作者： Ada
物联网智库 原创
导读
近日，R16标准进一步支持5G LAN的功能引入，打开了工业IT与OT的融合通路，令5G+工业互联网向低成本、易部署迈进，加速5G规模化普及。
2020年7月3日，国际标准组织3GPP官宣了5G R16标准的冻结，对超可靠低时延通信（URLLC）做了全球统一的标准支持，将端到端的时延压缩至5毫秒以下，同时还定义了 5G LAN 这一推动5G向垂直行业扩展的重要加速剂，一举拉开了“工业5G时代”的大幕。
顺势而动，5G的易部署、低时延、高可靠、大带宽、广连接特性，可以逐一击破传统制造业转型所遇到的布线繁琐、通信环境复杂易造成干扰、对时延与稳定性更加敏感等痛点。反之，工厂里遍布的产线、设备与机器在智能化升级后所产生的海量数据也为5G行业应用提供了优渥的成长环境。
然而，5G在工业制造领域大刀阔斧地进行改革之初，也面临着高成本、难上量的挑战，直至R16标准进一步支持5G LAN的功能引入，才打开了工业IT与OT的融合通路，令5G+工业互联网向低成本、易部署迈进，加速5G规模化普及。
“一劳永逸”，5G LAN的神奇魔法
在5G的“春风”尚未吹向产业应用之际，工厂的网联化、数字化转型大多依赖 “有线+WiFi” 的组合来为终端设备提供通信保障，而其局限性也显而易见—— 一方面 是工厂环境复杂，有线网络路由难规划、部署成本高，而且易造成线缆过多、混乱； 另一方面 是WiFi网络抗干扰性与移动性差，同时基于WiFi的网络环境也不具备边缘能力，无法承担部署在边缘节点的潜在故障分析、数据快速回传等工作。
具体来看，依靠有线网络连接的工厂内，每个工作台或每一条产线上的通信网络信号都是提前根据终端类型、数量进行了合理分配，以确保带宽、传输速率等满足系统要求，这也就意味着，无论是产线亦或单一操作台都很难根据生产需求进行灵活调整、配置，这显然无法适应市场的柔性生产发展趋势。
而5G则像是一把锋利的剪刀，成功为工业制造完成了 “剪辫子” 的转变。
但在R15时期，5G网络依靠IP寻址的三层协议，不直接支撑二层协议，而5G行业终端也仅支持三层IP网络接入，需要通过引入AR路由器来配置虚拟二层网络，才能实现工业设备的5G无线接入，不仅组网复杂，同时配置VPN隧道、改造成本较高，导致5G应用难以在工业场景中规模化复制。
正因如此，彼时的5G CPE等设备的部署与应用均停留在边缘辅助的应用场景中，并没有真正进入工业控制领域，也就是人们常说的限制在了IT网络层，并未与OT融合，这也导致部署5G网络并不是工厂的刚需，进而影响5G终端的规模上量与成本下探，如此往复便形成恶性循环。
而在进入R16时期后，基于5G终端接入能力和5G网络提供的私有移动LAN服务—— 5G LAN ，一举打通了工业IT与OT融合的“任督二脉”，不需要新增AR路由器等隧道设备，使5G直接进入到工厂内网，同时支持用户移动性、细分子网，以及基于子网的管理能力，实现极简网络和灵活的配置，跟工业网络之间形成融合。
具体而言，5G LAN通过为企业的终端建 “群”，并绕经业务服务器，为群内终端提供终端互通或终端隔离等灵活的通信服务。LAN内可以支持基于IP 或Ethernet的点对点、点对多点的通信模式。
在10月27日举行的 “5G LAN赋能工业互联网IT/OT深度融合” 主题直播上， 移远通信产品经理胡勇华 直言，5G LAN是实现IT与OT融合的基础技术保障。
以工厂天车控制为例，在使用5G LAN后，无需AR路由器在中间进行报文转换，即可通过5G核心网UPF将控制平台的指令下发至基站，进而传输至CPE设备，再反应给PLC进行天车动作的控制，在此过程中，整个传输通道都是按照PLC工业控制的二层报文协议在进行转发，不要进行繁杂的传输隧道配置，实现了控制室与远端生产现场的互联互通。
5G LAN商用引爆5G工业互联网热潮
