5G無線電網(wǎng)絡的廣泛采用將深刻影響著我們個人和職業(yè)生活的方方方面。通過重新設計今天的傳統(tǒng)通信基礎設施，5G影響在消費電子應用、數(shù)字醫(yī)療、智慧城市和交通運輸方面將比4G/LTE更深遠。在5G無線電網(wǎng)絡重塑的所有商業(yè)領域中，毫無疑問，工業(yè)自動化或工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)型最大。

根據(jù)IHS Markit1，即使5G開始在全球部署，工業(yè)和工廠環(huán)境中的網(wǎng)絡基礎設施仍然主要是有線的。工業(yè)以太網(wǎng)提供速度和可靠連接的優(yōu)勢，但在物理靈活性和帶寬方面受限。

智能工廠要繼續(xù)變得更智能，有線網(wǎng)絡必不可少。然而，從有線網(wǎng)絡轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線網(wǎng)絡是一項復雜的升級。每個工業(yè)客戶都有一組獨特的環(huán)境（從文化素質(zhì)到財務狀況再到對創(chuàng)新的欲望），會動搖組織進行重大無線升級的能力。

5G網(wǎng)絡的經(jīng)濟機會

無線電領域的重大轉(zhuǎn)變

這種重大轉(zhuǎn)變的核心技術(shù)就是無線電。5G無線電網(wǎng)絡標志著與4G和早期無線網(wǎng)絡架構(gòu)的根本偏離。4G網(wǎng)絡建設非常嚴格，通常包括宏基站和不靈活的核心網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡主要使用專有硬件。它們還采用傳統(tǒng)的傳輸模式，即RF信號會輻射到一個扇區(qū)內(nèi)的所有用戶。

相比之下，5G網(wǎng)絡集成的無線電數(shù)量數(shù)倍于4G網(wǎng)絡能夠支持的無線電數(shù)量，利用可以針對特定用戶和地點的先進波束成型技術(shù)，從而使頻譜效率提高了5倍。當然，在尺寸和功耗不相應增加的情況下提高無線電密度意味著復雜性更高。

巨大的變化伴隨vRAN而來

ADI實現(xiàn)的基本變化之一是從專有的固定無線電接入網(wǎng)絡(RAN)轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂MRAN (vRAN)。這標志著5G硬件從物理專用硬件進化至軟件定義替代方案，其中大部分網(wǎng)絡運營和管理都在云端處理。這將導致行業(yè)通過分解硬件元件（包括無線電、數(shù)字和中央單元以及核心網(wǎng)絡）來構(gòu)建和部署5G基站的方式發(fā)生巨變。

vRAN模型的優(yōu)勢是它支持全新的新興使用案例。此優(yōu)勢通過引入網(wǎng)絡切片來實現(xiàn)，在網(wǎng)絡切片中，可以根據(jù)您的具體應用調(diào)整極有針對性的頻譜使用，以滿足不同的應用和用戶需求。

適合5G無線電網(wǎng)絡的更高效切分

沿網(wǎng)絡進行切分的中短期主要向量：

工業(yè)4.0的未來將在某種程度上依賴這些5G實例。根據(jù)負載條件和其他因素動態(tài)分配資源，工廠車間操作員將有權(quán)管理切分網(wǎng)絡的方式和地點。

克服5G無線電網(wǎng)絡普及道路上的障礙

工業(yè)5G的早期采用者將是港口、機場和物流中心，隨后是工廠和倉庫、交通、建筑、公用事業(yè)和采礦。5G技術(shù)的快速發(fā)展將創(chuàng)造增強連接環(huán)境，其中人與機器人可以在安全、可靠和經(jīng)濟高效的環(huán)境中共存。由此帶來的成本節(jié)約、可靠性和制造效率將為所需的投資奠定基礎，以便在全球多個工廠環(huán)境中開發(fā)和部署高度安全的5G無線網(wǎng)絡。

盡管5G無線電網(wǎng)絡的增長勢頭強勁，但該行業(yè)仍需克服一系列挑戰(zhàn)才能實現(xiàn)這些目標。第一個挑戰(zhàn)是領先移動運營商缺乏明確的市場推廣策略。據(jù)估計，在涉及工業(yè)制造商的已知交易中，超過70%的交易不包括電信供應商。第二個問題是電信和管理服務提供商(MSP)之間的系統(tǒng)集成差距，可能會減緩制造商早期采用5G專用網(wǎng)絡的速度。相關(guān)可擴展問題是MSP難以從他們的網(wǎng)絡運營中心中獲得支持。最后，完整服務整合所需的工程、采購和施工服務明顯不足。

通過ADI生態(tài)系統(tǒng)助推5G無線電網(wǎng)絡采用

那么，如何實現(xiàn)5G工業(yè)網(wǎng)絡從準備狀態(tài)到全面采用所需的規(guī)模和成本效率? 從ADI的角度來看，通過芯片和IP級別的合作，ADI已是大型生態(tài)系統(tǒng)的一部分。ADI與許多標準組織和工作組合作，同時積極參與合同制造商、5G系統(tǒng)集成商和電信運營商活動。

通過這些合作，ADI簡化了RF和無線電設計，減少或摒棄昂貴的FPGA，克服了尺寸、重量、功率(SWaP)和成本要求方面的嚴峻挑戰(zhàn)。無論哪種外形尺寸——小型蜂窩、宏蜂窩、MIMO、單頻段、雙頻段、三頻段和其他無線電變體，ADI都可通過開發(fā)大規(guī)?？焖俳桓兜耐ㄓ糜布蛙浖脚_來縮短上市時間。

5G無線電網(wǎng)絡及其整合和互操作性還有巨大的挖掘潛力。然而，要充分挖掘這種潛力，需要培養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，共享生態(tài)系統(tǒng)各方愿景，攜手迎接工程和業(yè)務挑戰(zhàn)。

參考

1IHS經(jīng)濟和IHS技術(shù)?！?G經(jīng)濟：5G技術(shù)如何為全球經(jīng)濟做出貢獻?！?/p>

IHS Markit.

2“專用5G網(wǎng)絡市場規(guī)模截止2028年價值130.92億美元 | CAGR：40.9%?！盤olaris Market，2021年6月14日。

3“5G經(jīng)濟?！盜HS Markit。

關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc.是全球領先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。

關(guān)于作者

Joe Barry是ADI公司無線通信業(yè)務部門的副總裁。他負責無線細分市場，以及高速轉(zhuǎn)換器、SDR收發(fā)器和微波通信技術(shù)部門。26年來，Joe在無線通信、消費電子和半導體行業(yè)擔任多個領導職務。他擁有格林威治大學電氣和電子工程學士學位以及利默里克大學工商管理碩士學位。Joe在模擬和數(shù)字音視頻技術(shù)領域擁有五項專利。