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工业无线通信网络步入LTE 时代

工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、感应技术以及互联网连接融合的结果。其通过智能机器间的连接最终实现人机互联,并结合软件和大数据分析,重构全球工业、激发生产力,让世界更美好、更快速、更安全、更清洁且更经济。工业互联网将整合两大革命性转变的优势:其一是工业革命,伴随着工业革命,出现了无数台机器、设备、机组和工作站;其二则是更为强大的网络革命,在其影响之下,计算、信息与通信系统应运而生,并不断发展。

国家战略推动工业互联网发展

2015年5月,国务院牵头发布了《中国制造2025》,从国家战略层面保障了工业互联网的发展,并明确了工业互联网的未来走向:自动化、数字化、智能化。要实现中国制造的国家战略,需要着力构建的关键基础设施就是工业互联网。为此,工业和信息化部成立了工业互联网联盟,目的就是加快研究未来工业互联网的基本架构,包括关键技术、协议、标准和能力需求。工业互联网和普通互联网的需求有所不同,在普通的通信网络中,电话断了可以重新;但工厂网络一旦发生故障,整个生产线就会瘫痪,这将会产生难以弥补的巨大损失。

在国家政策的保障下,中国正大力推动智能制造,让工业生产的各个环节能够自动地互相沟通、感测、决策以及协作。这是工业自动化取代人力制造的一大变革。智能制造是指在生产过程中,将智能装备通过通信技术连接起来,实现生产过程的自动化。各类感知技术收集生产过程中的各种数据,通过工业无线网络等通信手段上传到工业服务器,在工业软件系统的管理下进行数据处理和分析,并与企业资源管理软件(ERP)相结合,提供最优化的生产方案或定制化生产,最终实现智能生产。在这个过程中,工业无线网络是非常重要的一环,因为其可以将人、系统、数据和机器连接起来,实现实时和高效的信息互通,从而提高生产效率,降低运营和生产成本,减少资源的使用。

制约工业无线应用发展的因素

当前,企业内部的通信业务通常采用的是各自建网的思路,而建设多张网络投资成本高、建网效率低,而且这种传统的“烟囱式”建网模式很容易导致后期的操作、维护困难,需要耗费大量的资金和时间投入;同时,基于RFID、蓝牙、Zigbee和Wi-Fi等不同制式建设起来的异构网络互联互通难度很大,极其影响生产效率;此外,不同的网络在扩建时也将非常困难,会成为新业务拓展的重大障碍。

因此,在建设工业无线应用时,企业需要充分考虑以下因素:

  • 高可靠性:无线网络应该能够在恶劣的工业环境中保持稳定的数据传输能力,因此,其频段选择、发射功率、接收灵敏度、抗干扰性能和丢包率都需要进行严格的评估和验证。
  • 广覆盖:良好的工业无线技术应该能够保证在复杂环境下依然能实现无缝、深度覆盖,确保信号的传输范围。
  • 低时延:许多工业无线应用要求时延小于100毫秒,所以要求工业通信的承载网络具备足够低的时延。
  • 灵活性:在理想情况下,工业领域的无线系统应该能够简单地实现与有线系统相同的功能。因此,要求工业无线产品具备充分的可操作性和灵活性、安装部署方便,并支持与不同行业的各类工业应用系统的对接。

LTE:完美适配工业无线网络诉求

LTE是4G技术,是当今世界上应用最广泛的移动通信技术,在电信运营市场已经取得了极大成功,并支持向4.5G/5G演进。全球各地,无线网络正在迅速向工业园区扩展,LTE作为当前最流行的无线技术也在积极向垂直行业拓展。

  • LTE具有很好的可靠性、稳定性和灵活性,还具备广覆盖和低时延等优点,且易于安装和维护,可以很好地满足以智慧工厂、智能制造为代表的工业互联网对无线技术的需求。正是基于以上诸多优势,LTE无线专网作为一种连接各类开关、传感器、控制器和机器的高效数据通信网络在工业领域正变得越来越流行。
  • LTE能够构建统一的企业级通信平台,对接各种业务系统,用一张网(包括授权频谱和免授权频谱)承载工业园区用户的多种业务,包括SCADA、自动化控制、仪表和传感器的物联网数据传输、视频监控、宽带接入,以及工业生产调度通信等,将工业用户的垂直“烟囱式”系统联通,变为水平的通信支撑平台。
  • LTE可以同时提供融合授权频谱和免授权频谱的无线解决方案,满足工业生产中调度、数据和语音的高性能诉求,提升客户运营安全和生产效率。通过LTE独有的抗干扰技术,基于LTE的工业无线专网还能提供高可靠的稳定无线连接,可应用于精准工业控制,确保信号平滑切换、无缝覆盖、生产业务无中断。
  • LTE可以提供基于2.4G/5.8GHz的免授权频谱解决方案,解决行业频谱稀缺、建网难等问题,降低工业客户的建网门槛。当采用免授权频谱时,LTE工业无线专网的无线覆盖可达同频段Wi-Fi技术的2倍。当采用授权频谱时,LTE可以提供高性能的数据传输和语音业务,数据传输下行速率可达400Mbps,并支持400公里/小时移动速度下的通信;LTE支持上行大带宽和小于100毫秒的低时延,提升工业控制等应急业务的宽带接入性能,满足如轨道、机场、港口、电力、矿业和制造等各行业的生产调度需求。在终端方面,LTE可提供标准接口的无线模组,便于各种各样的行业终端集成,且部署灵活,使得工业生产线具备灵活定制化的生产能力。

随着工业无线技术的蓬勃发展,工业无线市场的应用机会十分广阔,例如无线远程抄表、城轨车地无线通信、智能路灯监控、工厂厂区无线覆盖、港口码头各类机械的数据回传,以及仓储物流AGV小车的精准控制等各类工业应用,相信LTE无线技术必将能凭借自身的诸多优势,在工业领域开拓出无限广阔的未来。

毛飞翔/文

华为企业无线业务营销经理

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