5G技術對我國的未來有多重要？你看完這篇文章後就該悟出道理了！

05-08

上個月，華為的創始人任正非在接受媒體的採訪時表示：「學技術的超前研究不代表社會需求已經產生。如果社會需求沒有發展到我們想像的程度，我們投入進去意義就沒有那麼大，因此，5G可能被炒作過熱，我不認為現在5G有這麼大的市場空間，因為需求沒有完全產生。如果說無人駕駛需要5G，現在能有幾台車在無人駕駛？其實輪船、飛機等已經實現了無人駕駛，但是如果飛行員不上飛機，乘客敢上飛機嗎？就是這個道理。系統工程不是有一個喇叭口就能解決的問題。」即便如任正非所說的，5G作為4G的延伸，在當前確有可能被業界過分地炒作了；但中、美、日、韓和歐盟等國家（區域性組織）都投入了不少的資源以研發5G。

對一個國家而言，5G真有那麼重要嗎？有業者以為，5G將推動全人類更快地步入第四次工業革命的時代。迄今為止，人類先後經歷了三次工業革命。而前三次工業革給世界帶來的變革，亦讓人們明白了一個真理，那就是誰在科技、製造等技術革命中佔得了先機，誰就能成為世界上的強國。

第一次工業革命，源起於英國，發生在18世紀60年代至19世紀40年代，以人類發明並廣泛地應用蒸汽機為標誌。在第一次工業革命的時代，機器取代了人力，大規模的工廠化勞動取代了個體工場的手工勞動，從而史無前例地解放了人類的生產力，從根本上顛覆了傳統的生產方式，同時還改變了社會的生產關係。當時，英國憑藉這場工業革命，成為了世界上最強的國家。

第二次工業革命，發生在19世紀70年代至20世紀初，以人類發明了電流磁效應、電磁感應以及直流發電機為先導。伴隨著人類的科學技術不斷地取得重大的突破，電燈、電車、電鑽、電焊機等電氣產品如雨後春筍般問世，汽車、柴油機、內燃機車、遠洋輪船、飛機以及新興的通訊工具和化學工業等也迅速發展起來，這在很大的程度上解決了人們的出行和通訊不便等問題，人類從「蒸汽機的時代」進入到了「電氣化的時代」。第二次工業革命幾乎是在西方几個發達國家同時進行的。

第三次工業革命，開始於20世紀50年代中期並至今，以人類發明和應用電子計算機、生物工程、空間技術等為主要的標誌，涉及到了新材料、新能源、信息技術、生物技術、海洋技術等。第三次工業革命有許多且重大的成果並沒有直接作用於人們的日常生活，而是將人類帶向了更高級的文明。

第一次工業革命，讓人類步入到機械化的時代；第二次工業革命，讓人類步入到電氣化的時代；第三次工業革命，讓人類步入信息化的時代；而第四次工業革命，將會讓人類進入到前所未遇的時代、即智能化的時代。事實上，中國的「中國製造2025」、美國的「AMP」、德國的「工業4.0」都統稱為第四次工業革命，中、美、德等國都是在利用科技上的突破，尤其重大的突破來發展經濟產業。

第四次工業革命的時代，製造業將轉向服務化，這是趨勢。像今天的淘寶電商模式會被市場淘汰『；企業內部各環節的信息將實現無縫連接，以利於自身的生產效率進一步提高和為客戶提供個性化的定製生產；企業將從過去「以產品為中心」向「以產品服務為中心」轉變。而第四次工業革命要全方位、最大化地給人類創造出價值，顯然離不開網路。

5G對於第四工業革命的意義在哪裡？網路上有一篇文章，其中有這樣一段文字：「高性能的無線網路連接工廠內的海量感測器、機器人和信息系統，連接產生的海量數據、優質數據不斷「餵食」人工智慧，並將分析、決策反饋至工廠。同時，5G廣覆蓋的物聯網路覆蓋全球，連接廣泛分布或跨區域的商品、客戶和供應商等，保持對整個產品生命周期的全連接。總之，未來的工廠是數字虛擬和物理現實相融合，ICT技術與現代製造業相融合，以提高工業生產的靈活性、可追溯性、多功能性和生產效率，為製造業開闢新的商業模式。工廠內部和外部之間的界限也越來越模糊，工廠不再是獨立的封閉實體，而是龐大的價值鏈和生態系統的一部分，這就是所謂的『虛擬工廠』。」新空口（NR）、網路切片和邊緣計算是驅動第四次工業革命的，三大具關鍵性的5G技術。

