工业 4.0 要求大规模 IoT 部署与不间断连接
有线仍是工业互联网主力,LPWAN 成无线首选,5G 非刚需
实现工业 4.0 应用与服务效益,需要海量传感器、网关、云计算系统部署,并保障无缝连接。
有人误以为 IoT 总需无线连接,源于移动设备、穿戴设备等大量非有线联网终端。现实是工业互联网多由有线网络实现,以太网仍是全球工厂连接骨干。
需无线时,Sigfox、LoRaWAN、NB-IoT 等低功耗广域网(LPWAN)技术助力管理本地/远程设施的海量 IoT 设备。
有线工业连接与 M2M 存在数十年
自 1980 年代起,许多行业受益于有线数据连接,多用 24V 可编程逻辑控制器(PLC),这是工业应用的全球电压标准和数字语言。1990 年 2G 网络和 SIM 卡引入无线工业连接服务——蜂窝机器对机器通信(M2M)。M2M 让工业远程访问控制机器、部署数百联网设备、在有蜂窝覆盖处采集数据。回顾看,M2M 是今日 IoT 的框架。现存 M2M 多基于 2G GPRS,需 2G EDGE 覆盖和 SIM 卡。今日智能工厂混合有线无线技术,通过时间敏感网络(TSN)协同。TSN 是 IEEE 802.1 标准集,使以太网为时敏和任务关键型流量提供 QoS 保障,包含资源管理、流量整形、可靠性、时间同步四类工具。

本质上,基于 TSN 的工业通信网是融合系统,允许多种流量类型混合,服务需求从尽力而为到关键实时均有,TSN 在共享网络上汇聚多服务同时仍能优先保障时关键服务。
大多数连接首选 LPWAN 网络
长期演进(LTE)即 4G 网络到来,为工业和消费者带来新服务:高速传输、低延迟、VoIP、LPWAN。最常见工业 4G 基于 LTE-M(新 M2M)和窄带 IoT(NB-IoT),均面向海量 IoT,赋能数百万低功耗设备连接。此外,不依赖蜂窝的其他 LPWAN 广泛可用,包括 LoRaWAN、Sigfox、Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah)。
超 99% 工业专业 IoT 连接不需要 5G,5G 仍处早期推出阶段
近两年 5G 因极速和超低延迟承诺备受瞩目。现实是 99% 以上工业专业 IoT 连接不需要这些特性。若需蜂窝服务,4G、LTE-M、NB-IoT 能提供今日和明天应用所需带宽和海量连接。此外,5G 完整规范以支持最关键特性仍由 3GPP 等机构定义中,还需数年让 5G 网络就绪为关键 IoT 应用提供服务。

图片来源:Ericsson。
“5G 真正需要是在需要特殊功能时:更大价值、更低延迟、更多连接或连接点,LTE 拥塞时才上 5G。5G 是广域蜂窝 IoT 必需的观念并不成立。” Ericsson IoT 与宽带负责人 Marie Hogan 表示。
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