德国弗劳恩霍夫5G技术测试台网络为产业界5G技术应用提供鉴别服务

德国弗劳恩霍夫5G技术测试台网络为产业界5G技术应用提供鉴别服务

5G比上一代通讯技术速度快100倍,可以实现实时传输,但对基于5G通讯技术的应用一些是可实现的,另外一些只是构想,属于未来的技术,目前德国弗劳恩霍夫协会建立专门5G技术测试台网络(Fraunhofer-Testbeds),为产业界基于5G技术的应用现实性提供鉴别服务。

5G技术测试台网络位于德国巴符州,测试点分布在不同城市,包括斯图加特(Stuttgart)、卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)、罗伊特林根(Reutlingen)、曼海姆(Mannheim)以及弗罗伊登施塔特(Freudenstadt)。该项目由5G4KMU转化项目管理处(Transferzentrum 5G4KMU)组织管理,弗劳恩霍夫协会对基于5G的商业模式和创新性的产品创意进行检验,提供必要的基础设施和专家技术咨询,弗劳恩霍夫协会产品和自动化研究所(Das Fraunhofer-Insitut fuer Produktionstechnik und Automatisierung,IPA)负责统一协调,主要针对5G在物流、产品、实验室和医院方面应用的可能性。五个测试点分别负责不同测试重点,主要是机器人技术、机器控制、智能产品和人工智能等方面,测试点遵从的原则是:企业拿出基于5G技术的产品创意,提交给弗劳恩霍夫协会进行分析和论证,由弗劳恩霍夫协会遴选出有前途的项目进行测试。

一、不同领域实现5G技术应用的分层要求

理论上5G数据传输率可以达到每秒20G,它的潜伏时间(Latenzzeit,等待时间,延时),即从信号发出到信号接收的时间为一微秒,但现实世界里无法真正实现这一速度,5G很多功效参数无法真正达到,使用5G创新性技术的时候必须做出选择,即5G能在何种程度上实现其应用,同时要确定其特殊之处。5G4KMU转化项目管理处为此成立了Slicing(数值分片)联网技术,专门确定对5G网络技术在发展过程中的某一阶段优先项。为开发出高分辨率的4k或者8K视频终端设备,需要娱乐设备供应商的参与,将视频改为网络流量播放,要求有极高的数据传输率,并要保证可靠性,对延时(潜伏时间)要求相对不是特别高;而工业机器人不需要太高要求的数据传输率,但是潜在时长及延时性方面比娱乐业设备中要高得多,只有这样才能保证实时控制;5G应用到农业大面积种植业上,作物种植地上安装有大量的感应器,这些传染器将温度、风速以及作物生长情况的数据传输给收割机,这时对能量效率方面要求很高,因为安置在作物耕地上的传感器需要运转几个月甚至几年,期间无法更换电池。

5G的优势特别体现在机器人技术和机械控制,通过超速移动通讯技术,嵌在机器或者部件上传感器的数据无延迟地瞬间输送到机器的控制系统。通过5G技术,集成结构模块保证单台机器和整个生产车间实施管理控制,甚至是对整个生产厂区进行监控,还可以联网控制一个企业不同城市分厂的生产。5G网络的路由器和天线一旦接通,数据将会跨越更远的距离。

劳恩霍夫学会经济与组织研究所的测试床(Das Fraunhofer-Insitut fuer Arbeitswirtschaft und Organisation IAO)设立在斯图加特,重点集中在智能产品和智能服务,研究能够融合5G数据收集与人工智能为基础的方案。一些数据服务商应用了5G以后,可以对其提供产品的维修服务进行提前预评估,人工智能根据收集来的数据估算下一次可能需要进行产品维护的日期,或者某一个零部件因磨损而可能导致发生故障的时间。

二、5G技术具有广泛优势的8大测试领域

5G可以为企业建立自己的移动网络提供了可能,为工业预留的通讯频率为3.7到3.8GHZ的波段,企业只要在德国联邦网络管理处取得许可证就可以在企业的所在地建立局部的网络自管系统。

弗劳恩霍夫协会共分8个领域分别设置模拟5G有前途的应用场景,对不同应用场景在不同的测试台进行测试,测试台的车间采用内置网络,所有技术的组合与控制都是按5G时代和工业4.0时代的要求实施,与传统的厂房完全不同,这里没有电控柜,并且机器和生产流水线可以随意按需要进行重新配置和组合。测试点所涉及的八个领域包括:

  1. 5G多端传感器:工业生产过程通过多端传感器优化,监控零部件的温度、速度、力以及位置等;

  2. 5G声发射传感器(Acoustic emission Sensor):声发射传感器安装在机器部件上,能够提前对设备的过劳或磨损提出警告;

  3. 5G区块链项目:检测全无线的网络在数据传输过程中区块应用是否配对;

  4. 5G物流:5G移动系统能够在生产厂区实现有效导航;

  5. 5G机器人技术:移动机器人配备控制系统,在协作过程中实现自我管理,借助传感器能实现无线导航;

  6. 5GCockpit(5G驾驶舱管理平台):建立分级流程和感应监控系统,数据交换通过云平台实现;

  7. 5G边缘云(5G-Edge-Cloud):建立云平台,实现生产数据分析与通讯网络实现链接;

  8. 5G-3D传感:开发3D系统,能扫描产品的几何特征,在机器人和机床中之间实现无线联通。

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