5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（五）

摘要：工业物联网(IIoT)具有特殊的通信需求，包括高可靠性、低延迟、灵活性和安全性。5G移动技术本能地提供了这些功能，使其成为支持工业物联网(IIoT)场景的成功候选。本文的目的是基于这两个领域的初始需求和承诺，识别当前与5G工业物联网相关的研究挑战和解决方案。本文的研究方法遵循以下步骤:调查研究现状，比较结果以确定进一步的挑战，并为每个研究领域的经验教训作出结论。这些领域包括IIoT应用及其需求;移动云端;后端性能调优;网络虚拟化;还有安全，IIoT的区块链，5G的人工智能支持，以及私有园区网络。除了调查当前的挑战和解决方案外，本文还旨在对这些领域(与5g支持的IIoT相关)进行有意义的比较，从而得出当前研究的不足之处。

接上文：5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（四）

另一方面，VIM本身可以通过网络感知和对网络资源的详细查看进行扩展。通过这样的升级，对于资源属于同一操作符的单供应商设置来说，额外的NFVO就变得没有必要了，通过这些方法，编配时间可以显著减少。

4. 利用5G支持机器人技术的工业物联网应用

5G提供了现代工业应用所需的能力。由于URLLC的要求，机器人具有特殊的重要性。在本节中，我们展示并比较了最近几篇展示5G技术工业应用案例的论文，以确定各自的挑战。

4.1 工业4.0

5G的关键功能(支持eMBB、URLLC和MMTC)是工业4.0的推动者。工业4.0被定义为当前制造业技术的自动化和数据交换的趋势，主要研究领域包括网络物理系统、物联网、云计算和认知计算。工业4.0创造了所谓的“智能工厂”。在模块化结构的智能工厂中，网络物理系统监控物理进程，创建物理世界的虚拟镜像，并进行分布式决策。目前4G/3G的局限性可以描述为无线连接的可靠性、设备的能耗、端到端延迟、极端密度设备的支持。5G消除了这些限制，使以前不可能的用例成为可能。这些可分为以下几类:时间紧迫的和可靠的处理(如实时监控、视觉控制机器人)、非时间紧迫的通信(涉及资产和货物的物流过程、质量控制过程或数据获取)和工厂的远程控制(远程工人、增强现实)。

参考文献20的作者讨论了5G通信技术在工业环境中的应用，因为5G为工业用例提供了必要的特性，如健壮性、超低延迟、高数据速率和高密度。介绍了一种由移动机器人和10个生产模块组成的工业演示平台。本工作表明，5G可以应用于具有异构数据源的真实应用工业环境。5G通信的能力显示出作为基于线路传输的替代方案在某些工业应用方面的巨大潜力。

在为工业应用扩展5G的视野时，参考文献21的作者首先确定了5G比主要的三个(eMMB、URLLC和mMTC)更大的优势:移动性支持、能源效率、安全性、规模经济和核心网络变化:软件和虚拟化、SDN和网状网络。本文进一步列出了三个主要功能的几个用例和技术要求:基础设施改造、移动机器人、用于制造的入站物流、灵活和模块化组装区域、即插即用、大规模无线传感器网络和过程监控。在此基础上，本文提出了一种能够满足所列用例要求的通信网络体系结构，并将其集成到工业4.0(参考体系结构模型Industrie 4.0)和工业互联网参考体系结构IIoT(工业互联网参考体系结构)的参考体系结构中。

参考文献22的作者展示了5G通信技术在机器人领域的应用，以及URLLC的5G能力如何促进分布式机器人控制系统。该方法允许将时间紧迫的、计算复杂的操作转移到分布式节点架构上，比如使用5G URLLC在云和机器人之间通信的云服务器。该方法通过一个由移动机器人执行的实际应用程序进行了演示。

数字化生产、产品生命周期管理和供应链管理是欧洲合作项目Productive 4.0的三大支柱。Arrowhead框架在这里用于各种用例，以提供互操作性、可集成性和符合人体工程学的工程功能。基于Arrowhead的本地自动化云的实际测量表明，虽然在恶劣的条件下，NB-IoT优于Cat-3或Cat-M1基础设施，但基于lTE的技术不能满足工业需求。即使是QCI优先级也不能支持LTE的终端设备在少于10ms时延(更不用说抖动)的情况下进行通信。另一方面，最近一些实际的5G测量证实，在基本(未调优)配置下，即使后台流量使用了50%的网络能力，设备也能够以少于5ms的端到端延迟进行通信。这些测量的基准体系结构如图4所示。

图4 用于测量异构本地自动化云通信能力的基准测试基础设施

（待续）

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

我是您身边的区块链研究员，如果您有志于区块链或者交易技术的学习，欢迎和我交流。微信：chanhai13。更多文章请添加微信公众号：链学园。原文名称： 5G support for Industrial IoT Applications— Challenges, Solutions, and Research gaps

作者：Pal Varga, Jozsef Peto

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Budapest University，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

中文版权所有，转载需完整注明以上内容。

—-

编译者/作者：区块链研究员

玩币族申明：玩币族作为开放的资讯翻译/分享平台，所提供的所有资讯仅代表作者个人观点，与玩币族平台立场无关，且不构成任何投资理财建议。文章版权归原作者所有。