用场景中，5G LAN可以保持企业IP的独立分配，减少隧道设备的配置，实现设备的即插即用。在通信能力方面，5G LAN可以实现最佳的局部通信、最佳的本地交换延迟和最佳的网络负荷，进一步减少工业互联网端到端延迟。正如移远通信产品经理胡勇华所说，5G引入局域网的能力是后续移动工业互联网建设的基本要求，5G LAN不需要添加AR路由器来完成层2到层3的转换，也不需要运营商网络配置隧道，实现运营商网络和企业网络的解耦，使用5G LAN工业互联网简化了网络架构，节省了部署成本。作为世界领先的物联网整体解决方案供应商，移动通信也率先布局5G LAN，基于紫光展锐V516芯片平台开发的多个模块已经商业化，包括RG500U、RG200U、LGARM500U等LGA、M．2、Mini PCIE包装模块。在V516多项5G 在R16关键技术的加持下，除了5G LAN，移动5G模块还支持CAG模块、网络切片、URLLC等特点，可靠性达99．99％，并支持毫秒空口延迟和精度达到1us的5G网络高精度授时，可满足智能电网差动保护、工业制造高精度机器合作、仓储物流多车合作、工业局域网等行业应用的需求。其中，基于移远5G LAN模块，浙江宁波某企业聚焦汽车零部件制造领域，完成了全省首个5G模块 LAN工业互联网商业测试升级了其精密压铸件制造厂，建立了5G全连接厂，建立了灵活的工业现场网络安排，实现了下挂设备的即插即用和动态生产线调整，提高了工厂生产线调整效率70％，从7天压缩到2天；MES网络交付效率翻了一番，从6个月减少到3个月；隧道配置和维护每年可节省约750天。与此同时，在汽车品牌的制造厂，移远帮助其使用5G LAN能力集成到汽车生产的内部网络中，为冲压车间和焊接车间的工业相机场景“剪辫子”解决了Andon系统的灵活性问题，减少了生产线调整的停机时间，提高了生产效率，也可以使用原PLC、实现网络即插即用、快速响应的服务器网络规划和IP配置。此外，像世界各地的老制造企业一样，除了要求工厂高效使用外，还要综合考虑产品交付周期、整体利润率等方面。“5G”在其无锡分公司＋在柔性生产线项目开发系统自动化的帮助下，借助移远通信的5G LAN模块，工厂实现了更快的生产线更换能力，跨品种整线更换可控制在10分钟内，这意味着工厂可以更自由地处理小批量多品种的生产订单，随着生产线灵活性的提高，一条5G灵活生产线可以取代三条传统的U线，同时，它还提高了产品交付能力和上市时间，将客户的最低订单数量减少到1pcs。在内部资源利用方面，得益于5G LAN的灵活部署特点，占地面积约4000平方米的工厂，可支持数百个产品家族和1万个产品家族＋型号产品的生产无疑会大大提高企业自身的利润率和市场份额。更重要的是，除了工业领域，5G LAN还在探索更多的应用场景，具有成本低、部署方便、延迟延迟低等优点。目前，移源通信还参与了一个智能建筑项目，从建筑控制自动化系统开始，实现了终端设备的交换和联动。此外，移源通信还在规划5G差动保护试点项目，进一步扩大5G LAN应用场景。写在最后此前，业界一致认为，5G标准的演变分为R15两个阶段、R16和R17的第二阶段包括R18、R19和R20。今年6月5G R17标准的冻结也意味着5G技术进化的第一阶段已经圆满结束。如果将5G应用程序比作一个需要探索的深海，每一次技术演变下的关键特征就像海上的冰山，随着工业的发展，它所包含的价值正在逐渐流失和暴露。而5G LAN作为R16标准定义的关键特征之一，逐渐量化了“5G工业时代”的颠覆性意义，成为工厂降低成本、提高效率的重要推动力。移远通信是最早的5G布局 LAN的先驱也将继续探索其在更多场景中的应用价值。
标题：5G LAN的“一小步”，工业互联网IT/OT融合的“一大步”
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