工业5G，这回真的来了！

?　当您看到这个题目时，您可能会说，工业5G?不是早就有了吗？5G?智慧工厂、5G 炼钢这些都已经有实际案例了啊？

　　确实，这些例子的确是5G 的工业应用场景，但这里的5G 采用的是和当前商用5G 同样的技术，和我们今天说的工业5G 其实有很大的不同。

　　5G 在工业的应用并不是工业5G。这一点需要从5G 的特征和标准开始说起。

　　5G 有三个公认的主要应用场景： 增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（U R L LC）和大规模机器通信（mMTC）。三个应用场景分别服务于不同领域，eMBB 以带宽为导向，如高清视频，URLLC 支持工业物联网应用的要求，mMTC 用于要求低功耗且具有大量连接设备的应用。

　　虽然这三大应用场景已经十分明确，但单个无线网络无法同时完全支持这三大场景，技术的发展总是需要一个不断演进的过程。所以5G 标准采用分步制定的方法， 在2018 年冻结了5G 的第一套完整标准R15 版本， 主要对eMBB 做了规定，目的只是加大带宽， 现在各大运营商部署的5G 基站和5G 手机都是基于这个版本的。而直到2020 年7 月冻结的R16 版本才对U R L LC 和mMTC 做出了规范。

　　对于工业无线网络而言，eMBB 并不能满足要求，因为工业实时协议（如PROFINET?IO）依赖于低延迟和高可靠性，如U R L LC 标准所述，而这只有在R16 版本才会具有。可目前市场上可用的5G 技术都是对应于R15 版本的，那能否通过R15 版本的5G 传输工业实时协议，从而实现低延迟和高可靠性呢？

　　然而，R15 版本的基础架构无法传输基于帧的 O S I 模型的第 2 层通信， 仅支持上面的层，即带有数据包（TC P 和 U DP） 的第 3 层， 这使得R15 5G 可以传输OP C UA 或MQT T 协议。但是， 目前使用最广泛的现场总线（ 如PROFINET）却无法传输，因为它需要第 2 层连接，而只有R16 版的 5G 标准才支持该连接。

　　那真的没有办法了吗？

　　确幸的是，工业自动化的头部厂商西门子带来了好消息。西门子近日宣布， P R O F I N E T I O 已经可以通过创新的传输技术在5G 网络中使用。这是通过使用 V X L A N（虚拟可扩展局域网）协议实现的。V X L A N 是一种在第 3 层数据包中嵌入逻辑第 2 层通信的协议，这使得跨网络边界透明地传输第 2 层协议成为可能， 从而实现控制器和分布式 I/O 设备之间的5G PROFINET 实时通信。

　　这种方法开辟了全新的可能性。例如， 多辆自动导引车 ( AGV ) 可以用一个S7-1500 控制器进行集中控制。PROFINET IO 用作 S7-1500 和 AGV 上的 E T 200S P 分布式 I /O 设备之间的协议。通信的核心是西门子的MUM856-1 5G 路由器连接的专用R15 5G 基础设施。通过使用中央控制器和PROFINET IO 通信，AGV 上可使用分布式I /O 设备，而无需本地控制器，这样就大大节省了空间和成本。

　　由此可见，在5G R16 版本正式商用之前，西门子通过创新方法实现了R15 5G 网络上直接传输PRPFINET 实时协议，从而实现了控制器和控制器、控制器和I/O 之间的端到端通信，这样的5G 不仅能够充分利用5G 网络的高速、高带宽和高可靠性的特性，而且能够保证通信的实时性，从而满足工业现场的通信网络需求，这才是工业5G 的应有之义。

　　为此，我们可以说，这一次，工业5G，能够传输实时工业协议的5G，能够保证实时性满足工业现场控制应用的5G，真的来了！
　附：5G行业标准的4个阶段

　　●?第一阶段：当前阶段，整个网络建设都是基于国际标准的第一版标准——5G基础标准R15，满足5G三大应用场景中的增强移动宽带场景（eMBB场景）；

　　●?第二阶段：5G完整标准R16聚焦完善的低时延、高可靠能力（URLLC场景）；

　　●?第三阶段：5G增强标准R17主要针对中高速大连接的物联网场景（mMTC场景）；

　　●?上述三个版本覆盖了5G的三大应用场景以及基础性问题；

　　●?第四阶段：R18开启5G的第二个阶段即5.5G的标准（5G-Advanced），有5G与人工智能融合等全方位的能力提升和场景拓展。

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