5G应用场景展望:未来智能工厂会是什么样子？一般来说，业内有以下三种预测:
1.5G通信下，从发送到接收数据的最短时间不到1ms，几乎没有延迟，让电脑上搭建的数字孪生始终保持最新；
2.5G应用下通信不间断，可以防止AGV停止带来的进程延迟；
3.5G可以通过SIM卡的“不可重写信息”进行认证，可以识别连接网络的无线终端，给人更高的安全感。
随着商用5G进入工厂，工厂迎来了许多重大变化。最明显的一点是，很多过去难以实现的工业应用场景，都在逐渐被5G实现。
走进5G工厂的四大应用场景
1.场景1:用精准的数据辅助运营，从远程控制到实时运营。借助5G技术和高速大容量数据通信，有助于提高生产现场的作业辅助。因为它可以发送和接收高清视频、AR/VR视频等。，5G还可以帮助远在外地的熟练技术人员掌握生产现场的情况，实时帮助他们，不再受时间和距离的限制。
2.场景二:轻松添加和更换联网设备5G可以建立99.999%稳定的通信网络，与有线网络几乎相同。在物联网必不可少的“设备联网”过程中，不需要线缆布线，因此可以在短时间内以低成本建立柔性生产线。
3.场景3:数字孪生——完美再现实物，没有反馈时滞。5G通信下，从发送到接收数据的最短时间不到1ms，几乎没有延迟，让电脑上建立的数字孪生始终保持最新。即使生产线出现问题，工人也能立即掌握现场情况，解决问题。通过数字孪生获得的仿真结果可以立即反馈给真实的机器人。
4.场景四:工厂内运行多辆自动卡车，每台机器独立控制集成管理100万台/km2—5G可以同时连接多台设备，可以稳定控制多辆AGV在工厂内移动。与Wi-Fi不同，5G中即使出现拥塞，通信也不会中断，可以有效防止AGV停止带来的进程延迟。使5G的各种智能工业应用场景成为可能。利用5G，工厂可以灵活地改变连接到网络的设备的配置，添加大量可以持续发送和接收数据的传感器和自动卡车，以及使用大数据提供实时工作支持等。
富士通计划提供基于5G的网络解决方案，在向富士通咨询5G的企业中，最多的是制造企业。这些企业最大的期望是实现制造领域的无线通信网络。换句话说，他们希望“从电缆中解放出来”。许多制造商已经开始利用现有的无线通信技术，如Wi-Fi，来使工厂中的网络无线化。但是，业内也有很多不同的声音。比如有人认为Wi-Fi不稳定，缺乏可靠性，而且通信中设备越多，通信越容易中断。还有人担心Wi-Fi在认证和管理上存在安全问题。
另一方面，从设计角度来看，99.999%的5G通信网络不会出现通信中断。安全性方面，5G通过SIM卡中的“不可重写信息”进行认证，因此可以识别连接网络的无线终端，安全感更高。除了这些功能，5G还增强了“增强型移动宽带”、“海量机器通信”、“超高可靠超低时延通信”等性能。很多企业对“用5G实现工厂无线网络”寄予厚望。
从零开始解读5G:工业5G为什么赋能智能制造？
1.在向富士通咨询5G相关解决方案的企业中，大多数是制造企业。他们期望在制造现场实现无线通信网络，“从电缆中解放出来”；
2.建设5G网络工厂不需要线缆连接设备，通信中断导致的AGV传输延迟降低；
3.在无线通信中，使用的无线电波频率越高，可以传输的信息量越大:4G一般使用3.6GHz或更低的微波频段；在5G更高的3.6G-4.1GHz频段使用3.7GHz频段，在毫米波的4.5G-4.8GHz频段使用4.5GHz频段，在毫米波的27.0G-29.5GHz频段使用28GHz频段。
让5G远程工作支持更加顺畅“通信环境改善后，我们将能够快速、实用地执行各种任务。”这是随着5G的引入，工厂将发生的关键变化。如果5G网络可以在工厂中建立，就不需要电缆来连接设备。换句话说，生产线的布局将变得更加灵活。此外，难以适应有线通信的AGV的控制也将发生变化。Wi-Fi对同时接入设备的数量有限制，但如果切换到5G，可以增加同时接入的数量，同时也可以减少AGV因通信中断造成传输延迟的担忧。
2019年9月10日，NTT DOCOMO、诺基亚解决方案和网络公司以及欧姆龙宣布，他们已经达成协议，将在制造现场进行5G应用的实证实验。此外，低延迟、高速数据收发的5G的性能也备受期待。以使用智能眼镜的远程工作支持为例。过去也有过利用现有无线通信技术的例子，但5G可以在短时间内发送和接收大容量的高清图像。
如果能在远处清楚地看到材料的表面光洁度和零件的接合处，教员就能作出更准确的判断。经常需要现场判断，低延迟可以帮助技术人员进行实时指导。只要满足要求，工厂就有可能实现5G应用。此外，工厂中的5G无线网络也将大大扩展数字数据的应用潜力。从工厂的网络化、智能化，到数字结对的实现和信息终端便携性的提升，5G有望成为大幅改善工厂数字化环境的催化剂。
