新的5G蜂窩網絡技術將大大改善物聯網通信;延遲和可靠性是滿足工業環境中通信需求的關鍵。
標準組織和垂直行業(例如制造業)對工業機器進行無線通信的要求定義如下:機器與基站之間的數據包傳輸時間小于1毫秒,數據包丟失的概率為十萬分之一。這些數據是通過以太網(有線)技術獲得的,但未來行業的目標是淘汰所有有線布局,因為它將使機器的靈活配置和可預測的維護成為可能。
Wi-Fi無法輕松滿足這些要求,因為傳輸可能會受到干擾。5G是工業機器技術的正確無線解決方案,特別是如果我們將其與云端邊緣計算解決方案結合在一起。
以下視頻演示介紹了一個工業移動網絡,該網絡可與4G或5G網絡中的機器提供連接,以比較它們的性能。為了創建此演示,我們集成了專門為低延遲通信開發的系統級模擬器,然后將獲得的延遲集成到3D可視化模塊中。
可以看出,超過4G的機器工作非常緩慢,這意味著它們無法執行復雜的任務,這將降低其全球生產率。另一方面,5G機器工作具有流暢性,快速且完美同步的行為,從而可以完成復雜的任務。這有可能要歸功于URLLC(超可靠和低延遲通信)技術構建塊的使用,如下所述。
新一代移動設備正在引入新功能,這些功能可以使通信等待時間低于1毫秒。他們之中有一些是:
頻率載波之間的空間更大(較高的子載波間隔-SCS)
5G使用4G的無線電幀結構作為參考,該幀的持續時間為10毫秒,其中包含10個時隙,每個時隙1毫秒。在4G中,調度是基于時隙進行的,這意味著時隙是我們可以調度用戶的最小粒度。增大載波之間的空間意味著在1毫秒內可以容納多個插槽。例如,在1毫秒的時間段內,只能使用15 kHz SCS傳輸一個時隙;但是,2個插槽可以安裝30 kHz SCS,4個插槽可以安裝60 kHz SCS,甚至8個插槽可以安裝120 kHz SCS。每個子幀具有更多時隙的主要優點是具有更多的調度機會,因此有更多的重傳可能性,這對于提高可靠性至關重要。
較小的插槽尺寸(帶有7、4或2個符號)
在4G中,時隙持續時間固定為14個符號,在5G的情況下,每個時隙的符號數可以配置為4G中的“標準” 14符號時隙,也可以配置為較小的2、4或7個符號:這是“迷你插槽”的概念。迷你插槽可以從任何符號開始,而無需等待插槽邊界的開始。因此,迷你時隙功能支持比常規時隙持續時間短的傳輸,并允許傳輸立即開始。迷你插槽的定義是:
K –>標識插槽
S –>標識相對于插槽起點的起始符號
L –>標識從S開始計數的連續符號數
FDD和TDD中更靈活的雙工
在無線電通信中,當發送數據包時,需要確認響應。在5G中,數據接收和確認傳輸之間的時序關系已針對4G進行了優化。在4G中,當在時隙n中發送信息時,僅在子幀n + 4中發送對該信息的確認。對于5G,該確認可在子幀n + 1、2、3或4中發送;它將根據UE處理能力和網絡負載進行選擇。
這三種技術是已集成到5G標準中的最重要技術,有助于減少延遲,這將使我們能夠響應未來的行業需求。
顯而易見,5G是滿足日益增長的技術要求的工業4.0的完美技術,其在工業中的實施將是數字工業革命的又一重要步驟。