什么是5G+工业互联网？
一 . 从消费互联网到工业互联网在这个互联网如我们生活中的水和电一样无孔不入的时代，不能联网的设备是可耻的。它们像是一个一个的信息孤岛，原始而静寂。
然而 50 年前，这样的信息孤岛却是这个世界的常态，直到美国阿帕网的诞生。
它一开始仅用于军事，但一投入民用，便爆发出了空前的生命力，以「互联网」成其名。
这张互联网在全球急剧扩张，把其神经末梢延伸到了地球的每一个角落。
曾经，这个末梢是无数的个人电脑（Personal Computer，简称 PC 机），显示器背后的人们孜孜不倦地汲取着外部世界的信息，同时向外传播自己的声音。
这张由大量 PC 机终端组成的互联网就叫做 PC 互联网。但 PC 机大而重，没法随身携带，人又不可能随时都守在电脑跟前，所以有了「在线」和「离线」的概念。在电脑跟前，信息可达就是「在线」，反之就是「离线」。
随着 3G 和 4G 网络带来的高速上网服务，以及智能手机的普及，手机逐渐取代 PC 机成为了互联网的末梢，移动互联网迅速发展，并几乎覆盖了几乎所有的智能手机用户。
手机的特点是可以揣在兜里随身携带，并且 4G 网络覆盖完善随时可达，原先「在线」和「离线」的说法就没有了意义。也就是说，在移动互联网时代，大家都是「实时在线」的。
移动互联网是一个划时代的革命，它深刻地改变了人们（尤其是中国人）的生活方式。手机在手，生活无忧，出门可以不带钱，但没了手机就寸步难行。
随着智能手机普及率的不断提升，人口红利趋近结束，移动互联网的发展已经接近饱和状态。
于是，为了寻求新的蓝海，互联网的概念进一步扩展，从「生活方式」向「生产工具」的不断延伸。
这样一来，原先的 PC 互联网和移动互联网被被统称为「消费互联网」。
和消费这个词对应的，自然就是生产，因此用于生产的互联网就被称作「工业互联网」。
早在 2012 年，美国通用电气公司在提出「工业互联网」这个概念时，是这么说的：「工业互联网，就是把人、数据和机器连接起来」。
也就是说，工业互联网的三要素，是人、数据、机器。
人和人的连接，就是传统的互联网；物和物（机器）之间的连接，就是近来发展迅速的物联网；而网络存在的核心，自然就是数据中蕴藏的巨大价值。
可以看出，工业互联网其实并太多没有新的技术，更多的是架构的整合，从而把互联网中成熟的网络架构和技术移植到工业生产的应用中，用于效率的提升。
工业互联网可以从「网络」，「数据」和「安全」这三个方面来理解。
网络是基础，即通过互联网，物联网等技术实现工业全系统的互联互通，促进工业数据的充分流动和无缝集成。
数据是核心，即通过网络采集得到的工业生产全周期的海量数据，并进行大数据分析，形成基于数据的智能系统，实现机器弹性生产，运营管理优化，生产协同组织以及商业模式创新。
安全是保障，如果没有严密的安全保障体系，上层的应用就无从谈起，网络和数据的价值就难以得到良好的应用。
上图是蜉蝣君根据工业互联网联盟的图重绘的，可以看出在物理系统，网络，数据，安全，以及应用和用户中存在三个闭环（也就是图中三个红色的虚线圆圈）。
首先是面向设备运行优化的闭环。通过工厂车间内的物联网系统采集机器操作数据和生产环境数据，再经过边缘计算进行分析，实现设备的动态智能调整和生产质量控制。
然后是生产运营优化的闭环。其核心是基于上一层闭环中的数据分析结果，进行生产建模，仿真和分析，并将结论用于车间 / 工厂 / 企业的运营决策优化。
最后是面向企业协同，用户交互及企业服务优化的闭环。这一层次的闭环终于走出了企业内部局域网的范围，真正实现了企业间的工业系统互联和数据共享。可用于企业之间的资源组织，商业活动创新，形成网络化协同，个性化定制，服务化延伸等新模式。
三 . 5G+工业互联网？说了这么多，5G 到底能在工业互联网中承担哪些重任呢？
我们还是先祭出这张经典的图片。三角形的三个顶点国际电联定义的就是 5G 三大应用场景：增强型移动宽带（eMBB），大规模机器类型通信（mMTC），超可靠和低延时通信（uRLLC）。
如果 5G 像 4G 一样，仅仅用于支撑消费互联网的话，仅仅需要 eMBB 就足够了。
毕竟普通手机用户要的是网速，所谓的 mMTC 专注于大连接数，速率低和时延大，在手机上毫无用武之地；那么 uRLLC 呢？人的反应速度至少就要 100 毫秒了，5G 在手机上要 1 毫秒的超低时延完全没有意义。
也就是说，5G 的大部分应用场景都不是给人用的，理所当然也就不是给消费互联网用的。那给谁用呢？结果显而易见，那就是工业互联网。
