今天看到一个新闻，人大代表浙江移动郑杰董事长提交了《加快5G工业互联网建设，助推制造业高质量发展的建议》，拜读了微信文章，其中有个5G的案例，很有些意思：“近期德国Fraunhofer生产技术研究所基于5G网络，对飞机喷气式发动机所用的扇叶盘进行了测试，利用5G毫秒级的低时延能力控制和实时监控生产工艺，可以将打磨时间降低25%，质量提升20%，仅这项工艺提升，每年就能为工厂节省约2700万欧元。”

问题一：看到这里就有个问题，怎么用上5G还能省钱？

到爱立信网站查看了新闻原文，原来是爱立信和Fraunhofer Institute for Production Technology在2018年一起开展的测试，这个Fraunholfer是一家精密制造设备研究所，给德国著名的航空发动机公司MTU AE提供制造设备。这个MTU是原先戴姆勒-奔驰旗下的柴油和航空发动机制造企业，中国引入过MTU2500坦克发动机。现在MTU经过几次拆分，目前航空发动机是独立的公司，主要是为V2500、PW系列、F110、CM系列等著名航空发动机制造备件。查看了新闻，MTU2017年的订单出现积压1213亿欧元，供不应求，因此他们面临立刻提升产能的问题。

爱立信的这次测试是在Fraunholfer给MTU AE的航空发动机的涡扇叶盘加工中开展的。为保证强度，发动机涡扇叶盘（Blade Integrated Disks，bdisk）是整块金属切割出来的，每个叶盘1万-2万欧元，对尺寸精度和表面光洁度有很高的要求。这次试验在叶盘上安装了一个5G震动传感器，这个传感器通过采集震动频率来推算刀具的位置，反馈给刀具控制系统来控制刀具的位置，由于时延仅有1ms左右，提高了控制及时性，提升了精度。新闻说加工时间缩短75%。原先加工时间是15-20小时，整个周期是3-4个月（含涂层和质检）。根据爱立信的报告说，单这个5G-bdisk产品加工每个工厂（每年）可以节约2700万欧元，全球可以节约3.6亿欧元。

结论：确实省钱了，但是并不那么简单，但并不是从3-4个月缩短75%，而是15-20小时缩短75%（4-5小时完成加工）。此外，显然要改造控制系统和制造设备

问题二：然后就产生了第二个问题，是不是非5G不可，固网行不行，WIFI行不行？

这里面涉及到3个主要问题：（1）时延，本实验主要是时延问题（2）带宽，本实验未提到（3）便利性，无线接入，（需要注意本实验是有电源线）。

1、5G的设计目标：峰值带宽是20Gbps，应用带宽是1Gbps，无线时延1ms，注意这个1ms是无线网络增加的设计时延，而不是端到端的ping时延。估计端到端时延要达到5-10ms

2、看看WIFI的情况，先看时延，一个家用的，未经优化的WIFI，用ping测试，第一跳2.4Ghz则时延大约34ms，而5Ghz小于10ms。wIFI带宽（ac）1.2Gbps，如下

Open signal的测试结果是151ms，感觉被3GPP黑了：）

3、再看看局域网的情况。局域网的带宽没问题，目前25Gbs的网卡都快规模应用了，时延基本上小于1ms

According to Wi-Fi Alliance’s press release, Wi-Fi 6 now identifies 802.11ax technology, Wi-Fi 5 designates 802.11ac tech, and Wi-Fi 4 is the new name for 802.11n standard.

The new generational approach was chosen to better highlight significant advancements in Wi-Fi technology, with a host of new features, from increased throughput and faster speeds, to support for more concurrent connections.

Wi-Fi 6 is supposed to be 37% faster than Wi-Fi 5, with top speeds of up to 11 Gbit/s

“For nearly two decades, Wi-Fi users have had to sort through technical naming conventions to determine if their devices support the latest Wi-Fi,” stated Edgar Figueroa, Wi-Fi Alliance president, and CEO.

In addition, “Wi-Fi Alliance is excited to introduce Wi-Fi 6, and present a new naming scheme to help industry and Wi-Fi users easily understand the Wi-Fi generation supported by their device or connection,” according to Figueroa.

The new Wi-Fi 6 standard is supposed to come with denser subcarrier spacing, a new 1024QAM mode, as well as allow up to 9 concurrent users per channel, with each user being assigned up to 26 subcarriers.

Furthermore, Wi-Fi 6 is expected to be 37% faster than Wi-Fi 5 (802.11ac) featuring a top speed of 11 Gbit/s as demonstrated during CES 2018, with a four times increase of the user throughput because of better spectrum utilization efficiency.

Wi-Fi 6 is designed to operate within the 2.4 GHz and 5 GHz spectrums, and it should expand to additional bands between 1 and 7 GHz as soon as they are available.

