5G無線電網絡的廣泛采用將深刻影響著我們個人和職業生活的方方方面。通過重新設計今天的傳統通信基礎設施，5G影響在消費電子應用、數字醫療、智慧城市和交通運輸方面將比4G/LTE更深遠。在5G無線電網絡重塑的所有商業領域中，毫無疑問，工業自動化或工業4.0的轉型最大。

根據IHS Markit1，即使5G開始在全球部署，工業和工廠環境中的網絡基礎設施仍然主要是有線的。工業以太網提供速度和可靠連接的優勢，但在物理靈活性和帶寬方面受限。

智能工廠要繼續變得更智能，有線網絡必不可少。然而，從有線網絡轉變為無線網絡是一項復雜的升級。每個工業客戶都有一組獨特的環境（從文化素質到財務狀況再到對創新的欲望），會動搖組織進行重大無線升級的能力。

5G網絡的經濟機會

無線電領域的重大轉變

這種重大轉變的核心技術就是無線電。5G無線電網絡標志著與4G和早期無線網絡架構的根本偏離。4G網絡建設非常嚴格，通常包括宏基站和不靈活的核心網絡，該網絡主要使用專有硬件。它們還采用傳統的傳輸模式，即RF信號會輻射到一個扇區內的所有用戶。

相比之下，5G網絡集成的無線電數量數倍于4G網絡能夠支持的無線電數量，利用可以針對特定用戶和地點的先進波束成型技術，從而使頻譜效率提高了5倍。當然，在尺寸和功耗不相應增加的情況下提高無線電密度意味著復雜性更高。

巨大的變化伴隨vRAN而來

ADI實現的基本變化之一是從專有的固定無線電接入網絡(RAN)轉變為虛擬RAN (vRAN)。這標志著5G硬件從物理專用硬件進化至軟件定義替代方案，其中大部分網絡運營和管理都在云端處理。這將導致行業通過分解硬件元件（包括無線電、數字和中央單元以及核心網絡）來構建和部署5G基站的方式發生巨變。

vRAN模型的優勢是它支持全新的新興使用案例。此優勢通過引入網絡切片來實現，在網絡切片中，可以根據您的具體應用調整極有針對性的頻譜使用，以滿足不同的應用和用戶需求。

適合5G無線電網絡的更高效切分

工業4.0的未來將在某種程度上依賴這些5G實例。根據負載條件和其他因素動態分配資源，工廠車間操作員將有權管理切分網絡的方式和地點。

克服5G無線電網絡普及道路上的障礙

工業5G的早期采用者將是港口、機場和物流中心，隨后是工廠和倉庫、交通、建筑、公用事業和采礦。5G技術的快速發展將創造增強連接環境，其中人與機器人可以在安全、可靠和經濟高效的環境中共存。由此帶來的成本節約、可靠性和制造效率將為所需的投資奠定基礎，以便在全球多個工廠環境中開發和部署高度安全的5G無線網絡。

盡管5G無線電網絡的增長勢頭強勁，但該行業仍需克服一系列挑戰才能實現這些目標。第一個挑戰是領先移動運營商缺乏明確的市場推廣策略。據估計，在涉及工業制造商的已知交易中，超過70%的交易不包括電信供應商。第二個問題是電信和管理服務提供商(MSP)之間的系統集成差距，可能會減緩制造商早期采用5G專用網絡的速度。相關可擴展問題是MSP難以從他們的網絡運營中心中獲得支持。最后，完整服務整合所需的工程、采購和施工服務明顯不足。

通過ADI生態系統助推5G無線電網絡采用

那么，如何實現5G工業網絡從準備狀態到全面采用所需的規模和成本效率? 從ADI的角度來看，通過芯片和IP級別的合作，ADI已是大型生態系統的一部分。ADI與許多標準組織和工作組合作，同時積極參與合同制造商、5G系統集成商和電信運營商活動。

通過這些合作，ADI簡化了RF和無線電設計，減少或摒棄昂貴的FPGA，克服了尺寸、重量、功率(SWaP)和成本要求方面的嚴峻挑戰。無論哪種外形尺寸——小型蜂窩、宏蜂窩、MIMO、單頻段、雙頻段、三頻段和其他無線電變體，ADI都可通過開發大規模快速交付的通用硬件和軟件平臺來縮短上市時間。

5G無線電網絡及其整合和互操作性還有巨大的挖掘潛力。然而，要充分挖掘這種潛力，需要培養生態系統，共享生態系統各方愿景，攜手迎接工程和業務挑戰。

參考

1IHS經濟和IHS技術。“5G經濟：5G技術如何為全球經濟做出貢獻。”

IHS Markit.

2“專用5G網絡市場規模截止2028年價值130.92億美元 | CAGR：40.9%。”Polaris Market，2021年6月14日。

3“5G經濟。”IHS Markit。

關于ADI公司

Analog Devices, Inc.是全球領先的半導體公司，致力于在現實世界與數字世界之間架起橋梁，以實現智能邊緣領域的突破性創新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術的解決方案，推動數字化工廠、汽車和數字醫療等領域的持續發展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬物的可靠互聯。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創新者不斷超越一切可能。

關于作者

Joe Barry是ADI公司無線通信業務部門的副總裁。他負責無線細分市場，以及高速轉換器、SDR收發器和微波通信技術部門。26年來，Joe在無線通信、消費電子和半導體行業擔任多個領導職務。他擁有格林威治大學電氣和電子工程學士學位以及利默里克大學工商管理碩士學位。Joe在模擬和數字音視頻技術領域擁有五項專利。

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