工业互联网包含多个不同的垂直行业，需求包罗万象，5G 要在其中发挥作用，无非是作为网络基础设施，然后借助它高速率，大连接，与超可靠低时延这三项能力，在其上构筑适合的行业应用。
这些行业应用在初期大多用于智慧园区的安防，巡检，远程协助，虚拟培训等外围应用，用于核心的工业制造控制还比较困难，随着业界不断的研究和试探，待到更多应用的成熟，后续才会逐步触碰到工业核心控制环节。
以下是一些 5G 用于工业互联网的例子。
1、5G+超高清视频：随着技术的发展，超高清视频已经不再局限于监视，录像，回放等传统功能，对视频流的清晰及流畅度提出了更高的要求。
在工业环境下高清视频的主要应用是：智慧园区的安防，人员管理等场景。
通过 5G 将采集的监控视频 / 图像实时回传，结合边缘计算（MEC）统一监控平台，实现人员违规，厂区环境风险监控的实时分析和报警，提高作业安全性。
在超高清采集分析的技术上，经过人工智能的分析，视频应用逐渐向字符识别，人脸识别，视觉定位，行为分析，物体识别，物体测量，物体分拣等智能化发展，也就可称之为「机器视觉」。
到了这个层次，5G+机器视觉就可以用于工业生产的某些环节了。
2、5G+VR/AR：VR 需要超高带宽和时延才能让人虚拟现实的感受更真实，而 AR 对带宽和时延的要求相对来说宽松一些。
VR 由于沉浸，交互和构想这三大特点，在工业互联网中的主要应用是虚拟装配，虚拟培训，虚拟展厅等场景，720°全景的展示让人身临其境，信息传递更丰富而直观。
AR 则融入到了工业制造的交互，营销，设计，采购，生产，物流和服务等多个环节。
比如，通过 AR 远程协助，专家可远程在 AR 眼镜中实时标注设备状态和操作方法，实现了现场人员和远程专家等零距离沟通。
3、5G+无人机：工业级无人机可以通过 5G 进行远程操控，并进行实时高清视频回传，可用于智慧园区的 24 小时不间歇，无死角的安防，或者恶劣环境下的设备巡检等场景。
4、5G+远程控制：在工业环境中，很多场景不适合人进行作业，比如高位，高空，有毒等恶劣环境，这就需要远程控制。
远程控制不但需要超高清视频的回传，还需要极低的时延和可靠性。5G 正好可以满足这些方面的要求。
在上述几种应用场景中，5G 与超高清视频的融合应用已进入成熟期，将成为 5G 在工业互联网领域的第一批应用场景。
5G+VR/VR，5G+无人机以及 5G+机器视觉等应用已进入高速发展期，经济价值逐渐显现，未来将成为 5G 在工业互联网的主流应用场景。
5G+远程控制等应用涉及工业核心控制环节，目前还处于探索期，还有待进一步的测试验证。
实现以上的应用场景需要两个关键技术：5G 网络切片和边缘计算。
5G 网络切片在一个物理网络上实现多个资源隔离的逻辑网络。
不同特点的应用，对于网络的需求千差万别。有的要求大带宽，有的要求大连接，还有的要求低时延，同一网络下同时满足这些要求代价很大，而网络切片可以通过给它们定制不同的逻辑网络来满足。
综合商业视角，切片网络的目标架构包括商业层，切片管理层和网络层。
商业层为垂直客户提供切片设计服务以及购买入口；切片管理层提供切片调度，管理和实例化；切片网络层就是支撑上层应用的物理设备和逻辑模块。
边缘计算（MEC，Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算），就是让大量的数据计算在网络的边缘就近进行。
这样不但可以降低时延，还可以减少向上的传输带宽，更重要的是把关键数据保存在企业之内，更具安全性。
5G 可天生支持 MEC。由于 5G 核心网采用了用户面和控制面分离的服务化架构，其用户面单元 UPF 可以很方便得部署在企业内，甚至 MEC 服务器之上，从而实现用户面就近处理，关键数据也不会流出企业。
5G+MEC 的架构如下图所示。
综上，有了 5G 对 eMBB，mMTC 和 uRLLC 这三大应用场景，网络切片，边缘计算，以及核心网用户面下沉的支持，才能更好地服务工业互联网。
并且，这些 5G 功能必须在 SA 场景下才能实现，这也是中国目前大力发展 5G SA 部署模式的原因之一。
好了，本期的内容就到这里，希望对大家有所帮助。
—— 全文完 ——
参考文献：
1、《工业互联网体系架构（版本 1.0）》，工业互联网产业联盟
2、《5G 与工业互联网融合应用发展白皮书》，工业互联网产业联盟
