虽然消费者对围绕5G改善移动设备性能有很大兴趣，但工业公司也非常需要在其设施内实施该技术。这是因为对工厂的创新和数字化的需求从未如此之大。当涉及到改善材料流动，从而减少机器空闲时间和其他干扰时，使用自主移动机器人（AMR）与其他计算和连接技术相结合，往往是最佳解决方案。

事实上，AMR车队的规模不断扩大，工业4.0和工业物联网（IIoT）技术在车间的使用也在推动着采用工业级5G专用无线通信的需求。需要升级到能力更强的通信技术，以可靠、低延迟的连接来处理增加的网络负荷。

为了实现高效的流程和操作，AMR在正确的时间获得正确的工作任务，能够在预期的时间执行任务，并与其他AMR和现场条件协调好，这是至关重要的。为了执行这些和其他任务，需要高速和可靠的连接。由于这些原因，AMR和5G无线领域的行业领导者正在联手推出这些技术在现场的协调使用。

行动中的AMRs

设施内的材料运输通常是一个手动或半自动的过程，灵活性有限。多年来，AMR已经被应用于改善这种情况，在设施内提供可靠的材料运输，同时改善工人的安全。AMR通过减少机器等待材料的空闲时间，直接提高了整体设备效率（OEE）。它们还最大限度地减少了人们执行平凡的、重复的和不方便的任务的需要。

虽然AMR在某种程度上是独立运行的，但它们也必须在靠近人、设备和其他工业车辆的地方安全工作，这就要求它们进行智能导航和协调（图1）。车载传感器完成了部分工作，但大部分的互动是通过与车队管理系统的无线通信进行的。为了充分释放运营价值，一个高效和精心规划的AMR车队还需要非常灵活，以满足不同的需求。正确使用，典型的AMR投资回报率不到24个月。

图1：像图中的OMRON模型一样的AMR需要可靠的无线通信，以便它们能够安全有效地导航并与人、设备和其他工业车辆协调。| 资料来源：OMRON

今天的AMR与Wi-Fi配合得很好，但有许多令人信服的理由，本地现场5G连接可以提高AMR的性能。在某些情况下，AMR是在已经用于商业和其他IIoT目的的现有Wi-Fi系统上实施的，限制了网络性能。其他较新的AMR功能正在加剧对增加带宽和更好响应时间的需求。

增加更深层次的应用自动化，从半自动化发展到完全自动化

多传感器融合框架，如板上和板下的检测相机

大批量、小批量材料的可追溯性

当Wi-Fi网络被用于太多的目的时，它就会变得满载和超载，对于非关键性的应用，它们可能仍然足够，但实时功能会受到影响。一些用户碰上了Wi-Fi的挑战，比如：

1.有限的/零星的覆盖

2.接入点之间不可靠的交接

3.不断下降的带宽

4.不可预知的延时

5.不够的网络安全

虽然一个小型的AMR车队可能使用Wi-Fi就可以了，但规模、功能和负载的任何增加通常都需要为这些关键任务应用提供专用的网络解决方案。成功和可扩展的AMR部署需要可预测的网络性能，以提高OEE，并提供更快的投资回报率。

5G的优势

Wi-Fi是非常以IT为中心的，并不是为了在最具挑战性的环境中运行而设想的。诺基亚一直在为通信服务提供商和企业提供2G（GSM）、3G（UMTS）、4G（LTE）和5G蜂窝网络，是全球私人无线网络的领导者。虽然第一代移动通信的要求主要是由专注于消费者需求的服务提供商推动的，但5G的情况已经改变。

工业自动化公司根据OT的需求，在定义5G标准的要求上做出了贡献。此外，像欧姆龙和诺基亚这样的公司已经建立了战略伙伴关系，以加快5G解决方案在工业领域的使用，帮助向工业4.0迈进。5G技术在许多Wi-Fi可能出现问题的领域进行了改进，据估计，它在实时制造环境的可用性和优化方面的性能提高了25%（图2）。

