毫米波垂直行业应用情况如何?

毫米波垂直行业应用情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/09/09 10:38

随着数字化建设不断深入,许多垂直行业场景对无线网络环境提出更高的要求。

(一)制造行业 随着智慧工厂的快速发展,对实时数据处理和精确位置跟踪的需求日益增加,目前的移动网络技术在上行宽带能力、确定性服务质量保障能力以及定位精度方面还无法充分满足工业场景的这些高性能需求,无法确保操作的安全性和可靠性。5G 毫米波专频专网引入了新的技术及架构,提供了远超传统技术的上行带宽和极低的时延,这些特性使得毫米波技术成为智慧工厂转型的关键技术之一。同时,毫米波技术的通感算一体化特性,不仅能实现设备间的高速通信,还能进行精确的快速定位和环境感知,从而提高智能制造环境中的自动化和安全水平。

智慧工厂的建设是一项跨越顶层规划、工程设计、施工建设至运营管理的系统性工程。这一过程集成物联网、大数据、云计算、机器学习等技术,强调设备智能化和生产自动化。毫米波技术的特性能帮助传统工厂加速向智慧工厂转型,使得工厂实现设备的高速互联、数据的实时分析以及流程的优化改善,从而提高效率,降低成本,并增强整个生产环境的灵活性和响应能力。毫米波的通感算一体化特性,可以实现危险作业区域内人员实时定位及智能告警。毫米波的高感知精度和低时延特性,可以实现无人装备在物流环节的高精度协同作业。毫米波的大上行带宽特性,可以更好地实现无人化巡检和 AR 远程运维,并支持高清实时视频和语音数据的交互。

智慧工厂的典型应用,以汽车行业为例,包括汽车冲压车间的设备高频多维数据无线采集,焊装车间的云PLC协同控制作业,涂装车间的基于机器视觉的实时漆面质检,总装车间总装线的 XR 远程协助,以及仓储区域的视觉SLAM智能物流机器人应用等。许多制造企业更加注重网络传输的确定性,即对带宽、时延、丢包等指标提出了更高的要求,如企业要求远程PLC的控制指令延时为 5ms,那网络需要确保99.999%的情况下时延都在 5ms 以内,而不是一段时间内的所有包平均时延。

以造纸行业为例,包括制浆造纸车间的设备高频多维数据无线采集,原料车间的无人起重机与重载AGV协同控制作业,造纸车间纸机 XR 远程协助,厂内物流车定位识别与数字导航应用。

(二)港口行业 近几年,我国继续加大了对港口设施的投资建设力度,港口基础设施持续扩大和完善,加快自动化和无人化升级改造,进一步提升港口的智能化水平。随着自动化码头、港口安全监控与货物管理无人化的快速发展,现有无线网络无法很好满足对大量高清视频流的实时传输和设备低时延远程控制的日益增长的需求。通过建设毫米波专频专网,可为无人集卡、自动岸桥、自动化轨道吊等场景提供多路高清视频的实时传输,毫秒级的响应速度,从而确保安全高效作业。尤其在岸桥作业区,经常会出现密集无人设备集中作业的情况,而毫米波专频专网的大上行带宽,极低时延和感知定位功能能够很好地满足热点区域的网络需求。

港口的主要业务在岸桥、堆场和闸口三个不同区域中,其智能应用场景也有所不同。岸桥区域长度往往有5-10 公里,主要业务包括岸桥远控、视频监控和调度信息传输等。堆场区域是集装箱堆场,集装箱层数一般有 3-5 层,高度从10 米到20米不等,主要业务包括龙门吊远控、智能理货、无人集卡运输和视频监控等。闸口区域主要是室外场景或半室外场景,建筑高度通常为8-10 米,主要业务包括货物扫码和拍照检验等。

在以上港口智能应用场景中,大多对大带宽、低时延、感知定位精度有很高的需求,而传统通信技术往往存在网络盲区,在业务热点区域又容易出现网络服务瓶颈。5G毫米波专频专网提供的超低时延和高带宽特性,能够满足自动化设备间快速、稳定的数据交换需求,大量高清视频流的实时传输,实现设备远控、精准定位与协同作业。