总结来看， 在网络部署阶段 ，一方面，5G LAN实现了运营商网络与工厂内网的解耦，显著节约5G工业互联网建网成本；另一方面，5G LAN支持5G原生二层组网，可保持企业原有组网不变，大幅降低工业产线5G化改造难度。 在实际应用场景中 ，5G LAN可以保持企业IP自主分配，减免隧道设备配置，实现了设备即插即用。 在通信能力方面 ，5G LAN可以实现局部最优通信、本地交换时延最优、网络负荷最优，进一步降低工业互联网端到端时延。
正如 移远通信产品经理胡勇华 所言，5G引入局域网能力是后续构建移动工业互联网的基础要求，5G LAN无需增加AR路由器来完成层二到层三的转换，无需运营商网络配置隧道，实现了运营商网络与企业网络解耦，以5G LAN一张工业互联网简化了网络架构、节约了部署成本。
而作为全球领先的物联网整体解决方案供应商， 移远通信 也率先布局5G LAN，多款基于紫光展锐V516芯片平台开发的模组已实现商用，包括RG500U、RG200U、RM500U等LGA、M.2、Mini PCIe封装模组。 在V516多项5G R16关键技术的加持下，除了5G LAN，移远5G模组还支持CAG、网络切片、uRLLC等特性，可靠性达99.99%，并支持毫秒级空口时延以及精度达1us的5G网络高精度授时，可满足智能电网差动保护、工业制造高精度机器协作、仓储物流多车协同以及工业局域网等诸多行业应用的需求。
其中，基于移远5G LAN模组， 浙江宁波某企业 聚焦汽车零部件制造领域，完成了全省首个5G LAN工业互联网商用测试，对其精密压铸件制造工厂进行升级，构建了5G全连接工厂，打造了柔性编排工业现场网，实现下挂设备即插即用、动态产线调整等，使工厂 产线调整效率提升70% ，从7天压缩至2天； MES组网交付效率翻倍 ，从6个月缩减至3个月； 年均可节约隧道配置维护工作约750人天 。
同时， 在某汽车品牌的制造工厂内 ，移远帮助其将5G LAN能力融入汽车生产内网，为冲压车间和焊接车间的工业相机场景“剪辫子”，解决了Andon系统柔性化问题，减少产线调整的停线时间、提升生产效率，也可以延用原PLC、服务器组网规划和IP配置，实现网络即插即用，快速响应。
此外，像工厂遍布全球的 某老牌制造企业 ，除了要求工厂使用效率高外，还要综合考虑产品交付周期、整体利润率等多个方面。而在其无锡分公司的“5 G+开发系统自动化”柔性产线项目 中，借助移远通信的5G LAN模组，工厂实现了更加快速的产线换线能力， 跨品种的整线换型能够控制在10分钟以内 ，这也意味着工厂可以更加自如地应对小批量多品种的制造订单，随着产线柔性提升，1条5G柔性生产线在能力上可以代替3条传统U型线，同时还提高了产品交付能力、上市时间， 将客户最小订单数量降低为1pcs。 在内部资源利用方面，得益于5G LAN的灵活部署特性，占地面积约 4000平方米的工厂能够支持上百个产品家族、10000+型号产品的生产 ，而这无疑也将极大地提升企业自身的利润率以及市场占有率。
更重要的是，在工业领域之外，5G LAN也在凭借其低成本、易部署、低时延等优势探索更多应用场景。目前，移远通信还参与到了某智慧楼宇项目中，从楼控自动化系统切入，实现了终端设备的互通联动。此外，移远通信还在规划配网线路5G差动保护试点项目，进一步拓展5G LAN的应用场景。
写在最后
此前，业界一致认为，5G标准演进分为两个阶段，第一阶段包括R15、R16和R17，第二阶段包括R18、R19和R20。今年6月，5G R17标准宣布冻结，这也意味着5G技术演进的第一阶段圆满结束。
如果将5G应用比喻为一片亟待探索的深海，每一次技术演进之下的关键特性都像是海面上的冰山，其所蕴藏的价值正在随着产业发展逐步推移、露出水面。而5G LAN作为R16标准定义的关键特性之一，其对于“5G工业时代”的颠覆性意义也在逐步量化，成为工厂降本增效的重要推力。而移远通信作为最早一批布局5G LAN的先行者，也将持续探索其在更多场景中的应用价值。
