一、5G的三大基本特點

1、高速度

相對于4G，5G要解決的第一個問題就是高速度。網(wǎng)絡(luò)速度提升，用戶體驗與感受才會有較大提高，網(wǎng)絡(luò)才能面對VR/超高清業(yè)務(wù)時不受限制，對網(wǎng)絡(luò)速度要求很高的業(yè)務(wù)才能被廣泛推廣和使用。因此，5G第一個特點就定義了速度的提升。

對于5G的基站峰值要求不低于20Gb/s，當(dāng)然這個速度是峰值速度，不是每一個用戶的體驗。隨著新技術(shù)使用，這個速度還有提升的空間。

這樣一個速度，意味著用戶可以每秒鐘下載一部高清電影，也可能支持VR視頻。這樣的高速度給對速度有很高要求的業(yè)務(wù)提供了機(jī)會和可能。

2、低時延

5G的一個新場景是無人駕駛、工業(yè)自動化的高可靠連接。人與人之間進(jìn)行信息交流，140毫秒的時延是可以接受的，但是如果這個時延用于無人駕駛、工業(yè)自動化就無法接受。5G對于時延的最低要求是1毫秒，甚至更低。這就對網(wǎng)絡(luò)提出嚴(yán)酷的要求。而5G是這些新領(lǐng)域應(yīng)用的必然要求。

工業(yè)自動化過程中，一個機(jī)械臂的操作，如果要做到極精細(xì)化，保證工作的高品質(zhì)與精準(zhǔn)性，也是需要極小的時延，最及時地做出反應(yīng)。這些特征，在傳統(tǒng)的人與人通信，甚至人與機(jī)器通信時，要求都不那么高，因為人的反應(yīng)是較慢的，也不需要機(jī)器那么高的效率與精細(xì)化。而無論是無人駕駛飛機(jī)、無人駕駛汽車還是工業(yè)自動化，都是高速度運行，還需要在高速中保證及時信息傳遞和及時反應(yīng)，這就對時延提出了極高要求。

3、泛在網(wǎng)

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需要無所不包，廣泛存在。只有這樣才能支持更加豐富的業(yè)務(wù)，才能在復(fù)雜的場景上使用。泛在網(wǎng)有兩個層面的含義。一是廣泛覆蓋，一是縱深覆蓋。

廣泛是指我們社會生活的各個地方，需要廣覆蓋，以前高山峽谷就不一定需要網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因為生活的人很少，但是如果能覆蓋5G，可以大量部署傳感器，進(jìn)行環(huán)境、空氣質(zhì)量甚至地貌變化、地震的監(jiān)測，這就非常有價值。5G可以為更多這類應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)。

縱深是指我們生活中，雖然已經(jīng)有網(wǎng)絡(luò)部署，但是需要進(jìn)入更高品質(zhì)的深度覆蓋。我們今天家中已經(jīng)有了4G網(wǎng)絡(luò)，但是家中的衛(wèi)生間可能網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不是太好，地下停車庫基本沒信號，現(xiàn)在是可以接受的狀態(tài)。5G的到來，可把以前網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)不好的衛(wèi)生間、地下停車庫等都用很好的5G網(wǎng)絡(luò)廣泛覆蓋。

一定程度上，泛在網(wǎng)比高速度還重要，只是建一個少數(shù)地方覆蓋、速度很高的網(wǎng)絡(luò)，并不能保證5G的服務(wù)與體驗，而泛在網(wǎng)才是5G體驗的一個根本保證。

二、5G無線控制優(yōu)缺點

有線傳輸受環(huán)境的影響較大，不利于工業(yè)控制。而采用無線傳輸?shù)男问竭M(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，可以減少環(huán)境對傳輸設(shè)計的影響。早期的工業(yè)控制采用金屬線路進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，與無線相比存在一些問題，以下是有線與無線對比:

1、5G無線控制優(yōu)點

①傳輸距離：如RS232雙絞線傳輸方式等，即使增加驅(qū)動電路，但仍然受到很大的限制，一般通訊距離小于50m。5G無線控制不存在距離問題，只要有信號覆蓋真正做到了橫跨五大洲。

②數(shù)據(jù)衰減：如現(xiàn)在用于工業(yè)控制的RS485雙絞線有線傳輸方式，網(wǎng)線傳輸方式，這兩種傳輸方式提高了傳輸距離，但隨著傳輸距離的擴(kuò)大，線路的阻抗對信號產(chǎn)生很大的衰減。

③信號干擾：許多設(shè)備由于現(xiàn)場環(huán)境、空間受限，信號電纜鋪設(shè)時與大動力電纜、變頻等設(shè)備距離過進(jìn)而產(chǎn)生干擾，通過5G無線信號控制直接避免了與大動力電纜、變頻等設(shè)備交集。

④繼電隔離：設(shè)備由于體積結(jié)構(gòu)問題，一般設(shè)備廠家在設(shè)計端子時動力與信號靠的比較近，現(xiàn)場設(shè)備受環(huán)境、腐蝕、密封等因素影響有雨水進(jìn)入，造成強(qiáng)電竄入，輕者損壞終端控制設(shè)備，重者危及人身安全。為避免此類問題發(fā)生，傳統(tǒng)做法是增加繼電隔離，這無疑會加大成本，而通過5G無線信號控制就直接避免此類問題，因為動能無法通過無線傳播。（電動頭進(jìn)水）

