5G为第四次工业革命提供先进的互联互通
第五代移动通信发展的理由不仅可以扩大移动网络的宽带功能，而且与以前的通信技术代（2G，3G和4G LTE）不同，还提供高级无线连接各种各样的垂直行业，如制造，汽车和农业部门。工业革命的第四阶段，也称为4.0行业这将很大程度上依赖于先进的移动无线通信连接。
虽然早期的几代都是为“通用”连接平台设计的，但针对不同的用例，功能有限，但5G连接的一切都将大不相同。5G是一个技术和业务创新的生态系统，拥有海量的应用组合，对高可靠性、超低延迟、高带宽和移动性的要求同样普遍。一些新功能将增强工业4.0的发展，包括云平台、分析、系统自动化和网络切片技术，以及新的商业模式。网络切片是支持灵活性的关键功能之一，因为它允许在公共共享物理基础设施上创建多个逻辑网络。这意味着，新的服务和新的需求可能很快得到解决，而网络切片的弹性将有助于提高成本、效率和各种工业垂直服务提出的其他灵活需求。
5G美洲，行业贸易协会和美洲5G和LTE之声，发表白皮书，“垂直域中自动化的5G通信”，总结了包含关键特定用例，要求和安全机制的垂直域的自动化概念和通信建模。本文可在组织的网站上获得5 gamericas.org免费下载，是本文创建过程中的关键资源。
垂直领域的自动化通信在延迟、数据速率、可用性、可靠性以及某些情况下的高精度定位等方面有着苛刻而多样的要求。从这一新的自动化水平中获益的垂直行业将包括铁路、建筑、工厂、医疗保健、智能城市、电力供应和特殊活动。通过确保机器之间的通信是安全、可靠和无缝的，这些新的工业4.0机遇将成为可能。
为了实现这一目标，5G支持三种基本通信类型:增强移动宽带(eMBB)、大规模机器通信(mMTC)和超可靠低延迟通信(URLLC)。连通性是工业4.0的关键组成部分，旨在显著提高未来智能工厂的灵活性、通用性、可用性和效率，在工业制造中集成物联网和相关服务，并在整个价值链和自动化金字塔的所有层次上提供无缝的垂直和水平集成。实现这些目标将在很大程度上取决于5G的技术性能，例如支持1- 20gbps的峰值数据速率;连接密度1000 - 100万台/平方公里;99.999%的可靠性;提高电池使用寿命10年;更高的位置精度;延迟1 - 10毫秒;以及强大的隐私和安全性。
越来越重要的是，5G技术具有提供超可靠的低延迟通信的功能，这将通过任务关键的机器类型通信用例实现自动化域中的自动化。3GPP研究项目专注于垂直自动化的要求，以临界通信为无线控制循环的推动器，识别为在各种行业中提供5G自动化所需的规范性3GPP工作。
5G技术将提供广泛的垂直应用，如物联网、虚拟现实、工业控制、智能城市、智能电网和智能工厂。随着我们向垂直领域的自动化迈进，通过5G提供的安全和无缝通信将至关重要。
智能制造
通过将蜂窝网络与工业物联网组合，制造将变得更加有效和灵活。蜂窝网络能力正在从中发展支持大规模物联网极低延迟的物联网应用-满足工业物联网的要求。目前，制造现场的大多数用例都是基于有线连接的。然而，随着蜂窝能力的不断发展，工业以太网系统面临挑战，电缆在许多情况下将变得多余，从而为更灵活的生产和扩大数字业务带来机会。未来先进制造业的用例，将需要通过5G提供先进的连接。智能无线制造的市场发展将取决于通过一个共同的服务平台展示移动性或无线连接的价值;提供解决问题和挑战的产品，抵消对新技术的投资，从而证明新网络的实用和商业价值;建立水平的、可扩展的系统来解决成本、部署和频谱问题。今天的制造商可能不知道蜂窝的能力，他们如何使不同的数字系统，最后这些技术如何解决问题和挑战的制造商今天。
5G连通性和自动化移动性将带来巨大好处的一些领域包括:配备自动化车辆的车间和装配仓库，它们需要安全和精确的管理，以及对交通、数据流和资产的跟踪;小批量、高方差的制造案例，无线机线配置比有线机线简单灵活;无法通过电缆监控和控制的过程，但需要无线，实时关键数据传输以及稳定、确定的网络性能(带宽和延迟)来运行;易受人为错误影响的流程，或需要隐性知识和技能转移的先进制造，在这些过程中，数字工具将广泛应用，以减轻错误，鼓励更快的学习;以及协调工厂、资源和组件的过程，这些过程对结果是时间敏感的或至关重要的(例如，产品质量和及时交付)。
即将到来的5G系统旨在将移动通信服务超越移动电话和宽带，扩展到新的垂直领域，提供特殊的通信服务，为各种用例和服务提供自动化。具有自动化需求的关键垂直领域和相关用例包括:
- 轨道交通
- 建立自动化
- 未来的工厂
- 电子健康
- 智能城市
- 电力分配
- 中央发电
- 节目制作和特殊活动
- 聪明的农业