(三)风电行业 我国高度重视清洁能源发展,据国家能源局发布的2023年全国电力工业统计数据显示,截至去年12 月底,国内风电装机容量约 4.4 亿千瓦,同比增长 20.7%。[5]截至2024 年,我国不仅是全球最大的风电市场,也是增长最快的市场之一。我国新增风电装机容量将继续占据全球市场比重的50%以上。[6]因风力发电场大都位于相对偏远的地区,尤其近几年大力发展的深海风电,这些都对风电场的设备组网、远程监控以及无人化运维在网络的大带宽和低延时方面提出了更高的要求,现有的无线网络技术还无法完全满足。

现有的 Sub-6GHz 网络虽然提供更广的覆盖和较好的穿透力,但在带宽和数据传输速率上不能满足风电场的高速数据需求,尤其是对于远程实时视频监控和高速数据采集,Sub-6GHz的性能还无法充分满足这些高负载应用,而5G 毫米波专频专网的出现为满足以上需求提供了新的解决方案。5G 毫米波专网提供的超高速率和低时延特性,使得高清视频监控、实时数据采集和远程故障诊断成为可能,极大提升了运维效率,降低了人工巡检成本与潜在风险。

(四)电力行业 电力行业智能化业务不断涌现,既有涉及电力控制域超低时延实时控制类业务,也有海量信息接入的采集类业务,还有视频监控、机器人及无人机巡检等大视频类业务,现有的无线网络技术还不能很好地支撑电力智能化业务快速发展。电力行业对通信技术的要求非常高,尤其在实时数据通信和高度自动化控制系统方面。现代电网需要支持从远程监控到智能化巡检的广泛应用,这些应用通常需要大带宽、低延迟和极高的网络可靠性。电力通信网当前较广泛使用光纤接入,尤其适用于低时延、高速率、高可靠的场景,如源网荷储协同控制中的电力大用户控制。但在特定应用和环境条件下,如临时建设区、地形复杂区域或快速部署需求场景中,光纤布线可能会面临物理和成本挑战。电力线载波通信 PLC 和NB-IoT 技术通信速率较低,且可靠性不高,只在对速率及可靠性没有过高要求的场景中使用。5G 毫米波专频专网既能提供低时延、大带宽、高可靠的无线通信功能,又能提供高精度的感知定位功能,相对于光纤的物理布线,毫米波技术提供了更快速的部署能力。在电力通信网络中具有较好地推广应用前景。

电力通信网包括电力骨干通信网和电力通信接入网,骨干通信网覆盖 35kV 及以上厂站、各级调度机构及单位办公场所,通信接入网分 10kV 电力通信接入网和0.4kV 电力通信接入网。[7]

(五)矿山行业 矿业在我国国民经济中占有重要地位,对保障国家资源安全和支持社会经济发展具有关键作用。矿业经济贡献占全国GDP的比重超过了 30%,其中大中型矿山数量占比突破20%。[9]矿山生产的工作环境复杂、作业地点分散,无人驾驶矿车和远程操作设备的应用越来越普遍,但 Sub-6GHz 网络的时延和带宽还不足以支持,而光纤网络虽能提供高速传输,但布线困难,不适用于频繁移动和宽广区域的设备。

5G 毫米波的低时延特性,确保了远程控制指令的10毫秒级实时传输,实现无人矿卡和电铲的精准操作。5G毫米波的大带宽特性,能够确保多路高清视频流无损传输,实现大范围实时监控矿区安全。同时,结合 5G 毫米波专网的分布式架构,可有效结合边缘计算,进行 AI 智能分析处理,预警灾害发生,进一步实现安全生产。因此,5G 毫米波专频专网以其低时延、大带宽的能力,可以为矿山提供一个更加可靠高效的基础网络,支撑一系列关键业务在矿山的应用。

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