以下內容來自「網優僱傭軍」。

1，新空口

這裡指的是5G的無線連接能力，眾所周知，5G定義了eMMB、URLLC和mMTC三大場景，eMMB指高速率連接，URLLC指超低時延超可靠連接，mMTC指超大規模連接，工業4.0里，這三大場景均將應用到。

我們以未來工廠的四大典型連接：移動機器人、工廠自動化、新的人機界面和物流為例，來看一看它們如何對應5G的三大場景。

移動機器人

移動機器人屬於「柔性工廠」的範疇，所謂柔性工廠，指可以自由的移動機器設備、自由的重裝生產工具，以保證工廠可以迅速且低成本地在不同種類的產品生產線之間轉換生產，快速適應改變。

要實現柔性工廠，需用無線連接來替換工廠內現有的有線連接，只有擺脫了有線的束縛，才可以自由的設計、操作和升級互聯的機器設備和機器人。

但是，眾所周知，通常無線連接的穩定性遜於有線連接，因此，這就需要——超高可靠超低延遲的無線連接，即5G的URLLC場景。

工廠自動化

在自動化工廠內部，為了提高生產線的效率，需對各個子部件進行實時監控，對生產的產品質量進行實時測量，乃至對生產線進行實時優化，這就要求具有超低時延超高可靠的無線連接，同時，視覺控制機器人手臂、3D模型傳送、遠程數字工廠等應用需要高可靠的高帶寬通信，因此，這就需要同時支持mMTC、eMMB和URLLC三大場景。

新的人機界面（HMI）

早期的人機界面是指工業控制設備中的一些串口通信，比如變頻器、直流調速器、溫控儀錶、數采模塊等都可以連接HMI，來實現人機交互功能。

未來的人機界面應用將發生顛覆性的改變，其藉助工業智能與大數據的融合，使可穿戴工業設備、增強現實（AR）在人機融合中扮演重要角色，比如讓工人們穿上機器人外骨骼裝備，利用「可穿戴工業設備+AR技術」，將信息與真實世界場景融為一體，隨時捕捉信息、接收雲端指令和操作協助等，這需要網路支持eMMB和URLLC兩大場景。

物流

在物流方面，從智能倉庫管理到物流配送，均需要廣覆蓋、深覆蓋、低功耗、大連接、低成本的5G物聯網連接，這對應了5G的mMTC場景。

此外，虛擬工廠的端到端整合跨越產品的整個生命周期，要連接分布廣泛的已售出的商品，也需要低功耗、低成本和廣覆蓋的5G物聯網，這也對應了5G的mMTC場景。

企業內部/企業之間的橫向集成也需要無所不在的、無縫的5G聯網。「隨時隨地設計，隨時隨地生產」是智能工廠的雄心壯志，進而要求網路必須適應即時變化的容量和移動性要求，乃至能靈活融合各種不同的無線接入技術，因此，5G網路的包容性和支持業務的多樣性不可或缺。

綜上，未來工廠離不開5G的連接能力，但5G網路要一張網路支持eMMB、URLLC和mMTC三大場景，離不開另一大關鍵技術——網路切片。,

2，網路切片

我們應該不止一次解釋過網路切片。所謂網路切片，就是將一張物理網路切成多張相互獨立的、邏輯的切片子網路，這些「切片網路」共享物理基礎設施，分別提供不同的服務類型，應對不同的場景。

我們經常把4G網路比喻為高速交通系統，你可以把5G網路切片比喻為一個城市綜合交通系統，有公路、地鐵、輕軌、BRT，還有人行道、自行車道等等，不同的交通系統應對人們不同的需求。

要創建和管理網路切片，需要NFV和SDN兩大技術。

NFV，即網路功能虛擬化，其構架在橫向分為三層：物理資源層、虛擬化層和服務層，縱向是NFV管理編排（MANO）層。

NFV構架

?物理資源層指底層的計算、存儲、網路等物理資源。

?虛擬化層是指用於部署和執行網路功能的一組虛擬資源，它通過對底層物理資源虛擬化，以虛擬機（VM）的形式共享底層物理資源，一個虛擬機可包含一定數量的計算和存儲資源。

