3GPP 的超可靠低延遲通信 （URLLC） 將提供低于 1 毫秒的延遲和 6 個(gè)九的可靠性 （99.9999%）。這足以“切斷”關(guān)鍵自動(dòng)化、制造、運(yùn)輸和其他幾代人依賴昂貴、故障布線的應(yīng)用程序的電源線。

隨著這些束縛的移除，從協(xié)作機(jī)器人（co-bots）到全自動(dòng)駕駛汽車，一種新的無線啟用用例成為可能。

然而，最近一項(xiàng)名為“ 5G 邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施：適用于 vRAN、工業(yè)和汽車應(yīng)用”的研究報(bào)告稱，這些行業(yè)中 58% 的受訪者希望在加入無線潮流之前看到 5G 得到驗(yàn)證。

您不能責(zé)怪自動(dòng)化、制造和運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵行業(yè)的運(yùn)營商在向新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)過渡時(shí)小心翼翼。對(duì)于 5G，問題仍然多于答案，特別是關(guān)于如何在多年來依賴私有 LTE 部署的工業(yè)環(huán)境中實(shí)施這些網(wǎng)絡(luò)。

“5G 架構(gòu)和 LTE 之間的根本區(qū)別在于，5G 是作為一種虛擬化邊緣技術(shù)啟用的，”風(fēng)河公司首席技術(shù)官 Paul Miller 說。“使用 LTE，通常您將部署一個(gè)單片設(shè)備來在端點(diǎn)托管該射頻實(shí)體。這意味著您不能在其上放置第三方應(yīng)用程序。

“在關(guān)鍵用例中，您需要在這些實(shí)體之間建立實(shí)時(shí)連接或近乎實(shí)時(shí)的連接，”他繼續(xù)說道。“遍歷網(wǎng)絡(luò)的核心會(huì)帶來太多的延遲。這些場(chǎng)景意味著管理這些設(shè)備的應(yīng)用程序需要部署在邊緣節(jié)點(diǎn)中。

“因此，如果您需要將 URLLC 用于避免車輛對(duì)車輛事故或工廠和倉庫內(nèi)的自動(dòng)機(jī)械等應(yīng)用，則需要向 5G 演進(jìn)。”

5G網(wǎng)絡(luò)切片的演進(jìn)與優(yōu)勢(shì)

要在關(guān)鍵和非關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 5G 網(wǎng)絡(luò)的愿景，需要在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)展。這些包括：

動(dòng)態(tài)頻譜共享 （DSS）允許擁有大量 4G 投資的運(yùn)營商通過在 4G 和 5G 系統(tǒng)之間共享現(xiàn)有頻譜，更有效地將其基礎(chǔ)設(shè)施過渡到 5G。

毫米波投資和 3GPP 第 16 版的發(fā)布使移動(dòng)性在 5G 標(biāo)準(zhǔn)中成為現(xiàn)實(shí)，并促進(jìn)了下一代用戶設(shè)備 （UE） 的開發(fā)，該設(shè)備可以利用此帶寬可能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率

獨(dú)立 （SA）支持下一代使用案例，其中 5G 核心網(wǎng)絡(luò)和無線電基礎(chǔ)設(shè)施可以完全獨(dú)立于 4G LTE 進(jìn)行部署。

O-RAN希望在開放標(biāo)準(zhǔn)之上將虛擬化擴(kuò)展到 5G 無線接入網(wǎng)絡(luò) （RAN），從而通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)推動(dòng) RAN 技術(shù)的靈活性和成本效率。

5G 網(wǎng)絡(luò)最大的架構(gòu)差異是核心網(wǎng)絡(luò)從集中位置移動(dòng)到邊緣的分布式點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 （NFV） 和軟件定義網(wǎng)絡(luò) （SDN） 技術(shù)使使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)成為可能，這意味著編排和管理應(yīng)用程序可以在依賴它們的端點(diǎn)上或附近運(yùn)行。

因此，與回傳到集中式核心網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的延遲可以減少到 URLLC 的亞毫秒延遲。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還意味著可以將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資源劃分為為特定用例保留的“切片”。然后，這些切片可以為特定領(lǐng)域的運(yùn)營商提供對(duì)應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)性能的洞察，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。

“網(wǎng)絡(luò)切片是將網(wǎng)絡(luò)的一部分從核心轉(zhuǎn)移到邊緣并將其專用于某些應(yīng)用程序的想法，例如工業(yè)應(yīng)用程序，”米勒說。“它僅適用于 5G。工業(yè)部門將成為網(wǎng)絡(luò)切片的消費(fèi)者。

