第五代移動通信（5G）是第一個專門為行業開發的無線標準。自動化如何能從中受益。

使用無人駕駛運輸系統時，無線連接是必不可少的。借助 5G，可以同時集成大量終端系統。（圖片：庫卡）

為什么自動化行業參與5G很重要？

廣義上講，5G是第一個從一開始就考慮到工業用途的無線標準。有兩點有力地促進了這種使用，一是5G子范圍eMBB（增強型移動寬帶）的數據帶寬非常高，可達20Gb/s。

此外，在URLLC（超可靠和低延遲通信）子范圍內，傳輸的時間延遲（延遲）極低，低至1毫秒，這幾乎等同于 "實時 "傳輸。例如，當需要傳輸大量的傳感器數據，例如來自視覺系統的數據時，這兩個因素就會發揮作用，而且幾乎沒有時間延遲。

邁克爾-瓦格納（圖片：庫卡）

然而，對于庫卡公司系統工程部歐洲、中東和非洲地區的開發主管Matthias Paukner來說，第三個性能特征甚至比上述兩點更重要："從我們作為系統工程師的角度來看，你可以在5G網絡中容納非常多的同時參與者，這是一個巨大的優勢。" mMTC（大規模機器類型通信）子區域能夠在每平方公里的區域內連接多達一百萬個終端。

Matthias Paukner補充說："這一特點為大型設施提供了強大的優勢，例如庫卡在汽車制造領域設計和實施的設施。在那里，我們談論的是眾多的機器人和無人駕駛運輸系統，在這里，5G網絡中可能的大量用戶是一個巨大的優勢。"

在制造業中支持5G的另一點是，從一開始就通過設計將高可靠性納入該標準。"庫卡機器人部門控制技術主管邁克爾-瓦格納（Michael Wagner）確信："這在其他無線連接中總是有點關鍵，5G現在將這一點作為核心競爭力。

5G 特別適合哪些生產應用？

工業 4.0 的一個關鍵目標是更靈活的生產，可以更快速、更輕松地適應產品范圍或系統的變化。例如，這將導致用自動駕駛汽車取代傳統的裝配線作為運輸產品的手段，正如奧迪目前正在測試的那樣。對于此類自動導引車 (AGV) 或自主移動機器人 (AMR)，從邏輯上講，只有無線連接是可能的。這不僅適用于“正常”的無線通信，也適用于關鍵的“緊急停止功能”，5G 因其速度和可靠性而帶來明顯優勢。

是否所有生產流程都同樣適用于 5G？

據專家介紹，這里最重要的是要在生產環境中同時集成多少個移動和非有線系統。“如果網絡中這些系統的數量相當多，那么在我看來，這是使用 5G 而不是其他無線技術的明確標準，”Matthias Paukner 說。

在 5G 中，由于載波頻率的原因，只能使用相對較小的無線電小區。這不會顯著增加硬件成本嗎？

Matthias Paukner（圖片：庫卡）

不必要！在德國，3.7 至 3.8 GHz 之間的頻段用于私有 5G 網絡。Michael Wagner 說：“這意味著校園網絡幾乎正好位于 WiFi 的 2.4 和 5 GHz 兩個頻段之間，當然也具有相同的傳播條件和衰減值，例如通過磚石，然而，這也導致了類似的可能應用：就像您必須在生產車間中戰略性地放置多個 WLAN 接入點以實現良好的無線電覆蓋一樣，所謂的室內無線電接入點也可以分布在 5G 大廳中.“雖然這偏離了具有覆蓋更大區域的室外天線的移動無線電的經典理念，但它提供了巨大的優勢。“

5G 的安全性如何？

作為 5G 標準化的一部分，開發了新的安全措施和概念，以彌補之前 3G 和 4G 標準中的安全漏洞，并為靈活和動態的網絡引入安全機制，VDMA 在其關于該主題的指南中強調（見框）。Kuka 專家 Paukner 看到了另一個重要的觀點，尤其是與 WLAN 相比：“從安全的角度來看，我認為 5G 網絡的優勢在于，你在校園網絡的專用頻段上，而你沒有使用普通的 SIM 卡。”

5G 會取代行業中的所有其他無線技術嗎？

可能不是。Michael Wagner 認為新技術與其說是替代品，不如說是對其他無線標準的補充：“一方面，5G 對用戶來說是一項相關投資。另一方面，其他無線電標準的功能也將得到改善”。他期待共存，他的同事 Paukner 也是如此：“從植物制造商的角度來看，我們看到了 5G 帶來的額外機會。”作為一個例子，他列舉了一種可能更快、更容易集成新傳感器的方法，例如，這可能會導致更靈活的生產。“但首先我們必須仔細檢查并給我們的客戶反饋。”

想要進入 5G 生產主題的用戶公司必須考慮什么？

對于 Kuka 專家來說，可用性問題是這方面最重要的問題——無論是關于 5G 設備還是關于軟件的狀態。Matthias Paukner：“作為系統制造商，我們依賴于擁有盡可能多的系統組件，這些組件已經‘講’5G。”支持 5G 的組件范圍越大，就越容易在系統中映射 5G 的典型功能。

關于軟件的另一個重點是 5G 基礎設施的可用發布狀態。“目前實施的是哪個版本，相關功能是否滿足我的要求？檢查那是我的在我看來，這是最重要的一點之一”，Michael Wagner 說。

在您自己的德國工廠內建立私有 5G 網絡是否難以獲得批準？

自 2019 年 11 月以來，聯邦網絡局一直在為所謂的“校園網絡”提供移動無線電頻率。相關行業協會對當地5G網絡的獎勵條件評價為非常積極。Kuka 專家的觀點是：“聯邦網絡局在這里簡化了審批流程。你真的必須積極地強調這一點，”邁克爾瓦格納說。只能建議任何有興趣的公司走這條路。

專家們有哪些具體的入門技巧？

作為第一步，Wagner 和 Paukner 建議希望處理該主題的公司分析潛在最終用戶的數量。還必須澄清，例如，應用程序是否也必須跨工廠進行。由此可以確定校園網絡的規模，可以估計產生的數據量，并可能需要澄清是否還需要通過公共網絡在各個位置之間傳輸信息。Michael Wagner 解釋說。

第二個建議是找出當前可用的 5G 版本有哪些可能性。“很多功能取決于版本。如果你依賴某些功能，你就依賴于相應的版本。Paukner 警告說。

第三，建議從小型測試網絡開始，以便最初保持較低的硬件支出。“在這種情況下應該您還可以查詢供應商規劃的 5G 設備產品路線圖，以便能夠在此基礎上規劃自己產品的時序和功能。”Paukner 建議道。