作者：蜉蝣采采

來源：本文由無線深海（wuxian_shenhai） 授權轉載

一. 從消費互聯網到工業互聯網

在這個互聯網如我們生活中的水和電一樣無孔不入的時代，不能聯網的設備是可恥的。它們像是一個一個的信息孤島，原始而靜寂。

然而50年前，這樣的信息孤島卻是這個世界的常態，直到美國阿帕網的誕生。

它一開始僅用于軍事，但一投入民用，便爆發出了空前的生命力，以「互聯網」成其名。

這張互聯網在全球急劇擴張，把其神經末梢延伸到了地球的每一個角落。

曾經，這個末梢是無數的個人電腦（Personal Computer，簡稱PC機），顯示器背后的人們孜孜不倦地汲取著外部世界的信息，同時向外傳播自己的聲音。

這張由大量PC機終端組成的互聯網就叫做PC互聯網。但PC機大而重，沒法隨身攜帶，人又不可能隨時都守在電腦跟前，所以有了「在線」和「離線」的概念。在電腦跟前，信息可達就是「在線」，反之就是「離線」。

隨著3G和4G網絡帶來的高速上網服務，以及智能手機的普及，手機逐漸取代PC機成為了互聯網的末梢，移動互聯網迅速發展，并幾乎覆蓋了幾乎所有的智能手機用戶。

手機的特點是可以揣在兜里隨身攜帶，并且4G網絡覆蓋完善隨時可達，原先「在線」和「離線」的說法就沒有了意義。也就是說，在移動互聯網時代，大家都是「實時在線」的。

移動互聯網是一個劃時代的革命，它深刻地改變了人們（尤其是中國人）的生活方式。手機在手，生活無憂，出門可以不帶錢，但沒了手機就寸步難行。

隨著智能手機普及率的不斷提升，人口紅利趨近結束，移動互聯網的發展已經接近飽和狀態。

于是，為了尋求新的藍海，互聯網的概念進一步擴展，從「生活方式」向「生產工具」的不斷延伸。

這樣一來，原先的PC互聯網和移動互聯網被被統稱為「消費互聯網」。

和消費這個詞對應的，自然就是生產，因此用于生產的互聯網就被稱作「工業互聯網」。

二. 什么是工業互聯網？

早在2012年，美國通用電氣公司在提出「工業互聯網」這個概念時，是這么說的：

「工業互聯網，就是把人、數據和機器連接起來」。

也就是說，工業互聯網的三要素，是人、數據、機器。

人和人的連接，就是傳統的互聯網；物和物（機器）之間的連接，就是近來發展迅速的物聯網；而網絡存在的核心，自然就是數據中蘊藏的巨大價值。

可以看出，工業互聯網其實并太多沒有新的技術，更多的是架構的整合，從而把互聯網中成熟的網絡架構和技術移植到工業生產的應用中，用于效率的提升。

工業互聯網可以從「網絡」，「數據」和「安全」這三個方面來理解。

網絡是基礎，即通過互聯網，物聯網等技術實現工業全系統的互聯互通，促進工業數據的充分流動和無縫集成。

數據是核心，即通過網絡采集得到的工業生產全周期的海量數據，并進行大數據分析，形成基于數據的智能系統，實現機器彈性生產，運營管理優化，生產協同組織以及商業模式創新。

安全是保障，如果沒有嚴密的安全保障體系，上層的應用就無從談起，網絡和數據的價值就難以得到良好的應用。

上圖是蜉蝣君根據工業互聯網聯盟的圖重繪的，可以看出在物理系統，網絡，數據，安全，以及應用和用戶中存在三個閉環（也就是圖中三個紅色的虛線圓圈）。

首先是面向設備運行優化的閉環。通過工廠車間內的物聯網系統采集機器操作數據和生產環境數據，再經過邊緣計算進行分析，實現設備的動態智能調整和生產質量控制。

然后是生產運營優化的閉環。其核心是基于上一層閉環中的數據分析結果，進行生產建模，仿真和分析，并將結論用于車間/工廠/企業的運營決策優化。

最后是面向企業協同，用戶交互及企業服務優化的閉環。這一層次的閉環終于走出了企業內部局域網的范圍，真正實現了企業間的工業系統互聯和數據共享。可用于企業之間的資源組織，商業活動創新，形成網絡化協同，個性化定制，服務化延伸等新模式。

三. 5G+工業互聯網？

說了這么多，5G到底能在工業互聯網中承擔哪些重任呢？

我們還是先祭出這張經典的圖片。三角形的三個頂點國際電聯定義的就是5G三大應用場景：增強型移動寬帶（eMBB），大規模機器類型通信（mMTC），超可靠和低延時通信（uRLLC）。

如果5G像4G一樣，僅僅用于支撐消費互聯網的話，僅僅需要eMBB就足夠了。

畢竟普通手機用戶要的是網速，所謂的mMTC專注于大連接數，速率低和時延大，在手機上毫無用武之地；那么uRLLC呢？人的反應速度至少就要100毫秒了，5G在手機上要1毫秒的超低時延完全沒有意義。