⑤人工材料成本：有線電纜鋪設(shè)時無法滿足長距離運動部件的控制需求，投資增加。有線控制方式通過線纜傳輸信號，長距離傳輸時需增加相應(yīng)的線纜托架，增大設(shè)備布置空間，增加設(shè)備驅(qū)動負(fù)荷，并且線纜在頻繁往復(fù)運動過程中易出現(xiàn)故障。遠(yuǎn)距離鋪設(shè)時考慮線徑、信號放大?？紤]架設(shè)環(huán)境電纜終端頭預(yù)留、電纜接頭、拐彎處、夾層內(nèi)、隧道及豎井等難度。以上情況在有線電纜鋪設(shè)時都會增加成本和浪費。

⑥柔性布局：利?5G其自身無可比擬的獨特優(yōu)勢，助?柔性化?產(chǎn)的?規(guī)模普及。5G?絡(luò)進(jìn)???，在減少設(shè)備與控制室之間線纜成本的同時，利??可靠性?絡(luò)的連續(xù)覆蓋，使設(shè)備在移動過程中活動區(qū)域不受限，按需到達(dá)各個地點，在各種場景中進(jìn)?不間斷?作以及?作內(nèi)容的平滑切換。（濾油機(jī)、潛水泵等）

⑦云端計算：在工業(yè)4.0的大環(huán)境下，邊緣計算需求越來越大，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)智慧控制，需要外部設(shè)置邊緣計算機(jī)。而邊緣計算機(jī)價格昂貴，有線數(shù)據(jù)的傳輸必須就近設(shè)置邊緣計算機(jī)，通過5G無線傳輸在云端計算直接租用即可，大大的降低了成本。

2、5G無線控制缺點

①穩(wěn)定性：有線網(wǎng)絡(luò)有一個最大的優(yōu)點是目前的無線網(wǎng)絡(luò)所無法比擬的，這就是快且穩(wěn)定。就我國的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來說，由于房屋基本都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且格局復(fù)雜多樣，環(huán)境對無線信號的衰減嚴(yán)重，因而無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性是不可避免的。對于一個網(wǎng)絡(luò)來說，無論是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)還是家庭網(wǎng)絡(luò)，穩(wěn)定性是最重要的，因為時斷時續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，是沒有企業(yè)可以承受的。當(dāng)然，也并不是說，無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性一點保障都沒有，只是有線網(wǎng)絡(luò)勝它一籌而已。

②安全性：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的一個重要問題就是網(wǎng)絡(luò)安全的保障，特別是當(dāng)你使用無線連接時這點尤為重要。雖然無線技術(shù)有很多的優(yōu)點，但是無線網(wǎng)絡(luò)的安全性永遠(yuǎn)也沒有辦法和有線網(wǎng)絡(luò)的安全性相提并論，除非你部署了端到端的加密技術(shù)，否則都無法保障無線網(wǎng)絡(luò)所謂的真正的安全通信。有線網(wǎng)絡(luò)可以處理非常高速的帶寬，并且可以提供較好的安全性，因為有線網(wǎng)絡(luò)不需要在網(wǎng)絡(luò)中廣播信息的，只要硬件在控制中就可以保障網(wǎng)絡(luò)的安全。而無線網(wǎng)絡(luò)是通過特定的無線電波傳送的，所以在這個發(fā)射頻率的有效范圍內(nèi)，任何具有合適的接收設(shè)備的人都可以捕獲該頻率的信號，這必然會影響到一個局域網(wǎng)絡(luò)中的安全，因而，無線網(wǎng)絡(luò)用戶對于重要數(shù)據(jù)需要特別加密以增加安全性。

③維護(hù)費用：有線網(wǎng)絡(luò)的布線成本高，勞動強(qiáng)度高。雖然設(shè)備成本較低，但網(wǎng)絡(luò)本身組建、維護(hù)和升級的費用都比較高，無線網(wǎng)絡(luò)組建容易，設(shè)置和維護(hù)都比較簡單。只是前期投入成本較高，與控制規(guī)模成反比。

隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜化，多個生產(chǎn)廠房之間的物理距離成為有線網(wǎng)絡(luò)布線的障礙。如果采用一個廠房對應(yīng)一個控制中心的方案，會造成重復(fù)建設(shè)，多個控制中心之間也會存在不同步的問題，因此大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中需要引進(jìn)無線通信組網(wǎng)，采用一對多的控制—生產(chǎn)模式。為了克服以上問題，無線控制技術(shù)成為了主要的研究方向，隨著5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，尤其是隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得無線通訊網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用。WLAN(無線局域網(wǎng)絡(luò))技術(shù)能夠在工業(yè)控制中，為各種智能設(shè)備、機(jī)器人以及各種自動化設(shè)備之間的通信提供高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在很大程度上彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)的不足，在無線射頻領(lǐng)域，工業(yè)控制也有很大的發(fā)展，各種通信模塊被大量使用，從而進(jìn)一步完善了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的通信性能。

三、無線通信工業(yè)控制的場景運用

1、基于溫度采集模塊的無線通訊工業(yè)控制

2、基于原始信號采集模塊的無線網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制

3、基于PC機(jī)的無線網(wǎng)絡(luò)工業(yè)控制

從有線到無線，現(xiàn)代的工業(yè)控制越來越趨向于無線控制，通信協(xié)議也將越來越標(biāo)準(zhǔn)化，無線通訊網(wǎng)絡(luò)與無線通訊模塊的結(jié)合會使得工業(yè)控制變得更加的完善，PC機(jī)的使用將擴(kuò)大WLAN局域網(wǎng)的使用，這些都會令操作人員的控制的范圍越來越大。除此之外，現(xiàn)代無線通訊在網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)傳輸速度上和傳統(tǒng)的有線傳輸相比還存在很大的不足，這些問題還有待于研究開發(fā)人員要進(jìn)一步的完善，無線控制將對未來工業(yè)控制起到重要的作用。