5G包括三个目标:峰值速率20Gbps的增强型移动宽带，1km2范围内同时访问100万台设备的海量机器通信，从发送信息到接收信息的时间差仅为1毫秒的超高可靠超低延迟通信。以5G“增强移动宽带”、“海量机器通信”、“超高可靠超低时延通信”为目标，每个目标都能达到4G的10倍以上的性能。其中，海量机器通信和超高可靠性、超低时延通信性能的提升备受业界关注。2015年9月，国际电信联盟无线电通信部制定了《国际移动电信愿景建议书》，其中批准了三项5G性能目标。
第一个是“增强型移动宽带”，旨在将下行通信速度提升至最高20Gbps；二是“海量机器通信”，即每平方公里可同时接入一百万台设备并进行通信；最后一个是“超高可靠超低延迟通信”，旨在将信息发送到接收的时间差缩短到1毫秒以内。其中，eMMB是对传统无线通信技术性能的提升，针对4K/8K高分辨率视频和AR/VR而设置。5G在工业领域最重要的应用是剩下的两个，即mMTC和URLLC。两者都将用于物联网领域。
MMTC，即大众机器通信。这个目标设定为连接传感器网络神器等多个设备，收集工厂内各种机器的数据也符合这个设定。URLLC将用于传统移动通信技术的薄弱环节，如汽车的自动驾驶、机器人的运动控制和远程医疗。而机床生产线的实时监控也属于这种设置。然而，将于2020年提供的5G商用服务无法实现所有这三个性能目标。原因是2018年6月，移动通信系统标准化组织3GPP制定了5G标准规范“Rel-15”，其中只包含eMMB，而商用服务是在此基础上制定的。2019年底后制定的标准“REL-16”和“REL-17”包含了未提及的mMTC和UTLLC。
如何从技术层面实现5G的高性能？要实现增强移动宽带通信的目标，核心在于扩展所用无线电波的频率宽带和被称为大规模天线的超级多天线单元技术。海量机器通信和超高可靠性、超低延迟的规范还在研究中。日本也提出了相关的技术建议。5G开始提供服务时可以实现10Gbps的数据通信，未来将实现20Gbps的数据通信。这种增强型移动宽带通信是利用频率高于4G的无线电波，将频率宽带展开，并辅以大规模天线技术实现的，其中排列着几十到上百个天线单元。在无线通信中，无线电波的频率越高，可以传输的信息量就越大。一般4G使用3.6GHz或更低的微波频段，而5G在毫米波中使用更高的3.6G-4.1GHz的3.7GHz频段，4.5G4.8GHz的4.5GHz频段和27.0G-29.5GHz的28GHz频段。
高频无线电波适合大容量无线传输。利用这种高频无线电波，5G可以同时扩展频率带宽，从而实现优于4G的增强型移动宽带通信。利用阵列天线实现大容量远距离传输具有这些优势，但由于技术问题，27.0G-29.5GHz的高频段一直没有得到实际应用。比如高频无线电波有一个弱点，就是在空之间传输过程中逐渐衰减，难以到达距离。大规模MIMO技术弥补了这一弱点。大规模MIMO技术可以实现“波束形成”。这种波束形成可以精确控制大量天线单元的幅度和相位，使它们协同工作。这使得高频无线电波的衰减得到补偿，从而进一步传输无线电波。尽管电波是以波束的形式传输的，但是只要使用大量的天线元件来向每个无线终端传输具有相同频率的不同波束，就可以同时接入多个无线终端设备。
其中使用具有几十到几百个天线元件的阵列天线，由每个天线元件输出的无线电波被精细地修改，并且无线电波通过控制被最大化地发送到无线通信终端。它的输出无线电波具有在特定方向上传输的方向性，即使使用相同的频率，它也可以与多个终端通信。此外，在大规模MIMO中，在无线终端和天线之间存在各自的虚拟通信路径，这可以最小化干扰并最大化通信路径的容量，以实现增强的移动宽带通信。
虽然增强型移动宽带通信的规范已经逐步建立，但是海量机器通信和超高可靠超低时延的标准还在研究中，还有很多东西不能明确。而关键是充分利用宽带。在5G中，电信运营商可以使用的最大频率带宽是400MHz。因此，用于发送和接收数据的载波之间的间隔也比4G宽，这使得每个载波可以传输的数据量更大。将数据交换的最小单位优化为适合低延迟传输，可以缩短发送和接收数据的时间。
日本在实现海量机器通信和超高可靠性、超低延迟的技术上已经提出了一些建议。例如，2018年11月，信息通信研究院公开了一种“将发送给多个终端设备的数据叠加在一个信号上”的技术。该技术可以使用同一信道同时接收来自多个无线终端的数据信号，在不增加延迟时间的情况下，增加可以同时连接的无线终端的数量。接收器通过独特的算法分离叠加的数据，并恢复所有终端的数据。未来，在新技术的帮助下，实现海量机器通信和超高可靠性、超低延迟的标准终将建立起来。