也就是說，5G的大部分應用場景都不是給人用的，理所當然也就不是給消費互聯網用的。那給誰用呢？結果顯而易見，那就是工業互聯網。

工業互聯網包含多個不同的垂直行業，需求包羅萬象，5G要在其中發揮作用，無非是作為網絡基礎設施，然后借助它高速率，大連接，與超可靠低時延這三項能力，在其上構筑適合的行業應用。

這些行業應用在初期大多用于智慧園區的安防，巡檢，遠程協助，虛擬培訓等外圍應用，用于核心的工業制造控制還比較困難，隨著業界不斷的研究和試探，待到更多應用的成熟，后續才會逐步觸碰到工業核心控制環節。

以下是一些5G用于工業互聯網的例子。

1、5G+超高清視頻：隨著技術的發展，超高清視頻已經不再局限于監視，錄像，回放等傳統功能，對視頻流的清晰及流暢度提出了更高的要求。

在工業環境下高清視頻的主要應用是：智慧園區的安防，人員管理等場景。

通過5G將采集的監控視頻/圖像實時回傳，結合邊緣計算（MEC）統一監控平臺，實現人員違規，廠區環境風險監控的實時分析和報警，提高作業安全性。

在超高清采集分析的技術上，經過人工智能的分析，視頻應用逐漸向字符識別，人臉識別，視覺定位，行為分析，物體識別，物體測量，物體分揀等智能化發展，也就可稱之為「機器視覺」。

到了這個層次，5G+機器視覺就可以用于工業生產的某些環節了。

2、5G+VR/AR：VR需要超高帶寬和時延才能讓人虛擬現實的感受更真實，而AR對帶寬和時延的要求相對來說寬松一些。

VR由于沉浸，交互和構想這三大特點，在工業互聯網中的主要應用是虛擬裝配，虛擬培訓，虛擬展廳等場景，720°全景的展示讓人身臨其境，信息傳遞更豐富而直觀。

AR則融入到了工業制造的交互，營銷，設計，采購，生產，物流和服務等多個環節。

比如，通過AR遠程協助，專家可遠程在AR眼鏡中實時標注設備狀態和操作方法，實現了現場人員和遠程專家等零距離溝通。

3、5G+無人機：工業級無人機可以通過5G進行遠程操控，并進行實時高清視頻回傳，可用于智慧園區的24小時不間歇，無死角的安防，或者惡劣環境下的設備巡檢等場景。

4、5G+遠程控制：在工業環境中，很多場景不適合人進行作業，比如高位，高空，有毒等惡劣環境，這就需要遠程控制。

遠程控制不但需要超高清視頻的回傳，還需要極低的時延和可靠性。5G正好可以滿足這些方面的要求。

在上述幾種應用場景中，5G與超高清視頻的融合應用已進入成熟期，將成為5G在工業互聯網領域的第一批應用場景。

5G+VR/VR，5G+無人機以及5G+機器視覺等應用已進入高速發展期，經濟價值逐漸顯現，未來將成為5G在工業互聯網的主流應用場景。

5G+遠程控制等應用涉及工業核心控制環節，目前還處于探索期，還有待進一步的測試驗證。

實現以上的應用場景需要兩個關鍵技術：5G網絡切片和邊緣計算。

5G網絡切片在一個物理網絡上實現多個資源隔離的邏輯網絡。

不同特點的應用，對于網絡的需求千差萬別。有的要求大帶寬，有的要求大連接，還有的要求低時延，同一網絡下同時滿足這些要求代價很大，而網絡切片可以通過給它們定制不同的邏輯網絡來滿足。

綜合商業視角，切片網絡的目標架構包括商業層，切片管理層和網絡層。

商業層為垂直客戶提供切片設計服務以及購買入口；切片管理層提供切片調度，管理和實例化；切片網絡層就是支撐上層應用的物理設備和邏輯模塊。

邊緣計算（MEC，Multi-access Edge Computing，多接入邊緣計算），就是讓大量的數據計算在網絡的邊緣就近進行。

這樣不但可以降低時延，還可以減少向上的傳輸帶寬，更重要的是把關鍵數據保存在企業之內，更具安全性。

5G可天生支持MEC。由于5G核心網采用了用戶面和控制面分離的服務化架構，其用戶面單元UPF可以很方便得部署在企業內，甚至MEC服務器之上，從而實現用戶面就近處理，關鍵數據也不會流出企業。

5G+MEC的架構如下圖所示。

綜上，有了5G對eMBB，mMTC和uRLLC這三大應用場景，網絡切片，邊緣計算，以及核心網用戶面下沉的支持，才能更好地服務工業互聯網。

并且，這些5G功能必須在SA場景下才能實現，這也是中國目前大力發展5G SA部署模式的原因之一。

好了，本期的內容就到這里，希望對大家有所幫助。

參考文獻：

1、《工業互聯網體系架構（版本1.0）》，工業互聯網產業聯盟

2、《5G 與工業互聯網融合應用發展白皮書》，工業互聯網產業聯盟

責任編輯：PSY

原文標題：什么是5G+工業互聯網？

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