Technical Articles
What are the needs of smart manufacturing for wireless communication?
Date：2019-07-22
Source：Samsun Technology
（1）智能制造为什么需要无线通信
显而易见，智能制造过程中云平台和工厂生产设施的实时通信、以及海量传感器和人工智能平台的信息交互，和人机界面的高效交互，对通信网络有多样化的需求以及极为苛刻的性能要求，并且需要引入高可靠的无线通信技术。
高可靠无线通信技术在工厂的应用来看，一方面，生产制造设备无线化使得工厂模块化生产和柔性制造成为可能。另一方面，因为无线网络可以使工厂和生产线的建设、改造施工更加便捷，并且通过无线化可减少大量的维护工作降低成本。
显而易见，智能制造过程中云平台和工厂生产设施的实时通信、以及海量传感器和人工智能平台的信息交互，和人机界面的高效交互，对通信网络有多样化的需求以及极为苛刻的性能要求，并且需要引入高可靠的无线通信技术。
高可靠无线通信技术在工厂的应用来看，一方面，生产制造设备无线化使得工厂模块化生产和柔性制造成为可能。另一方面，因为无线网络可以使工厂和生产线的建设、改造施工更加便捷，并且通过无线化可减少大量的维护工作降低成本。
（2）无线通信网络在智能制造应用面临哪些挑战
在智能制造自动化控制系统中，低时延的应用尤为广泛，比如对环境敏感高精度的生产制造环节、化学危险品生产环节等。智能制造闭环控制系统中传感器（如压力、温度等）获取到的信息需要通过极低时延的网络进行传递，最终数据需要传递到系统的执行器件（如：机械臂、电子阀门、加热器等）完成高精度生产作业的控制，并且在整个过程需要网络极高可靠性，来确保生产过程的安全高效。
此外，工厂中自动化控制系统和传感系统的工作范围可以是或者几百平方公里到几万平方公里，甚至可能是分布式部署。根据生产场景的不同，制造工厂的生产区域内可能有数以万计传感器和执行器，需要通信网络的海量连接能力作为支撑。
5G网络具备的能力
华为在北京怀柔率先完成了由IMT-2020（5G）推进组组织的中国5G技术研发试验无线技术第二阶段测试。在C-Band 的测试环节中，利用200MHz带宽，通过5G新空口及大规模多入多出等技术进行测试，小区峰值超过20Gbps，空口时延在0.5ms以内，单小区大于1000万连接。
和传统的移动通信技术相比，5G将进一步提升用户体验：在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，单用户典型数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（相当于4G网络速率的100倍）;端到端时延缩短5倍;在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍;在可靠性和能耗方面：每比特能源消耗应降至千分之一，低功率电池续航时间增加10倍。
在智能制造自动化控制系统中，低时延的应用尤为广泛，比如对环境敏感高精度的生产制造环节、化学危险品生产环节等。智能制造闭环控制系统中传感器（如压力、温度等）获取到的信息需要通过极低时延的网络进行传递，最终数据需要传递到系统的执行器件（如：机械臂、电子阀门、加热器等）完成高精度生产作业的控制，并且在整个过程需要网络极高可靠性，来确保生产过程的安全高效。
此外，工厂中自动化控制系统和传感系统的工作范围可以是或者几百平方公里到几万平方公里，甚至可能是分布式部署。根据生产场景的不同，制造工厂的生产区域内可能有数以万计传感器和执行器，需要通信网络的海量连接能力作为支撑。
5G网络具备的能力
华为在北京怀柔率先完成了由IMT-2020（5G）推进组组织的中国5G技术研发试验无线技术第二阶段测试。在C-Band 的测试环节中，利用200MHz带宽，通过5G新空口及大规模多入多出等技术进行测试，小区峰值超过20Gbps，空口时延在0.5ms以内，单小区大于1000万连接。
和传统的移动通信技术相比，5G将进一步提升用户体验：在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面，单用户典型数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（相当于4G网络速率的100倍）;端到端时延缩短5倍;在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍;在可靠性和能耗方面：每比特能源消耗应降至千分之一，低功率电池续航时间增加10倍。
