5G 为制造业带来机遇，但也面临技术难题          

     一、5G 概述：          

 第五代移动通信技术，简称5G，是最新一代蜂窝移动通信技术，继     4G    、     3G    和     2G    系统后的延伸。在这种网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接。与现有的手机一样，当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，他们的移动设备将自动“切换”到新蜂窝中的天线。

    从技术层面上看，    5G     技术通过大规模天线、边缘计算、网络功能虚拟化等一系列硬件和软件技术创新，各项性能指标都比       4G       有大幅提升，具备“超可靠、低时延、广覆盖、大连接”等特点；从业务体系看，       5G       将全面向互联网化发展，从过去的封闭性、专用性变为强调开放性与通用性；从应用场景看，前四代技术主要是面向个人通信，       5G       将扩展到产业互联网和智慧城市应用。    

     二、5G 产业链          

 2020     年       3       月，工信部表示，今年       5G       网络建设将加速又加量，预计三大运营商今年年底前将开通       60       万       5G       基站。从       5G       基站的建设需求来看，       5G       将会采取“宏站       +       小站”组网覆盖的模式。根据赛迪顾问发布的《       2018       年中国       5G       产业与应用发展白皮书》，预计       5G       宏站增量将达到       360-500       万个，小基站数量将达到       720-1000       万个，合计基站总数量将是       4G       基站的       3.3-4.6       倍，将会带来一轮原有基站改造和新基站建设热潮。    

    5G   基站主要分类        

    从     5G   基站产业链来看，         上游基站主设备包括了基站天线、基站射频、基站光模块和小微基站；基站射频器件包含滤波器、功放、     PCB   、集成功率放大器     (PA)     和天线振子；传输设备包括光纤光缆、光模块、有源     /     无源     /     半有源波分以及     SDN/NFV     解决方案。中游通信运营商负责基站维护以及收取使用费用等；下游应用包括终端设备及应用厂商     ,   涉及工业互联网、物联网、智能装备、手机     /     移动终端等。    

    在     5G   基站主设备中，印刷电路板（     Printed Circuit Board     ，简称     PCB     ）作为最基础的连接装置将被广泛使用。     PCB     是指在基材上按照预先设计好的形成点之间连接和印刷元件的基板。     PCB     的功能是让电子元器件按照预定电路连接（就是关键互连件）。首先     5G     基站的天线阵子需要使用     PCB     作为连接；其次     5G     基站的滤波器等元器件将大幅增加，需要使用一块单独的     PCB     来连接这些元器件；最后     5G     基站的     CU/DU     等部分也需要使用     PCB     。     5G     建设初期，对于     PCB     的需求增量直接体现在无线网和传输网上，对     PCB     背板、高频板、高速多层板的需求较大。        

 5G     产业链的下游应用场景主要包含增强移动宽带       eMBB       、大连接物联网       mMTC       、超高可靠超低时延通信       uRLLC       。我国       IMT-2020       （       5G       ）推进小组发布的《       5G       概念白皮书》中也明确了四大应用场景：连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接、低时延高可靠。    

    在消费领域，    5G     应用场景有远程医疗、自动驾驶、无人机高清航拍、实时直播、多人影像投射同步在线、智慧零售等，这些都是在       4G       时代的基础上更进一步改善使用体验，并没有带来颠覆性的变化。更多的是通过新技术新概念带动消费升级，促进了       4G       智能手机等消费电子的更新换代，       5G       智能手机上下游产业链迎来发展新机遇，如上游的摄像头光学、功率半导体、       PCB       板等。    

    在工业领域，     5G   基本能满足工业自动化中对无线通信低延迟、高可靠性、低成本的要求，适用于     AGV     控制、视觉信号传递、柔性生产线等大部分         应用场景。我国现在工业分类中有     39   个工业大类，具         备大而全的完整工业体系，不同工业门类对     5G   需求也各不相同，更多应用场景还在探索当中。    

 5G     与工业互联网的融合发展，被认为是我国把握第四次工业革命历史机遇，在全球新一轮科技产业竞争中占据先机的重要一环。我国“       5G+       工业互联网”已经在工业制造、能源电网、智慧港口等领域开启了探索之路，应用已逐渐由巡检、监控等外围环节向生产控制、质量检测等生产内部环节延伸。    

    在     5G   产业网络中，处于关键位置的产品主要有通信设备、电子电路、半导         体芯片、电子制造、电路元件、电线电缆、电子元件、传感器等产品。在     5G   产业的布局中，围绕这些重点关键性产品进行布局，能够较好地支撑起     5G     产业网络，形成产业集群，从而推动产业发展。        

     三、5G         面临的技术难题          

 5G     网络技术面临着很多挑战，中国工程院院士邬贺铨曾感叹：“       5G       标准很理想，但网络现实很骨感。”尤其是在工业领域的应用，       5G       还有很长的一段路要走。    

 5G     具有高网速（最快可达每秒       10G       数据传输）、大带宽（满足海量设备接入）、低延时（空口对空口小于       1ms       时延，同步精度达到       100ns       ，抖动小于       100ns       ）、高可靠（稳定性可达到       99.999%       ）、低功耗等优点，但这些优点并不能全部同时发挥作用。这些性能指标之间常常存在着一定程度的此消彼长、相互权衡的关系，一个维度性能的优化往往会导致另一个维度性能的退化。因此只能通过切片技术来实现选择保留一部分、牺牲一部分，以合理权衡与协调各性能指标实现之间的关系。    

    通过网络切片管理为每一个业务组织形成一个    VPN(     虚拟专用网络       )       ，这是一个非常好的想法，但实际上这种全链路的       VPN       很难。把网络切片向大客户开放，由客户发现、选择、生成和管理       VPN       ，给大客户提供按需实时动态调整的权利，但       VPN       并不能实现跨运营商。可取的办法是只是对时延、丢包率、可靠性有比较严格的业务提供网络切片。    

    目前，满足     R15   标准的     5G     在低时延这一性能上，无法满足运动控制如伺服电机的要求。     5G     的     1ms     时延是指从端口到相邻端口的时间，而不是通常意义上的从控制器到控制器的时间，如果整个控制回路全部用     5G     ，那么时延还要更长。华为     XLab     实验室与倍福工业联合开发的测试平台得出结果表明，采用     5G     通信实现从     PLC     到     PLC     的数据传输，时延是     10mS     。据业内人士预测，即使是最终版本     R17     标准，能达到     5mS     延迟就算是比较理想的状态，而伺服要求         时延控制在     2ms   以内         。    

    小结：          

    在中国积极推进数字产业化、产业数字化，引导数字经济和实体经济深度融合之际，     5G   技术是不可或缺的关键基础设施。同时，我们也要看到，     5G     技术仍有部分局限性，期待有更多的企业加入探索     5G     关键技术及行业应用的队伍。当     5G     与云计算、     AR/VR     、人工智能、大数据、机器人、远程控制、传感器等其他新一代信息技术深度融合后，能够满足超高清视频传送、智能制造、智能交通、远程医疗、智慧城市、     VR/AR     等新兴业务对移动网络的需求，成为数字化社会转型的基础。