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前言

虹科工業物聯網

5G通信網絡的誕生是工業界熱切期待的事件。相比此前的幾代通信技術專注于蜂窩網絡，5G將成為首個為工業部門打造的主流無線網絡。而要理解用于工業領域的無線網絡的重要性，我們可以從比較4G和5G入手。本文將討論：

• 4G與5G在工業應用方面的比較

• 5G將如何革新工廠車間內部的連接并支持工業4.0商業模式

• 5G對工業領域的好處

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4G與5G的重要差異

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實現工業自動化工業4.0目標要求數據交換時要近乎實時。數據交換可以是從機器到機器或從機器到云的數據傳輸，但確保數據成功傳輸的核心是低延遲和高帶寬的網絡。

在比較網絡選項時，其他需要考慮的因素是工廠的環境及其位置。工業環境指的是具有強筋化墻和工業過程產生的電磁波。當試圖在工業環境中使用無線網絡時，加固的墻壁和遠程設施是阻礙因素之一。

4G網絡是集中式的，依靠大型桅桿或基站提供無線通信。4G的集中化特性意味著一個設施離網絡基礎設施越遠，數據傳輸過程就越不可靠。4G在長距離和通過加固墻傳輸低延遲和高帶寬數據方面也遇到了困難。因此，許多設施還是依賴有線網絡通信，因為有線網絡比4G無線網絡更穩定。

開發5G網絡的前提是消除所有與在工廠應用中與4G相關的瓶頸。5G不像4G那樣依賴集中化的基站或基站，相反，5G網絡是由分散的5G盒或蜂窩基站提供的。這些基站可以安裝在偏遠地點，由此可以更接近于工業設施，且這些基站比普通的4G基站更小，耗電量也少得多，這使得它們更容易安裝。

使用緊湊的蜂窩基站和更分散的基礎設施，為5G提供了一種更廣泛、成本更低的為偏遠地區的設施提供通信連接的方式。蜂窩基站與工業區的距離小也意味著更可靠的無線網絡接入，這是支持工業4.0商業模式所必需的。

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4G與5G的具體差異

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就無線網絡的工業應用而言，比較兩代不同的無線網絡方案時，應考慮的準則包括:

No.1最高傳輸速度

這一標準指的是兩種網絡的數據上傳和下載速度以及它們支持實時數據傳輸的能力。

4G LTE網絡通常提供大約100～300 mbps的最高傳輸速度，具體取決于工廠車間資產設備與基站的距離。盡管這個速度足以支持工業流程，但與基站的距離和工業環境會影響其可靠性。5G網絡提供大約10～30 Gbps的傳輸速度，比普通4G網絡快大約10到20倍。

5G的下載和上傳速度呈指數級增長，確保了網絡連接的可靠性，遠超過了4G和有線連接。

No.2延遲

互連性取決于數據從一個端點或工業資產傳輸到另一個端點或工業資產的速度和可靠性，反之亦然。理想情況下，可靠的網絡必須保證低延遲。

5G是目前唯一可確保數據以接近實時的速度傳輸的低延遲網絡，可支持需要實時通信的工業應用。與4G網絡相比，5G網絡的延遲率低4到5倍，從而能夠傳輸大數據包。5G 網絡的超低延遲非常適合實現依靠大數據傳輸的工業4.0商業模式。

No.3連接性

這個標準關注的是網絡在遇到任何延遲或速度和延遲級別的顯著降低之前可以支持的資產或設備的數量。

工業物聯網、邊緣計算、智能設備和HMI在工業設施中的應用需要能夠支持數千臺設備的擴展網絡。4G網絡每平方公里能夠支持大約10萬個設備，但當滿負荷運行時，會出現延遲問題。5G網絡將無線提供的連通性擴展到每平方公里100萬臺設備。

因此，5G提供的連接接入設備比4G支持的設備多10倍。隨著越來越多的企業計劃實現工業4.0，5G提供的廣泛連接可支持預計投入運行的數十億臺連接設備。

No.4能耗

工業運行依靠大量電力才能實現最佳運行。能源消耗費用是平均設施總生產成本的重要組成部分。一個更節能的網絡能降低總開銷成本。

與4G網絡相比，5G網絡傳輸每比特數據消耗的能源減少90%。能源消耗大大減少，這使其成為許多工業設施打算利用5G網絡的主要原因之一。能源消耗費用的降低將導致生產成本的降低，這使得工業產品的消費者采購成本大大降低。

No.5數據量或帶寬

這是指網絡在實時傳輸數據時能夠支持的數據量。工業過程產生的大數據集必須可靠地傳輸才能實現全自動化。

由于數據傳輸速度慢，特定工業領域會避免使用4G網絡。很容易想象到，一個擁有數百個工業設施和數千個資產的區域，如果依靠集中式的無線網絡，那數據傳輸速率必然會受到需要其服務的設備數量的影響。而5G網絡的帶寬是4G網絡帶寬的1000倍。

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結論

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虹科--工業物聯網

虹科是一家在工業物聯網IIoT行業經驗超過3年的高科技公司，虹科與世界領域頂級公司包括EXOR、Eurotech、Unitronics、Matrikon、KUNBUS等合作，提供先進的高端工業4.0 工業觸摸屏、高端邊緣計算機、IoT開發框架、PLC與HMI一體機、OPC UA、工業級樹莓派、VTSCADA等解決方案。物聯網事業部所有成員都受過專業培訓，并獲得專業資格認證，平均3年+的技術經驗和水平一致贏得客戶極好口碑。我們積極參與行業協會的工作，為推廣先進技術的普及做出了重要貢獻。至今，虹科已經為行業內諸多用戶提供從硬件到軟件的不同方案，并參與和協助了眾多OEM的設備研發和移植項目，以及終端用戶的智能工廠和工業4.0升級改造項目。

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