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F5G赋能工业互联网,制造业领跑

工业互联网是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式,是支撑工业智能化发展的关键基础设施。工业互联网如此火爆,那么问题来了,要解决工业互联网的联接问题,除了5G,还有什么方式能实现大带宽、低时延和广覆盖?有,这就是第五代固定通信网络(The 5th Generation Fixed Networks),也就是F5G,俗称“地上一张网”。

华为公司高级副总裁、光产品线总裁靳玉志把F5G的未来发展描绘为“随插随用”。他认为,未来光纤将从家庭走向房间,也就是从FTTH(Fibre to the Home)到FTTR(Fibre to the Rome)。与此同时,还将实现FTTO(Fibre to the Office,光纤到办公室)以及FTTM(Fibre to the Machine,光纤到机器)。

“用光纤直联的设备数将是过去的百倍、千倍和万倍。现在用电的时候可以找到电源插座,将来在家里、在企业里,都可以找到光的插座。在机器上会有一个光的接口,光纤随插随用。”靳玉志说。

什么是F5G,和5G是什么关系

5G与F5G代表着移动网络和固定网络的最新技术,在场景上互为补充、融合。当我们说5G,一般是在说5G移动通信网络,也就是“天上一张网”,而F5G是“地上一张网”。

2020年2月,ETSI(欧洲电信标准化协会)正式定义F5G。F5G具备超大带宽、确定性低时延,面向行业各类场景,F5G发挥着巨大作用,推动行业数字化转型。两年时间里,F5G已经延伸到教育、医疗、能源、交通、制造等20多个行业。在工业场景,F5G基于光纤介质,具有抗电磁干扰、耐环境腐蚀等明显优势。

F5G让难题不再是难题

工业数字化、智能化的发展,设备的感知、数据的采集、分析与控制等成为当下工业互联网的一大焦点,要实现这些,前提是设备的智能化改造以及机器互联。生产现场环境以及传统网络的复杂性,带来网络升级的挑战。F5G未来最广阔的应用场景将集中在工业,用光纤网络来连接各类机器。面对这些挑战,FTTM不是能否实现,而是如何实现的问题。

在工业场景,FTTM实现光纤到机器,在包括油气生产物联网、电力配电通信网、港口超远程控制等场景,实现机器与机器之间、人与机器之间的光纤网络通信,实现数据信号、控制信号的高速传输,实现产线检测视频的回传、故障信号的预警传输或者远程控制信号传输等。

F5G赋能工业互联网,制造业已在领跑

5G适用于需要移动性的场合,比如无人机,车联网等;而F5G基于光纤技术,适合企业园区、数据中心互联、电力交通数据承载等场景。5G和F5G互相协同,共同满足千行百业的联接需求。

目前,F5G赋能工业互联网已在各行业引发共鸣。以基于工业互联网实现生产智能化的工业制造领域尤为凸显。安永近期发布的《光通信社会价值白皮书》指出,制造业需利用F5G千兆光网的超大带宽、毫秒延时和高可靠性串联全架构层级,包括感知、处理和应用层多场景,以支撑层级间的数据传输,优化制造的决策质量和效率。

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安永《光通信社会价值白皮书》

例如,在生产要素互联方面,F5G可赋能包括生产、管理、仓储、物流、服务等多个环节间数据传输与存储,将各环节高效联结,通过分析海量碎片化的数据,经由人工智能演算,优化智能决策对全价值链的提效。

以下为实际场景使用的案例:

案例 1

在光伏龙头――东方日升(300118)的滁州工厂,基于华为全光工业网方案实现无源光纤到机器,长距离传输,轻松应对400米超长光伏生产线控制设备网络联接。不仅支撑近百个AI检测机台每天500多G的检测数据高效稳定传输,其故障场景50ms链路保护倒换能力,使关键业务不掉线。同时,网络可以平滑升级,支持8到10倍数据量扩充。