“大量的分析和數(shù)據(jù)將從這種新范式中獲取，”他繼續(xù)說道。“由于能夠監(jiān)控這些超實(shí)時(shí)應(yīng)用程序或監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)步驟中的延遲，因此網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生大量新的分析數(shù)據(jù)，可以幫助人們更好地操作和維護(hù)這些環(huán)境。

他繼續(xù)說道：“您不僅可以查看基礎(chǔ)設(shè)施，還可以查看在邊緣設(shè)備本身中貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。通過引入人工智能算法并在分析平臺(tái)上運(yùn)行它們，您可以構(gòu)建新的應(yīng)用程序來執(zhí)行預(yù)測(cè)性中斷預(yù)防等工作。”

過渡到 5G 的冷硬（軟件）事實(shí)

當(dāng)然，安裝或更換物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一項(xiàng)成本高昂且耗時(shí)的工作，尤其是在工業(yè)環(huán)境中，這些環(huán)境可能會(huì)在系統(tǒng)停機(jī)期間遭受生產(chǎn)力、收入或安全損失，或者對(duì)更新舊設(shè)備表現(xiàn)出固有的阻力。

此外，行業(yè)專家預(yù)計(jì)支持 3GPP 第 16 版（定義非公共網(wǎng)絡(luò) （NPN） 功能的 5G 標(biāo)準(zhǔn)的一部分）的所有功能的芯片組和基礎(chǔ)設(shè)施至少在未來一年內(nèi)不會(huì)變得強(qiáng)大或無處不在。

需要一個(gè)過渡步驟。

“我不認(rèn)為這是一種淘汰和替換的方法，”MultiTech 戰(zhàn)略發(fā)展副總裁 Daniel Quant 說。“人們將從 4G 開始，通過集中化并將其封裝在軟件中使其變得非常易于使用，然后使用超大規(guī)模器或 Kubernetes 或 Docker 容器開始在邊緣計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 5G 工作負(fù)載。”

據(jù) Quant 稱，能夠運(yùn)行 5G 工作負(fù)載的過渡性邊緣計(jì)算設(shè)備已經(jīng)以AWS Snowcone等設(shè)備的形式提供。

“你有處理能力，你可以把你的核心網(wǎng)絡(luò)放在這個(gè)上面，你可以在上面連接基站，你可以把它放在你的房子里，你可以把它放在商業(yè)大樓里，你可以把它放在礦井里或一家工廠，”Quant 解釋說。“而您創(chuàng)建的是一個(gè)完全獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)部署。這正是他們創(chuàng)建 Snowcone 的目的：能夠部署您自己的 CBRS，完全在本地網(wǎng)絡(luò)。

“這就是許多這些超可靠的低延遲特性的體現(xiàn)。”

Snowcone 是一款 4.5 磅的小型堅(jiān)固立方體，配備雙處理器、4 GB 內(nèi)存、8 TB 存儲(chǔ)、可信平臺(tái)模塊 （TPM） 安全芯片、Wi-Fi 或有線 10 GbE 網(wǎng)絡(luò)訪問功能，并且可以由USB-C 電纜或電池。換句話說，操作員可以將一個(gè)立方體放到工廠車間，將其連接到本地網(wǎng)絡(luò)，然后開始在“邊緣云”中本地托管應(yīng)用程序。

因?yàn)檫@些基于 Snowcone 的“邊緣云”可以直接插入工業(yè)級(jí)本地“基站”，如 MultiTech MultiConnect rCell 600 系列，將整個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)帶到工廠車間。因此，數(shù)據(jù)可以以 URLLC 的速度和確定性從工廠車間的一側(cè)共享到另一側(cè)，而無需觸及核心網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)元素，甚至無需離開工廠環(huán)境。

亞馬遜并不是唯一一家制造此類設(shè)備的公司。Quant 指出，MultiTech 是微軟 Azure Edge 生態(tài)系統(tǒng)的 CBRS/私有 LTE 基礎(chǔ)設(shè)施的認(rèn)證供應(yīng)商。

通過 5G 測(cè)試證明范式轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)閉，再加上 5G 提供的超可靠性、低延遲和更低的每 GB 成本，意味著每個(gè)依賴蜂窩技術(shù)的組織遲早都會(huì)經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。網(wǎng)絡(luò)測(cè)試在所有這些部署中都至關(guān)重要，但在安全和安全關(guān)鍵行業(yè)中，它可能是開發(fā)生命周期中最重要的階段。

