【经验】解析支持工业4.0的5G专用网络的5G关键特性是什么？

时间： 2022-01-18 来源：Keysight

5G专用网络正在激增，5G专用网络的收入将从2021年的16亿美元增长到2030年的650亿美元。但是，通往5G专用网络的道路充满挑战，从部署到运营，这些挑战将跨越网络生命周期的所有阶段。启用5G专用网络用例，尤其是工业4.0，需要较高的网络性能。本文KEYSIGHT主要讲解支持工业4.0的5G专用网络的5G关键特性是什么？

所有网络组件都必须以最佳性能运行，并且端到端网络性能最佳。仅在站点验收期间测试RAN网络会产生盲点。克服这些挑战需要深入了解5G专用网络用例及其要求。您还需要熟悉支持这些网络的底层标准、部署选项和关键5G功能。多接入边缘计算(MEC)、时间敏感网络(TSN)和5G系统安全功能对于为工业4.0用例启用5G专用网络至关重要。MEC为5G系统提供实时感知，TSN使工业设备能够连接到移动网络并提供控制能力，而5G架构的安全特性提高了专用网络的安全性。

移动接入边缘计算 (MEC)

MEC使计算能力在物理上更接近用户，并有助于实现更低的延迟。MEC还可以从需要大量计算资源的设备（如增强现实 (AR) 眼镜和无线机器人）中卸载计算需求。它可以使用5G数据链路将计算需求从这些设备卸载到边缘计算机，并使眼镜/机器人更轻、更节能。

图1 将边缘计算用于AR用例的 5G 专用网络示例（来源：韩国电子技术研究所）

图1显示了使用5G专用网络的AR设备示例。AR眼镜将有助于提高工人的安全，提供远程支持，并帮助在日益复杂的环境中培训工人，以及其他好处。在此示例中，集成到AR设备中的摄像头拍摄图像并将其发送到处理服务器。处理服务器确定相机的当前视野以及先前在当前图像中注册的增强的最佳位置。然后，它渲染增强图像并将其发送回AR眼镜进行显示。视野中的增强需要紧密跟随AR设备的运动，而不会引入失真。此用例需要强大的计算能力、高上行链路和下行链路数据速率以及低延迟。

时间敏感网络 (TSN)

TSN支持是5G专网的另一个重要特性。此功能是工厂自动化的关键推动力，5G中内置的低延迟特性可以创建一个跨越整个基础设施的端到端的时间敏感通信通道。在采用有线TSN 的过程中，许多5G专网将部署在具有有线通信基础设施的现有工厂中。将有线TSN功能转换为5G（反之亦然）对于启用工业4.0应用非常重要。图2提供了支持TSN的典型5G架构。

图2 支持 TSN 的 5G 网络

安全

安全性是部署5G专用网络时要考虑的另一个重要方面。与前几代蜂窝技术相比，5G架构（图3）包括显着的安全增强功能，包括功能更强大、更安全的加密和身份验证系统。5G网络架构旨在为网络提供的不同服务采取必要的安全措施，无论是语音呼叫、机器人功能的控制，还是从数百个传感器收集数据。

图3 3GPP 5G安全架构

5G专网的兴起

制造业对5G的采用正在增加。在最近对来自1,000家行业组织的高级管理人员进行的一项调查中显示，30%的人表示他们处于试点阶段或之后，40%的人预计将在未来两年内在单个站点大规模推出5G。此外，许多公司（64%）表示计划在未来三年内采用基于5G的边缘计算服务，超过三分之一的受访行业组织表示他们更愿意部署5G专用网络。

然而，5G专用网络对制造商及其合作伙伴提出了重大挑战，他们需要确保网络覆盖、连接性和稳定性，而实现这一目标需要完整的网络生命周期策略。