工業無線通信網絡步入LTE 時代

  文/毛飛翔

華爲企業無線業務營銷經理


工業互聯網是全球工業系統與高級計算、分析、感應技術以及互聯網連接融合的結果。其通過智能機器間的連接最終實現人機互聯,並結合軟件和大數據分析,重構全球工業、激發生產力,讓世界更美好、更快速、更安全、更清潔且更經濟。工業互聯網將整合兩大革命性轉變的優勢:其一是工業革命,伴隨着工業革命,出現了無數臺機器、設備、機組和工作站;其二則是更爲強大的網絡革命,在其影響之下,計算、信息與通信系統應運而生,並不斷髮展。

國家戰略推動工業互聯網發展

2015年5月,國務院牽頭髮布了《中國製造2025》,從國家戰略層面保障了工業互聯網的發展,並明確了工業互聯網的未來走向:自動化、數字化、智能化。要實現中國製造的國家戰略,需要着力構建的關鍵基礎設施就是工業互聯網。爲此,工業和信息化部成立了工業互聯網聯盟,目的就是加快研究未來工業互聯網的基本架構,包括關鍵技術、協議、標準和能力需求。工業互聯網和普通互聯網的需求有所不同,在普通的通信網絡中,電話斷了可以重新;但工廠網絡一旦發生故障,整個生產線就會癱瘓,這將會產生難以彌補的巨大損失。

在國家政策的保障下,中國正大力推動智能製造,讓工業生產的各個環節能夠自動地互相溝通、感測、決策以及協作。這是工業自動化取代人力製造的一大變革。智能製造是指在生產過程中,將智能裝備通過通信技術連接起來,實現生產過程的自動化。各類感知技術收集生產過程中的各種數據,通過工業無線網絡等通信手段上傳到工業服務器,在工業軟件系統的管理下進行數據處理和分析,並與企業資源管理軟件(ERP)相結合,提供最優化的生產方案或定製化生產,最終實現智能生產。在這個過程中,工業無線網絡是非常重要的一環,因爲其可以將人、系統、數據和機器連接起來,實現實時和高效的信息互通,從而提高生產效率,降低運營和生產成本,減少資源的使用。

制約工業無線應用發展的因素

當前,企業內部的通信業務通常採用的是各自建網的思路,而建設多張網絡投資成本高、建網效率低,而且這種傳統的“煙囪式”建網模式很容易導致後期的操作、維護困難,需要耗費大量的資金和時間投入;同時,基於RFID、藍牙、Zigbee和Wi-Fi等不同制式建設起來的異構網絡互聯互通難度很大,極其影響生產效率;此外,不同的網絡在擴建時也將非常困難,會成爲新業務拓展的重大障礙。

因此,在建設工業無線應用時,企業需要充分考慮以下因素:

  • 高可靠性:無線網絡應該能夠在惡劣的工業環境中保持穩定的數據傳輸能力,因此,其頻段選擇、發射功率、接收靈敏度、抗干擾性能和丟包率都需要進行嚴格的評估和驗證。
  • 廣覆蓋:良好的工業無線技術應該能夠保證在複雜環境下依然能實現無縫、深度覆蓋,確保信號的傳輸範圍。
  • 低時延:許多工業無線應用要求時延小於100毫秒,所以要求工業通信的承載網絡具備足夠低的時延。
  • 靈活性:在理想情況下,工業領域的無線系統應該能夠簡單地實現與有線系統相同的功能。因此,要求工業無線產品具備充分的可操作性和靈活性、安裝部署方便,並支持與不同行業的各類工業應用系統的對接。

LTE:完美適配工業無線網絡訴求

LTE是4G技術,是當今世界上應用最廣泛的移動通信技術,在電信運營市場已經取得了極大成功,並支持向4.5G/5G演進。全球各地,無線網絡正在迅速向工業園區擴展,LTE作爲當前最流行的無線技術也在積極向垂直行業拓展。

  • LTE具有很好的可靠性、穩定性和靈活性,還具備廣覆蓋和低時延等優點,且易於安裝和維護,可以很好地滿足以智慧工廠、智能製造爲代表的工業互聯網對無線技術的需求。正是基於以上諸多優勢,LTE無線專網作爲一種連接各類開關、傳感器、控制器和機器的高效數據通信網絡在工業領域正變得越來越流行。
  • LTE能夠構建統一的企業級通信平臺,對接各種業務系統,用一張網(包括授權頻譜和免授權頻譜)承載工業園區用戶的多種業務,包括SCADA、自動化控制、儀表和傳感器的物聯網數據傳輸、視頻監控、寬帶接入,以及工業生產調度通信等,將工業用戶的垂直“煙囪式”系統聯通,變爲水平的通信支撐平臺。
  • LTE可以同時提供融合授權頻譜和免授權頻譜的無線解決方案,滿足工業生產中調度、數據和語音的高性能訴求,提升客戶運營安全和生產效率。通過LTE獨有的抗干擾技術,基於LTE的工業無線專網還能提供高可靠的穩定無線連接,可應用於精準工業控制,確保信號平滑切換、無縫覆蓋、生產業務無中斷。
  • LTE可以提供基於2.4G/5.8GHz的免授權頻譜解決方案,解決行業頻譜稀缺、建網難等問題,降低工業客戶的建網門檻。當採用免授權頻譜時,LTE工業無線專網的無線覆蓋可達同頻段Wi-Fi技術的2倍。當採用授權頻譜時,LTE可以提供高性能的數據傳輸和語音業務,數據傳輸下行速率可達400Mbps,並支持400公里/小時移動速度下的通信;LTE支持上行大帶寬和小於100毫秒的低時延,提升工業控制等應急業務的寬帶接入性能,滿足如軌道、機場、港口、電力、礦業和製造等各行業的生產調度需求。在終端方面,LTE可提供標準接口的無線模組,便於各種各樣的行業終端集成,且部署靈活,使得工業生產線具備靈活定製化的生產能力。

隨着工業無線技術的蓬勃發展,工業無線市場的應用機會十分廣闊,例如無線遠程抄表、城軌車地無線通信、智能路燈監控、工廠廠區無線覆蓋、港口碼頭各類機械的數據回傳,以及倉儲物流AGV小車的精準控制等各類工業應用,相信LTE無線技術必將能憑藉自身的諸多優勢,在工業領域開拓出無限廣闊的未來。


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