5G移动通信技术在工业互联网中的应用研究文献综述
2020-04-14 15:54:12
随着工业互联网上升为我国“制造强国”的国家战略高度,以及产业支持政策的不断落地,工业互联网将进入快速发展期。工业互联网已成为继消费互联网后全球新一轮重大历史机遇,有力支撑制造业乃至实体经济全要素、全产业链、全价值链连接互通,为经济高质量发展提供关键驱动力。从工业互联网角度看,通信是一个很重要的瓶颈,工业互联网与传统互联网最大的区别是连接设备,设备之间的数据通信对时间要求很高,4G只能完成其中部分工程,对实时性、安全性要求高的,无法满足。
随着工业和信息化部对外公布向中国电信、中国移动、中国联通发放第五代(5G)移动通信系统中低频段试验频率使用许可,我国5G商用推进大幕正式拉开。5G将以全新的网络架构,提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力,开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代,成为经济社会数字化转型的关键使能器。5G大带宽、大连接和低时延的三大特性必然成为服务于工业互联网的重要支撑。因此,5G移动通信技术在工业互联网上的应用十分值得研究。本文通过对5G移动通信技术的深入研究,总结5G移动通信技术的技术特点与优势,讨论5G移动通信技术如何通过与工业互联网进行深度融合促进智能服务转型,总结5G技术在工业互联网中的多个应用场景并对5G技术如何影响工业互联网的发展进行深入探讨,以探究工业互联网对5G移动通信技术的网络要求,以及5G如何与工业互联网结合推动智能服务转型。
1、有关5G技术的研究
目前,国内外已经逐渐明确了5G的愿景和需求,如何将现有技术和多种潜在的新技术进行融合以实现5G网络成为下一步的研究与发展重点。文献【1】重点阐述了5G具有发展前景的十大关键技术,并给出了每种技术的基本概念及与原理以及5G技术尚存在的研究问题。文献【2】汇总了来自不同利益相关者的5G相关信息,对5G技术进行了全面的概述,从这些利益相关者的角度来看,它们的发展将为下一代无线网络开辟新的服务和应用领域。文献【3】对5G移动通信网络发展的基本需求、技术特点与可能发展途径进行了展望,并分无线传输和无线网络两个部分,重点论述了富有发展前景的7项5G移动通信关键技术,概括性地介绍了国内5G移动通信的相关研发活动及其近期发展目标。文献【3】分析了几种5G应用场景,以推导和分类5G网络设计过程中需要考虑的需求。概述了标准化机构在考虑软件化和虚拟化在未来移动系统中的作用方面的最新进展,提出了一系列有待研究的研究挑战。针对5G在应用中存在的问题,文献【4】探讨了网络中立性监管与未来5G服务之间的潜在冲突,特别是在网络虚拟化方面。讨论了在判断交通优化是否客观必要的基础上建立网络中立性所面临的挑战。文献【5】尝试分析了5G时代的网络问题,并尝试提出了相关对策。
2、有关工业互联网的研究
当前,国内外企业工业互联网平台正处于规模化扩张的关键期,毋庸置疑,工业互联网平台成为推动制造业与互联网融合发展的重要抓手。文献【6】为了探究工业互联网的基本概念、应用目标和技术体系,分析了工业互联网的定义、系统特性和参考体系结构建模方法,明确了工业互联网是联网和集成工业控制系统、工业管理系统、决策支持系统的概念和技术体系,阐述了工业互联网技术与物联网、工业物联网等相关技术的不同之处,提出了工业互联网系统中的智能化、数字化、可靠性、可控性、安全性等值得进一步研究的理论问题。在工业互联网推动智能服务转型方面,文献【7】介绍了在新的工业互联网时代中的新型智能服务模式,体现了在新的服务模式下,企业提供产品的方式、交易方式、形态和效能也将被重新定义以及服务提供者与客户的关系变化。文献【8】从目前工厂网络面对智能制造需求存在的问题出发,分析工厂内部网络"三化(IP化、扁平化、无线化) 灵活组网"的发展趋势,指出工业生产与互联网业务模式的融合体现为四大类:信息技术(IT)系统与互联网的融合、操作技术(OT)系统与互联网的融合、企业专网与互联网的融合、产品服务与互联网的融合,并认为工厂网络与互联网的融合仍将基于目前以IP技术为基础的互联网技术体系。 文献【9】基于现有的文献,研究工业互联网对经济和商业模式的影响。目的是试图开发一个商业模式的概念,致力于公司实现工业物联网技术。该概念的提出是为了支持传统公司向数字市场过渡。文献【10】从工业互联网发展现状出发,分析其对网络的新需求,阐述未来网络发展的新趋势和新技术,并对未来网络试验设施及其对工业互联网的支持进行介绍. 文献【11】【12】分析国外工业网发展现状并探讨国外工业互联网发展对中国的启示。针对工业互联网行业存在的问题,文献【13】分析工业互联网的安全问题,提出相应对策,以期为主管部门或制造企业在建设工业联网时提供参考建议。
3、有关5G技术在工业互联网的应用研究
5G将推动工业互联网领域业务和应用的持续创新。文献【14】主要针对5G技术对工业互联网应用的影响进行分析, 并提出相应地优化措施。文献【15】根据5G无线通信技术的体系结构和特点,提出了基于5G的IIOT体系结构,并分别描述了在5G的三种典型应用模式即增强型(enh)下,不同先进制造场景和制造技术的实现方法。移动宽带(EMBB)、大型机式通信(MMTC)、超可靠低延迟通信(URLLC)。此外,还分析了5G IIOT的特点、关键技术和面临的挑战。 文献【16】分别介绍了5G三种典型应用模式下不同先进制造场景和制造技术的实现方法,即增强移动宽带(EMBB)、大型机式通信(MMTC)、超可靠低延迟通信(URLLC)。此外,还分析了5G IIOT的特点、关键技术和面临的挑战。 文献【17】根据工业互联网和5G通信系统的技术与应用特点,探讨了基于5G环境下的工业互联网应用的发展状况,可为了解5G系统和工业互联网应用提供一些有益的帮助。文献【18】对工业互联网对5G网络需求、5G典型应用场景和5G如何推动智能服务转型进行分析。