案例 2

在重型汽车变速器年产销量第一的法士特,其西安、咸阳等各厂区与华为合作,全面部署华为全光工业网方案,采用光纤作为数据传输介质,防腐蚀、抗电磁干扰,车间全光网络运作三年“0”故障。同时基于F5G与工业互联网融合创新,实现MES系统与产线控制系统集成,关键工序数控化率98%,设备联网率80%以上,打造自动化与信息化融合的智能制造,平均每20多秒就有一台变速器顺利下线,荣获2020年“中国工业大奖”。

案例 3

在智慧电动品牌东风岚图建设的工业4.0标准的智能绿色工厂,基于华为全光工业网方案的两层点到多点架构,无源光纤直连机器,实现工厂车间“0”机柜、“10”年不换线和“1”人运维“1”厂房的新一代网络部署体验。结合工业互联网融合创新,通过大量采用IoT、大数据、边缘云及AI等技术,对工厂设备进行实时监控,提升厂内物流效率,提高生产管理水平,打造工业4.0标准的定制化、数字化、柔性化智能绿色工厂,实现产线生产智能化,赋予产品优异性能和高端品质。

案例 4

在华为南方工厂,以F5G“智”造F5G,打造世界级智能制造样板,持续推动产线自动化升级。基于华为全光工业网方案的10G超大带宽,实现数据一跳入云,海量3D数据秒级上传,支撑工厂产线1800+信息节点与MES+系统、仪表云等系统的高效协同。F5G辅助华为南方工厂精益生产,支撑每年超百万台光通信设备生产下线走向世界。

如今,制造的全生命周期正在进行智能化融合。海量的制造数据以及高峰值需求的准确而实时传输背后,对带宽、时延、网络的安全性及稳定性有极高的要求,而这也意味着F5G网络未来在智能制造领域将如同空气对于人类一样,成为智能制造的必备刚需。

政策与市场双驱动

世界银行的研究报告显示,宽带普及率每提升10%,能为社会带来最高1.38%的GDP增幅。在我国,上一代固网的重点是光纤连接到家庭也就是光纤入户,升级家庭宽带。新的F5G光改升级的目标,指向的是传统产业的全面升级,也可以认为是一次新的国家级宽带战略。

2021年11月,《“十四五”信息通信行业发展规划》发布,全面部署新型数字基础设施,包括5G、千兆光纤网络等新一代通信网络基础设施,数据中心等数据和算力设施,以及工业互联网、车联网等融合基础设施。总体目标是到2025年,基本建成高速泛在、集成互联、智能绿色、安全可靠的新型数字基础设施体系,为支撑制造强国、网络强国、数字中国建设夯实发展基础。

未来,在新型基础设施及双碳目标双政策的驱动下,F5G将以绿色可持续的独特价值实现与工业互联网的深度融合,从而催生出更多的F5G工业制造应用场景。F5G的大带宽、全光联接、确定性低时延等优势,将推动机器视觉检测、精准远程操控、现场辅助装备、无人巡检安防等应用的加速普及。

据安永测算,2020年全球光通信产业达1.4万亿元,而到2025年将达到3.2万亿元。因此,在政策和市场的双重促进下,F5G千兆光网将蓬勃发展,持续赋能千行百业,带动万亿市场空间。靳玉志说:“不管是今天还是未来,我们需要5G,也需要F5G。F5G未来的应用场景将越来越广,前景巨大。”

近期,在工业和信息化部的指导下,中国信息通信研究院联合上海市经济和信息化委员会、上海市通信管理局主办首届“光华杯”千兆光网应用创新大赛,集中全行业智慧、发挥全社会力量,全面征集各行各业千兆光网创新应用优秀案例参赛。其中,行业融合应用专题面向行业数字化转型,聚焦千兆光网在不同应用场景和生产制造流程的创新应用(含千兆虚拟专网应用),包括但不限于农业、生产制造业、能源、港口、矿山、交通等。

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