图2：诺基亚是开发5G技术的行业领导者，这些技术在各方面都优于Wi-Fi。|来源：OMRON

5G正在分阶段推出，其基石是基于在包括工业在内的所有环境中对以下方面的优化（图3）：

1.带宽

2.延迟和可靠性

3.大规模的物联网连接

工业参与的一个例子是5G对时间敏感网络（TSN）等关键方面的支持，确保关键通信在1毫秒内完成交易。适用于工业应用的其他顶级5G性能特征包括。

1.容量：每平方公里可处理100万个连接设备

2.室内覆盖：通常是20-60米的接入点半径，能够穿透多个建筑物墙壁

3.服务质量（QoS）：具有优先权的流量管理

4.性能：可预测的数据速率，具有6-9的可靠性

5.移动性：设备的移动速度可以达到500公里/小时

6.延迟：1-10毫秒，即使有更多支持TSN的连接也保持稳定

7.安全性：零信任设计，通过认证和端到端加密实现军事级安全

8.服务：一个网络处理所有语音、宽带、视频、物联网和TSN流量

9.干扰：能够使用专用频谱

10.网络分片：用于隔离流量

11.地理定位：定位精度可达20厘米

图3：5G技术的开发是为了满足消费者、商业用户和工业应用在带宽、延迟、可靠性和大规模物联网连接方面的需求。| 资料来源：OMRON

Wi-Fi在易受干扰的开放频谱上运行，而5G是一种频率许可技术。用户可以在一个地方部署自己的小型5G网络，也可以与通信服务提供商合作，为指定的终端用户提供公共网络的片断。对于大多数工业应用来说，为了安全、性能和可靠性，私人无线网络的方法将是首选。

在5G网络上，设备从一个接入点到另一个接入点的切换是非常顺畅的，因为5G设备不断与多个接入点进行通信，而且切换决定是集中控制的。这导致了与WiFi相比性能的提高，特别是当涉及到数据包丢失和设备移动时通信中断的问题。

Wi-Fi经常有某些物理信号障碍的问题，而5G则得益于工业环境中通常发现的大量金属造成的反射（图4）。

图4：这个显示AMR与Wi-Fi信号强度的热图是所开发的分析工具的代表，因为覆盖率对部署非常重要。私人5G克服了各种问题，因此AMR车队的运行更加有效。|来源：OMRON

由于所有这些和其他原因，业界对将5G应用于许多类型的工业应用有很大兴趣。在许多地方，现有的Wi-Fi基础设施被证明是不够的，所以使用新技术的建设可能已经在进行或即将开始。

AMR和5G--更好的结合

AMR通常要求AMR和车队经理之间的延迟超过100ms。虽然一些现有的技术可以做到这一点，但没有一个技术可以在5G提供的所有其他好处下做到这一点。AMR与监管系统通信，发送（上传）和接收（下载）数据和信息，如：

1.下载配置/地图变化

2.上传活动数据

3.上传图像/摄像机信息

4.上传/下载导航/协调信息

其中一些活动是持续的低延迟/低带宽，而其他活动是间歇性的高带宽，延迟不那么关键。在目前的技术下，用户必须意识到这些需求，并平衡活动，以避免一次流式传输太多的数据或执行太多的变化，这样就不会出现瞬间过载的情况。高延迟会导致轨迹信息分享得太晚，使AMR无法做出适当的转向决定，从而导致不那么智能的行为。在最好的情况下，用户只会经历周期时间的减慢，但在最坏的情况下，可能会发生碰撞。

为了克服这些挑战，欧姆龙和诺基亚正在全球范围内合作，在开发和生产设施中安装5G，为未来的产品开发采集详细数据。用于连接AMR的5G部署已经过评估，并在欧姆龙草津工厂和诺基亚奥卢工厂进行生产。

其中一个推广项目是为一家大型工业制造商进行的，该制造商希望在全球250家制造厂部署5G技术。他们正在熟悉技术并培训他们的IT团队，因为他们想自己操作和管理他们的5G专用网络。

任何规模的终端用户都可以从5G私有无线网络中受益，因为它可以安装和运行小规模的即插即用解决方案，以及更大和更强大的平台选项。独立的系统集成商（SI）也有可能为其客户部署、运营和维护现场5G网络。另一个选择是，大型电信运营商利用自己的频谱，作为公共网络的一部分，或作为私人无线网络，向本地终端用户提供5G服务。

使用5G的AMR将加速应用

AMR正在帮助各地的公司更有效和安全地工作。随着数字化转型和物联网计划的进展，用户自然会将先进的数据收集、可视化和车队管理任务纳入他们的AMR。然而，在许多情况下，现有的WiFi基础设施限制了这种增长。

对于工业运营来说，5G专用无线网络提供了高带宽、可靠的低延迟连接和大规模物联网功能，以满足当前和未来的AMR部署需求。5G正在成为商业使用的主流，将其整合到工业环境中有许多选择。欧姆龙和诺基亚是AMR和5G技术的领导者，两家公司正在合作提供经过现场验证的解决方案。