當(dāng)你聽到“自動化”這個詞時會想到什么？ 你們中的一些人可能會立即想象一排機(jī)械臂沿著裝配線用于制造汽車。 其他人可能會想到自動駕駛汽車本身，甚至是當(dāng)您將卡插入 ATM 時在金融機(jī)構(gòu)發(fā)生的一系列電子交易。

5G 網(wǎng)絡(luò)和自動化系統(tǒng)

今天，自動化無處不在。我們生活在一個更基本的過程比以往任何時候都更少依賴人工輸入的世界。隨著自動化幾乎涵蓋所有已知的工業(yè)部門，我們看到機(jī)器決策和行動在娛樂、交通、制造、公共安全、農(nóng)業(yè)、自然資源勘探等眾多領(lǐng)域的影響。

在 5G 網(wǎng)絡(luò)部署的最初幾年，人們非常關(guān)注 5G 網(wǎng)絡(luò)如何為消費(fèi)者服務(wù)。然而，企業(yè)和工業(yè)用例的新連接需求可能與消費(fèi)者用例的需求大不相同。數(shù)據(jù)速率和吞吐量可以作為互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和視頻流等消費(fèi)者用例的主要基準(zhǔn)，但企業(yè)和工業(yè)部門的要求可以比這些簡單的連接類型更進(jìn)一步——更深入到更深層次的業(yè)務(wù)流程自動化.幸運(yùn)的是，5G 專為這些新的更深層次的精度而設(shè)計(jì)。

在許多情況下，自動化系統(tǒng)需要極其精確的時間來確保一致的操作。想想拍攝充滿爆炸和汽車追逐的大預(yù)算動作序列所需的精細(xì)攝像機(jī)移動，或縣監(jiān)獄中的自動鎖定機(jī)制，或石油和天然氣行業(yè)現(xiàn)代鉆井平臺使用的精密鉆孔技術(shù)。所有聯(lián)鎖機(jī)制和數(shù)據(jù)供應(yīng)都必須非常快速地進(jìn)行，必須同步，并且必須以極高的可靠性交付。在某些情況下，此類系統(tǒng)的精度要求可能接近一微秒 (1usec) 或更快。

在 5G 之前的網(wǎng)絡(luò)世界中，能夠以滿足其中一些新要求的方式交付數(shù)據(jù)一直具有挑戰(zhàn)性。然而，5G 旨在實(shí)現(xiàn)幫助各種企業(yè)和行業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的愿景。一般來說，5G 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可以以峰值理論速度提供高達(dá) 10 Gb/秒的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)延遲低至 1 毫秒 (msec)，每平方公里多達(dá) 100 萬臺設(shè)備 - 五個 9 (99.999 %）的正常運(yùn)行時間可靠性。然而，基于 5G 的精密計(jì)時系統(tǒng)可能會進(jìn)一步推動這些通用規(guī)范的界限。

在我們最新的白皮書“了解 5G 和時間關(guān)鍵型服務(wù)”中，5G Americas 探討了 5G 網(wǎng)絡(luò)中精確計(jì)時的未來機(jī)會，以及它們?nèi)绾伍_始解決時間關(guān)鍵型服務(wù)的一些最具挑戰(zhàn)性的基本要求。與構(gòu)成眾多授時系統(tǒng)基礎(chǔ)的基于衛(wèi)星的精度相比，5G 網(wǎng)絡(luò)提供了獨(dú)特的能力：提供微秒級精度的室內(nèi)覆蓋和無線授時。

例如，在商業(yè)銀行業(yè)務(wù)中，資產(chǎn)交換和高頻交易通常需要 1 微秒到 1 毫秒的時間精度，具體取決于監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)和政府制定的其他因素。 對于某些精確計(jì)時解決方案（如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)），這些通常是極具挑戰(zhàn)性的用例，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ鞘覂?nèi)部署。 使用小型蜂窩技術(shù)可以更成功地在室內(nèi)交付 5G 網(wǎng)絡(luò)。

另一個示例是具有多個需要彼此相位同步的發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)應(yīng)用。 這需要在每個變電站進(jìn)行非常精確的計(jì)時。 雖然這些室外系統(tǒng)通常使用 GNSS，但 5G 網(wǎng)絡(luò)可能能夠提供可靠的備份解決方案，從而提高電網(wǎng)的彈性。

5G 和精確計(jì)時

精密計(jì)時的一個巨大領(lǐng)域涉及制造。現(xiàn)代工廠操作多種類型的機(jī)器，這些機(jī)器需要與工廠系統(tǒng)的其他部分完全協(xié)調(diào)工作——現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)必須考慮到大量遺留機(jī)器和系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)互操作。從歷史上看，精確計(jì)時系統(tǒng)一直依賴 GNSS 和其他系統(tǒng)來提供所需的計(jì)時精度，但是已經(jīng)開發(fā)了具有不同精度的不同計(jì)時協(xié)議和來源。

此外，不同級別的定時精度也會影響系統(tǒng)中可以成功同步的用戶設(shè)備的數(shù)量。用戶特定的時鐘同步精度級別不僅將決定同步設(shè)備的數(shù)量，還決定服務(wù)區(qū)域和可以使用精確定時的場景類型。正如您在下面看到的，時鐘的準(zhǔn)確性將影響系統(tǒng)完全同步其所有相關(guān)部分的能力。

鑒于所有這些復(fù)雜性，5G 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在正在得到增強(qiáng)，能夠解決許多新的垂直行業(yè)和工業(yè)任務(wù)關(guān)鍵型用例。從第三代合作伙伴項(xiàng)目 (3GPP) 第 16 版開始并在第 17 版中進(jìn)一步增強(qiáng)，已經(jīng)創(chuàng)建了超可靠低延遲通信 (URLLC) 和時間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)，以專門解決這些工業(yè)垂直用例需要。

尋找工業(yè)和自動化解決方案的勢頭無處不在，因?yàn)殡姎夂碗娮庸こ處焻f(xié)會時間敏感網(wǎng)絡(luò) (IEEE 802.1 TSN) 標(biāo)準(zhǔn)為工廠提供了一種潛在的融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以在延遲敏感的工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)確定性和低延遲通信。由于能夠?yàn)橹悄芄S提供靈活的無線數(shù)據(jù)訪問和全面連接，IEEE 802.1 TSN 看起來像是對精確時間協(xié)議 (PTP) 或其變體（例如需要有線以太網(wǎng)連接的 IEEE 802.1AS）的有吸引力的補(bǔ)充。

結(jié)論

總體而言，我們剛剛開始利用 5G 網(wǎng)絡(luò)在精確計(jì)時和計(jì)時即服務(wù) (TaaS) 方面必須提供的功能。在接下來的幾年里，隨著業(yè)務(wù)需求的充實(shí)和基于 5G 的計(jì)時系統(tǒng)集成到流程中，我們可以看到許多新的大門隨著自動化打開。我們只是在一些偉大的事情的風(fēng)口浪尖上。讓我們看看未來會帶來什么。?