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5G对工业控制应用的影响原理

2019-11-19

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  新的5G蜂窝网络技术将大大改善物联网通信;延迟和可靠性是满足工业环境中通信需求的关键。

  1、了解工业环境中工业机器领域的挑战

  标准组织和垂直行业(例如制造业)对工业机器进行无线通信的要求定义如下:机器与基站之间的数据包传输时间小于1毫秒,数据包丢失的概率为十万分之一。这些数据是通过以太网(有线)技术获得的,但未来行业的目标是淘汰所有有线布局,因为它将使机器的灵活配置和可预测的维护成为可能。

  Wi-Fi无法轻松满足这些要求,因为传输可能会受到干扰。5G是工业机器技术的正确无线优发国际官网,特别是如果我们将其与云端边缘计算优发国际官网结合在一起。

  2、5G对演示可视化控制机器时影响

  以下视频演示介绍了一个工业移动网络,该网络可与4G或5G网络中的机器提供连接,以比较它们的性能。为了创建此演示,我们集成了专门为低延迟通信开发的系统级模拟器,然后将获得的延迟集成到3D可视化模块中。

  可以看出,超过4G的机器工作非常缓慢,这意味着它们无法执行复杂的任务,这将降低其全球生产率。另一方面,5G机器工作具有流畅性,快速且完美同步的行为,从而可以完成复杂的任务。这有可能要归功于URLLC(超可靠和低延迟通信)技术构建块的使用,如下所述。

  3、5G引入了哪些低延迟技术?

  新一代移动设备正在引入新功能,这些功能可以使通信等待时间低于1毫秒。他们之中有一些是:

  频率载波之间的空间更大(较高的子载波间隔-SCS)

  5G使用4G的无线电帧结构作为参考,该帧的持续时间为10毫秒,其中包含10个时隙,每个时隙1毫秒。在4G中,调度是基于时隙进行的,这意味着时隙是我们可以调度用户的最小粒度。增大载波之间的空间意味着在1毫秒内可以容纳多个插槽。例如,在1毫秒的时间段内,只能使用15 kHz SCS传输一个时隙;但是,2个插槽可以安装30 kHz SCS,4个插槽可以安装60 kHz SCS,甚至8个插槽可以安装120 kHz SCS。每个子帧具有更多时隙的主要优点是具有更多的调度机会,因此有更多的重传可能性,这对于提高可靠性至关重要。

  较小的插槽尺寸(带有7、4或2个符号)

  在4G中,时隙持续时间固定为14个符号,在5G的情况下,每个时隙的符号数可以配置为4G中的“标准” 14符号时隙,也可以配置为较小的2、4或7个符号:这是“迷你插槽”的概念。迷你插槽可以从任何符号开始,而无需等待插槽边界的开始。因此,迷你时隙功能支持比常规时隙持续时间短的传输,并允许传输立即开始。迷你插槽的定义是:

  K –>标识插槽

  S –>标识相对于插槽起点的起始符号

  L –>标识从S开始计数的连续符号数

  

  FDD和TDD中更灵活的双工

  在无线电通信中,当发送数据包时,需要确认响应。在5G中,数据接收和确认传输之间的时序关系已针对4G进行了优化。在4G中,当在时隙n中发送信息时,仅在子帧n + 4中发送对该信息的确认。对于5G,该确认可在子帧n + 1、2、3或4中发送;它将根据UE处理能力和网络负载进行选择。

  

  这三种技术是已集成到5G标准中的最重要技术,有助于减少延迟,这将使我们能够响应未来的行业需求。

  显而易见,5G是满足日益增长的技术要求的工业4.0的完美技术,其在工业中的实施将是数字工业革命的又一重要步骤。

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