垂直领域的自动化通信具有苛刻和多样化的要求，必须支持相应垂直领域的生产应用(例如，工业自动化和能源自动化，但也包括运输)。这需要纳入新的安全标准和可靠通信机制中。
3GPP垂直域自动化标准
5G系统将扩展移动电话，移动宽带和大量机床类型通信的移动通信服务进入新的应用领域，所谓的垂直域，具有对通信服务的特殊要求。垂直域的自动化通信具有苛刻的要求 - 高可用性，高可靠性，低延迟，以及在某些情况下，高精度定位。
3GPP关于垂直自动化要求的研究项目侧重于关键通信作为无线控制环路的推动器，需要为各种行业提供5G以进行自动化。新兴问题主要与依赖于工业，科学和医疗无线电乐队的技术的共存问题。3GPP系统，肯定为5G，设置为提供更好的服务级别。3GPP SA1研究组将制定服务要求，特别是使用改进的5G技术控制的通道访问的两个特征以及使用替代频段 - 以解决关键通信扇区的需求并克服共存问题。该研究小组于2018年5月完成工作：
- 调查与关键沟通有关的行业标准;
- 确定新行业对5G网络的潜在需求;
- 地址新的垂直用例（例如，大规模交通中的列车控制）;和
- 调查行业安全标准及其对5G网络批判性通信的影响。
当我们走向5G时，实时自动化从本地计算缩放到分布式大规模计算到关键任务体验。在图中，爱立信描述了实时自动化的5G演变：
- 本地自动化，如智能电表、智能温室和农业遥感;
- 精准医疗、实时负载均衡、分布式能源管理、实时移动和高频交易等大规模自动化;和
- 关键任务自动化，如生物电子医学、虚拟电厂和太阳能电网发电管理等。
安全
正如5G Americas白皮书“垂直领域自动化的5G通信”所解释的那样，垂直领域自动化的安全责任很复杂，因为它们由多个参与者共享，需要由来自不同来源的凭据对或证书进行管理。身份验证和验证使用可扩展身份验证协议(学术用途英语)的框架。5G安全特性包括EAP的本地支持。5G要求支持EAP认证和密钥协议(EAP- aka)，允许在未来添加新的EAP认证方法，用于验证工业物联网系统。
在许多垂直领域，设备的使用时间很长(工业环境中通常为10至20年)。重要的是，自动化应用程序系统可以长时间使用，而不需要定期对设备进行物理访问以进行升级(例如，更换硬件组件或重新设计技术系统)。然而，对于分布式自动化应用程序来说，终端可升级或可打补丁(包括固件、与安全相关的算法和长期密钥)也是至关重要的，以在设备的生命周期内维护系统的安全到最先进的水平。
当通信系统提供的安全性被认为不足以满足垂直自动化应用程序时，工业系统的安全性将在应用程序层(例如，使用IPsec或TLS)。5G提供了安全通信和最先进的加密技术。5G采用完整性保护机制，保护用户面、控制面和管理面流量。此外，5G还支持对可能被未授权方用于识别和跟踪用户的信息进行用户隐私保护(例如，保护订阅永久标识(SUPI)、国际移动用户标识(IMSI)和国际移动设备标识(IMEI)等永久标识)。
2018年年底。5克的到来!
AS 5G击中市场，特别是在2018年底和2019年延迟的早期部署，随着服务提供商加速5G推出计划的势头是建设。在其“2018年3季度流动报告中，”爱立信预测，在2024年，5G将达到40％的人口覆盖范围和15亿美元的订阅，使其在全球范围内推出最快的一代。这是由重复使用现有基础架构和可用频谱的新的创新系统驱动。与5G卷展栏并行，细胞物联网在成为广域物联网应用首选技术的道路上，正在经历新的里程碑。在东北亚的大力推动下，到2024年，蜂窝物联网连接将突破40亿大关。随着5G的到来，许多其他垂直行业都在热切期待5G将给生产率、安全性、可靠性、服务质量以及新的创新和服务带来什么。
因此，经过多年的研究、标准化和试验，我们迎来了一个新的“G”，它将彻底改变工业，促进经济发展。
关于5G美洲:美洲的5G和LTE的声音
5G Americas是一家由领先的电信服务提供商和制造商组成的行业贸易组织。该组织的使命是倡导和培养LTE无线技术的进步和完整能力以及在美洲的生态系统的网络，服务，应用和无线连接的设备中的5G。5G美洲投资于开发连接的无线社区，同时为所有美洲领先5G开发。5克美洲总部位于华盛顿贝尔维尤。更多信息可用http://www.5gamericas.org/或推特@5GAmericas。5G Americas的董事会成员包括AT&T、Cable & Wireless、思科、CommScope、爱立信、英特尔、凯瑟琳、马韦尼尔、诺基亚、高通公司、三星、Shaw通信公司、斯普林特、T-Mobile美国公司、Telefónica和WOM。
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