3GPP 和 O-RAN 聯(lián)盟、5G-ACIA、PTCRB 和 GCF 等實(shí)體正在為 RAN 和 UE 定義測(cè)試計(jì)劃。目前，這些測(cè)試主要集中在確保空中接口標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)備、gNodeB （gNB） 無線電節(jié)點(diǎn)等中正確實(shí)施。

當(dāng)然，是德科技 5G/6G 項(xiàng)目經(jīng)理 Roger Nichols 說，現(xiàn)在還為時(shí)過早。

“現(xiàn)在 Rel-16 已經(jīng)完成，對(duì) RAN 和用戶設(shè)備的測(cè)試能力和驗(yàn)證的要求和需求正在增長，”Nichols 觀察到。“更有趣的是端到端測(cè)試。整個(gè)系統(tǒng)在正常負(fù)載和極端情況下如何工作？系統(tǒng)將如何處理 gNB 或其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的停機(jī)時(shí)間？新軟件加載后如何驗(yàn)證系統(tǒng)？

“認(rèn)識(shí)到延遲和可靠性受到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)影響的關(guān)鍵是：容量/負(fù)載、UE 性能、RAN 性能、干擾、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、特定應(yīng)用的分布式計(jì)算等，”Nichols 繼續(xù)說道。“必須考慮所有因素，以實(shí)現(xiàn)能夠滿足移動(dòng)邊緣計(jì)算和 5G 獨(dú)有的其他功能需求的網(wǎng)絡(luò)。”

根據(jù) Nichols 的說法，測(cè)試 5G 空中接口的系統(tǒng)可用于驗(yàn)證 URLLC 功能，但必須能夠解決空中接口協(xié)議中的快速狀態(tài)轉(zhuǎn)換。URLLC 通信使這一點(diǎn)變得復(fù)雜，因?yàn)樗淖园訋蛣?dòng)態(tài)時(shí)分雙工 （TDD） 占空比增加了對(duì)架構(gòu)和協(xié)議棧性能的需求。

為了測(cè)試這些設(shè)備以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在各種負(fù)載下的運(yùn)行情況，是德科技提供了 LoadCore 5G 核心測(cè)試軟件。該解決方案現(xiàn)在被用于測(cè)試 SA 5G 網(wǎng)絡(luò)。

“我們必須能夠測(cè)試 RAN 內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)性能，”Nichols 解釋說。“這些需求需要新的思考，因?yàn)橄到y(tǒng)本身必須滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和客戶之間的某種服務(wù)水平協(xié)議 （SLA）。此類測(cè)試將需要在網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序級(jí)別進(jìn)行更高級(jí)別的功能測(cè)試。

“我們的用戶設(shè)備仿真 （UEE） 系統(tǒng)必須仿真許多對(duì)這些 URLLC 功能有不同要求的 UE，”他繼續(xù)說道。“LoadCore 現(xiàn)在可用于測(cè)試 SA 網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)于 5G 三角的 ［工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)］“角落”的完整 5G 實(shí)施是必要的。”

是德科技一直積極參與制定 3GPP、GCF、PTCRB、O-RAN 以及 5G-ACIA UE 和 gNB 測(cè)試計(jì)劃。努力制定 5G 路線圖可以讓客戶放心，他們?cè)陂_發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施上的投資在這個(gè)功能快速變化和標(biāo)準(zhǔn)本身不斷發(fā)展的時(shí)期不會(huì)浪費(fèi)。

5G：另外 28%

令人驚訝的是，在前面提到的同一項(xiàng)研究中，約 28% 的關(guān)鍵行業(yè)受訪者表示他們已經(jīng)在支持 5G 架構(gòu)。那么，這 28% 的 58% 是什么？

“這 28% 的人通常是早期采用者和市場(chǎng)先行者，”風(fēng)河公司首席技術(shù)官 Paul Miller 說。“他們看到了技術(shù)的價(jià)值，并傾向于測(cè)試和部署它。然而，大多數(shù)人希望看到它得到證實(shí)。他們不一定反對(duì)它或認(rèn)為技術(shù)有問題，他們只是想驗(yàn)證這確實(shí)是一個(gè)可靠且經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，并且它將真正產(chǎn)生預(yù)期的價(jià)值。

“我們預(yù)計(jì)，隨著早期采用者在這一領(lǐng)域取得成功，競(jìng)爭(zhēng)壓力就會(huì)出現(xiàn)，”米勒繼續(xù)說道。“早期采用者將體驗(yàn)到更低的運(yùn)營成本、更高的利潤率、更大的靈活性和更快的上市時(shí)間。然后我們將看到“給我看”的人群也轉(zhuǎn)向執(zhí)行。

“這是一種典型的、健康的新技術(shù)、早期采用者范式。”

審核編輯：郭婷