尋找5.5G和6G過程控制采用的路徑
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5G已經存在多年，并在流程應用中得到了一定的采用。目前，隨著廣泛使用光傳輸，6G即將到來，近期還有5.5G。
有時被稱為“5G先進”，5.5G定位為連接現有5G與完整6G之間的橋梁。在過程控制和工業自動化領域，它開啟了一些特定的應用場景，因為它結合了超可靠的低延遲通信（URLLC）、增強的上行容量、高設備密度以及集成的AI/ML支持。簡而言之，5.5G使流程工業能夠超越監控，采用無線控制——這是標準5G難以持續保證的。
例如。在不依賴長線連接的情況下，閉環控制分布式執行器和傳感器，能在實時分布式控制中產生巨大影響。在延遲低于1毫秒且可靠性>99.999%）的情況下，5.5 G支持無線PID甚至模型預測控制環路，跨機器或生產線實現。
同樣，移動機器人和自動導引車輛（AGV）也能從5.5G中受益于網絡切片和低延遲連接。這將實現精確的軌跡同步、碰撞避免和動態任務重新分配，協調倉庫、煉油廠或加工廠中的機器人車隊。
采用5.5G還能進一步支持大規模無線傳感器網絡。這些網絡由數千個振動、溫度、壓力和化學傳感器組成，分布在煉油廠或電廠內。5.5G帶來的更高設備密度可支持高達數百萬/平方公里，且更高效的能效延長了傳感器壽命，同時保持了可靠的覆蓋。
通過5.5G的高精度定位，可以實現亞米級精度的室內關鍵資產（閥門、移動設備、危險品容器）。借助5.5G實現的集成定位增強，電廠能夠減少對獨立RFID或超寬波系統的依賴。
5.5G的能力還有助于運營商采用數字孿生和增強現實（AR）。5.5G更高的上行速度和減少抖動，支持實時視頻流和增強現實疊加且無延遲，意味著工廠工人可以有效使用增強現實眼鏡進行維護、遠程專家指導或實時數字孿生疊加。
5.5G增強的上行容量支持海量機器數據流，而邊緣AI/ML（5.5G架構支持）則支持近實時分析。因此，采用和使用數字孿生和預測性維護變得切實可行;例如，持續更新化工廠或風電場的數字孿生，以進行優化和故障預測。
最后，5.5G可以增強網絡物理安全系統——例如，如果緊急停機觸發、危險氣體檢測，或安全聯鎖信號通過無線傳輸。簡而言之，5.5G使流程工業能夠超越監控，利用無線進行控制，而這正是標準5G難以持續保證的。
具體步驟為道路做準備
隨著流程工業向更智能、更自主的運營發展，5.5G乃至最終的6G無線網絡的到來，有望重塑控制系統通信的方式。這些技術遠不止于更快的下載速度——它們引入了確定性延遲、人工智能增強的可靠性，以及與工業時敏感網絡（TSN）的原生集成。
但要釋放這些優勢，電廠必須從今天開始建設基礎設施。為下一代無線做準備不是等待運營商的問題。它關乎架構準備度、邊緣智能和設備兼容性。準備步驟包括：
1. 建立專用網絡框架
設計或現代化一個私有5G或非公共網絡（NPN），可以發展成5.5G。實際上，這意味著通過共享或許可頻段保護本地頻譜，并部署連接到本地5G核心的本地基站（gNB）。
選擇獨立私有核心（SNPN）可以完全控制服務質量（QoS）、數據路由和安全。它還確保邊緣的低延遲突破——這對閉環控制至關重要。集成公共運營商（PNI-NPN）的電廠應堅持網絡切片協議，保證時間關鍵流量的確定性延遲低于1毫秒。這些步驟為可控、可認證的連接奠定了基礎。
2. 集成邊緣計算與本地用戶平面（UPF）
未來的無線控制依賴于邊緣中心架構。工廠內的本地用戶平面功能（UPF）在不離開設施的情況下路由處理數據，而多址邊緣計算（MEC）平臺則承載分析、狀態監控，甚至軟PLC邏輯。
為此，工廠應考慮將控制和監控應用虛擬化為容器化服務，方便本地服務器和邊緣節點間遷移。目標是將網絡和計算結構視為一個分布式平臺。因此，當5.5G引入增強的上行能力，6G引入集成傳感時，電站可以無需重新設計即可吸收這些能力。
3. 工程師 TSN 與確定性互通
下一代無線技術并非與有線基礎設施隔離。5G TSN 互通——在 3GPP 第16版標準化，并在 5.5G 中增強——允許無線分段通過同步時鐘和可預測的延遲連接以太網-TSN 域。
現在準備的步驟包括審計現有控制網絡以支持IEEE 802.1AS（gPTP），部署TSN橋接，并規劃5G入口點的NW-TT（網絡轉換器）節點。這確保了依賴微秒級確定性、運動或批處理控制器能夠安全地通過無線擴展其環路。
4. 制定RedCap準備設備策略
設備連接方式將在5.5G下實現多樣化。降低能力（RedCap）模塊（見圖）提供中等性能和低功耗，將經濟地連接傳感器、移動終端和AGV。RedCap調制解調器的主要組件通常包括射頻前端和基帶處理器，以及簡化的協議棧、電源管理和接口層（SIM/eSIM和主機）。
這個對比圖展示了RedCap調制解調器與完整5G NR調制解調器的區別。它突出了帶寬、MIMO復雜度、協議深度和功耗管理的關鍵差異。
RedCap調制解調器是簡化的5G設備，提供可靠、低延遲的連接，同時降低帶寬和功耗。它們省略了像大規模MIMO這樣的復雜特征，使其既經濟又節能。
在流程工業中，RedCap實現了與傳感器和執行器之間的直接無線連接，支持實時監控和控制，且開銷更低。工藝設備廠商應開始為模塊化5G/6G無線電嵌入M.2或mini-PCIe插槽，確保隨著硅片的發展實現前向兼容性。
5. 采用AI驅動的網絡管理
最后，AI原生優化——6G的標志——依賴于連續遙測。現在就實現網絡數據收集器和基于意圖的控制器，以管理服務質量、預測擁塞并動態調整切片。運營商越早開始整理這些數據集，當6G學習循環成熟時，他們的網絡就會變得越智能。
最后一些想法：為過程控制領域的5.5G和6G做準備，并不是單一升級——而是生態系統的變革。通過保護頻譜、本地化計算、同步TSN域和模塊化設備，工業運營商可以確保當超可靠無線技術最終到來時，工廠能把握每一微秒的價值。
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