?服務層由一系列由虛擬資源構建的VNF（虛擬網路功能單元）組成，VNF可以理解為是對應網路中現有物理網元的模塊化的軟體功能實體。

?以上三層由MANO負責編排管理，MANO根據需求分配資源，為NF（網路功能）配置物理和虛擬資源。

NFV負責各種網元的虛擬化，它將傳統電信設備軟硬體解耦，而SDN主要負責將每一個網路節點的控制面和數據面分離，並將控制面抽取出來組成一個獨立的、集中的控制器（SDN Controller），這個控制器相當於網路的中樞大腦，它從更高的層次俯視整個網路，並下髮指令統一管理網路中的多層轉發，控制信令不再是口口相傳，而是集中智能管理。打個比方，如果把網路比喻為人體，人身上的眼、耳、鼻、手、足等這些人體器官對應不同的NF（網路功能），那麼，SDN就相當於大腦，控制各個器官協調工作。

網路切片原理

基於NFV/SDN技術，一張5G物理網路「切」成多個邏輯網路，服務於工業4.0的不同場景。

網路切片還有一個關鍵特徵——端到端的QoS保障。傳統的無線服務主要以「儘力而為」的方式提供，每個人共享網路和無線資源，但工業應用要求更嚴苛的QoS（網路服務質量），網路切片不但能提供端到端的QoS保障，還能隔離不同服務，滿足未來工廠不同的服務需求。

當運營商為工業4.0創建了個性化的網路切片之後，每個網路切片滿足不同的用例和行業特定需求，這就打開了全新的、定製化的網路切片即服務（NSaaS）的服務模式，也未來傳統製造商向綜合產品服務提供商轉型，引入新的商業模式和商業生態奠定了基礎。我們將看到未來更多的網路切片、網路子切片應用於工業4.0。

以上關於網路切片的介紹有點抽象，我們來舉一個應用案例。

以定製化製藥為例。假設某家製藥廠在全球分布有10家分廠，每一家分廠內的製藥流程都是一樣的，即通過控制安裝在機器手臂上移液器來分配藥品的藥物成分。與以往製藥過程不同，現在叫「定製化製藥」，即根據不同類型的患者來分配藥物成分的類型和數量，為此，這10家分廠均要通過5G網路連接到雲端，雲端存儲海量的患者信息數據，並通過大數據分析和人工智慧確定針對不同類型患者的藥物成分，在生產過程中機器手臂需實時通過5G網路連接到雲端，並根據云端的指令實時的進行配藥。

這一案例對應了5G URLLC場景，需依靠具備端到端QoS保障的5G網路切片才能實現。同時，在生產過程中工人們利用可穿戴設備、AR技術等新的人機界面（HMI）來監視生產過程，並實時增強顯示來自雲端的視頻，以及生產線上安裝無數感測器來實現自動化流程等，這些場景還需要其他的5G網路切片來實現。

為了保障端到端的QoS，在應對工業4.0中的超低時延超高可靠場景時，另一大關鍵技術非常重要——邊緣計算。

3，邊緣計算

邊緣計算指將雲端的計算和存儲能力下沉到網路邊緣，使之更接近用戶端，不僅可降低網路時延和負荷，還能基於本地部署新的應用。

邊緣計算是工業4.0的基石，也是催化劑，主要表現在以下幾個方面：

?低時延

邊緣計算部署在本地，意味著可提供超低時延，非常適合於工廠自動化環境，這不必多言。低時延的另一大好處是可以激發出創新應用，比如我們前面講的利用新的人機界面引入異地協同增強現實等。

?安全性

工業4.0通過網路將工廠內的機器、資產等連接，並通過網路連接到外部雲端，這提高了工廠靈活性和自動化水平，但這也意味著受到網路攻擊的可能性更大，而邊緣計算將儘可能多的數據存儲和處理於邊緣，不必發送到雲端，可降低安全風險。

?集成性

邊緣計算不僅無需將所有數據發送到遠端雲，它還能在本地與工廠車間的數據、ERP系統等無雲集成，從而實現工廠縱向集成。

?低成本

智能製造從聯網的感測器中收集、分析數據，並作出實時決策和預測性維護，這些數據量越來越大，給數據傳輸、計算、存儲都帶來了巨大的成本壓力，邊緣計算可智能收集數據，過濾無用數據，從而降低成本。

此外，未來工廠的一些設備功能可以通過虛擬實體的方式部署於邊緣計算，進一步提升工廠靈活性和可擴展性。