在過去的幾十年里，無線通信技術主要解決向使用智能手機設備的消費者提供高速數據的問題。5G在3GPP范圍內的標準化始于解決比智能手機更多的垂直領域的愿景。因此，5G的設計從頭開始，考慮了超可靠性、低延遲和廣泛的頻譜選擇，以滿足許多關鍵任務垂直行業的苛刻要求。這些新功能使5G非常適合工業自動化和工業物聯網。通過專網，5G可以為標準和安全控制應用中的眾多工業傳感器、執行器和控制器提供超高容量和低延遲，無論是在毫米波還是傳統的6ghz以下頻譜。5G有望成為一種增強甚至取代傳統有線工業網絡連接的可行技術，在成本、靈活性、可重構性、可持續性和全球工業運營上市時間方面改變了游戲規則。

制造業需要靈活應對不斷變化的市場需求。例如，他們需要重組他們的工業運營，以滿足大流行期間不斷變化的需求:從蘇打水到消毒劑，服裝到醫用口罩，或汽車零部件到呼吸機。經驗是，敏捷性、效率、彈性和可持續性是智能制造的重要方面。

工業私有5G是智能制造數字化轉型的推動者，通過支持關鍵應用用例，幫助交付業務成果，如可持續性和靈活性:

通過移動數字工具，如分析、數字雙胞胎和增強現實(AR)，聯網工作應用程序增加了可見性和智能。

移動資產應用可以通過自動駕駛車輛(如自動引導車輛(agv)和自動移動機器人(AMR))提高敏捷性和效率。

無栓固定工業資產應用減少了連接靜態設備、靜態設備與旋轉部件(滑環更換)和移動設備(靜態時可操作，移動時不可操作)的有線基礎設施需求，從而提高了可持續性。不受束縛的固定工業資產還可以減少調整工業操作以應對不斷變化的市場條件的時間，從而提高靈活性。

工業專用5G能否幫助在制造和工藝操作中實現這些應用用例?為了解決這個問題，羅克韋爾自動化公司(工業自動化的行業領導者)與愛立信公司(蜂窩網絡基礎設施的行業領導者)、高通技術公司(5G技術的行業領導者)和威瑞森公司(領先的網絡服務提供商)合作。該研究合作評估了工業私有5G技術與以太網/IP?連接，這是羅克韋爾自動化的核心工業通信技術。關鍵的學習目標是確保EtherNet/IP網絡為工業專用5G做好了準備，并確認工業專用5G為要求苛刻的EtherNet/IP應用做好了準備。

此插圖是所開發的測試平臺的簡化表示，說明了一個不受約束的固定工業資產應用程序用例，包括:

羅克韋爾自動化標準和安全控制。一個區域控制器與GuardLogix?安全控制器。12個具有FLEX5000?標準和安全I/O的分布式區域，代表滑塊、機器或設備。注意，每個分布區域的安全控制器的目的只是收集試驗臺遙測數據。

愛立信無線接入網(RAN)基礎設施。由使用28GHz(n261)的毫米波基站和使用Release15的LTE頻段2和私有5G核心(3GPPRelease-15，非獨立(NSA)，預置)組成。

高通移動測試平臺(MTP)。用于數據收集和交通流分析的移動測試平臺，用作工業5G到以太網適配器，稱為用戶設備(UE)。

威瑞森在5G工業網絡創新方面的思想領導地位對定義需求、目標功能集和測試平臺的范圍，包括未來驗證需求的路線圖做出了重要貢獻。

測試是根據由羅克韋爾自動化公司提供的完善的測試計劃進行的，該計劃具有嚴格的零故障成功標準。它概述了一系列測試用例，從左邊的GuardLogix區域控制器建立可靠的EtherNet/IP標準和安全(CIP安全?)I/O連接，具有一系列請求的數據包間隔(RPI)設置，從5GRAN到FLEX5000標準，并在右側的區域1到12建立安全I/O連接。RPI是控制器和I/O交換數據的速率。

成功的測試結果表明，工業專用5G(3GPPRelease-15,NSA,on-premise,mmWave頻譜)的當前狀態具有足夠低的延遲和抖動，可以支持RPI設置，這些設置優于羅克韋爾自動化對EtherNet/IP標準和安全I/O連接的默認設置。這些RPI設置將支持許多使用EtherNet/IP標準和安全I/O通信的無栓固定工業資產應用程序(滑板、機器或設備)。

學習目標的成果強調:

• 以太網/IP已為工業專用5G做好準備。
• 工業專用5G目前的狀態是為EtherNet/IP標準和安全I/O應用做好準備。
• 工業專用5G可以幫助實現商業成果，如在工業運營中增加可持續性和提高敏捷性。

研究合作將繼續，計劃評估以太網/IP時間同步和分布式運動在3GPPRelease16獨立(SA)工業專用5G上的應用。初步的概念驗證測試結果是有希望的。

總之，由于羅克韋爾自動化、愛立信、高通技術和Verizon之間的合作，我們能夠驗證真正的5G支持的工業自動化測試用例如承諾的那樣工作。因此，在向智能制造發展的過程中，工業運營可以利用5G標準來滿足高性能無線連接和業務保障需求。