结论：LAN、WIFI和5G相比，LAN存在部署麻烦的问题，但是时延和带宽没有问题；WIFI部署更简单，带宽和时延都可比。如果综合考虑成本，WIFI成本最低、产业也最成熟。而且WIFI6 （802.11ax）已经于2018年10月发布，2019年Q3就会认证设备，估计部署时间早于5G。WIFI6带宽达到11Gbps，也增强了安全性，每信道用户数。而且WIFI的WiGig扩展功能可以利用60Ghz的频段，利用大信道可以传输多个Gbps的带宽，可以用于VR、高清等高带宽业务。

问题三：为啥试验中是3.5Ghz主频？

和网优专家敏慧姐讨论了一阵子，频谱分配在全球各不相同。但是主要国家，3.5Ghz基本上都分配商用了，只有美国有些不同，美国的3.5Ghz原先是海军雷达频段，但是后来被分配到非授权频段（UnLicensed Spectrum），在这个频段上，个人或者企业可以搭建“5G局域网”，而不必采用运营商的网络和设备。很多港口、大型工厂都可以建设这种网络。这种方式可以大幅度推动设备销售，从而带动上游芯片企业发展，比如高通、Intel、华为等等。目前被WIFI联盟占用的2.4Ghz、5Ghz都属于非授权频段，未来还会有6Ghz。

目前支持LTE非授权频谱有好几个团伙：LTE-U（Verizon、ALU、Ericsson、Qualcomm、Samsung:2014,5Ghz）、LAA(欧洲、日本）、MulteFire（MulteFire Alliance，都是厂家）其中主要讨论的就是5Ghz上，LTE和Wifi的干扰和解决方案，各家都有一些方案，最终美国批准了LTE的使用。

一般来说，电信运营商对非授权频段是不感兴趣的，毕竟都有牌照了，何必还要用非授权频段，目前只有T-Mobile和AIS在部分地区开展了业务，但是支持的手机很少：the only devices supporting it are smartphones that using Qualcomm Snapdragon 820, 821, 835 and 845 processor with X12 LTE modem,^[6] Exynos 9 Series 8895/9810 processor.^[7] or using Skyworks model SKY662xx-xx/SKY663xx-xx/SKY781xx-xx modem.^[8] 

从最新的2019年巴展看到爱立信的胶带纸基站天线看，上面写的也是3.5Ghz。

结论：爱立信使用了在世界各地都可用的一个频段做了测试，其中在Fraunhofer试验中，这个频段是分配给当地运营商的频段，可见德国至少在该地区还没有部署5G，相反在美国倒是可以用这个频段测试的，在美国这是一个开放频段。

问题四：工业互联网和运营商是什么关系？

我们注意到这个测试中并没有出现运营商的角色，此外，我们也注意到其他的很多测试中，例如GE、Nokia和Qualcomm的测试，也没有带上运营商。此外在一些港口的5G测试中，也没有运营商参与。从前面关于频谱分配的分析，我们知道，任何国家都有未授权的频段，可以用于5G和WIFI。因此我们很容易得出结论，一些工业企业不必和运营商合作，就可以建设基于5G的工业互联网。如果仔细研究LTE-U团伙的支持单位，除了设备商和少数运营商之外，少不了Qualcomm的身影。这下子貌似想明白了：虽然Qualcomm和通信设备制造商主要为运营商服务，但是他们显然希望有更多的人来使用的5G芯片和设备，开放频段可以让更多的非电信设备制造商产生对5G设备和芯片的需求…当然，这对广大人民群众和企业都是有好处的，毕竟多了一个选择权。

但是运营商也并非无所作为，5G有一个重要的特性是切片。切片可以在5G网络中建立一个独占的虚拟网络（切片）。如果给工业用户提供一个切片，那么在这个范围内，租户就可以放心的使用网络资源，即保证SLA，又保证安全性。这和工厂自建一个5G局域网可以达到类似的效果

然而用户怎么选择呢，可以肯定地说，某些应用，比如覆盖很大地区的智能电网、自动驾驶等等，只能选择和运营商合作，我们可以看到一些此类企业和运营商开展了一些早期的合作签约。但是对于地域范围相对较小的工业场景来说，则即可自己建设5G局域网，也可以租用运营商的5G切片。

结论：覆盖广大地域的工业互联网业务离不开运营商，但是工厂内的工业互联网业务可以自建，关键取决于设备的易用性：如果5G网络和WIFI一样好用，而且便宜，那么自建没有问题。否则还是离不开运营商。到底结果如何，要静观其变。

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12. https://en.wikipedia.org/wiki/5G
13. https://hpbn.co/wifi/
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18. 德国：整个C频段都划分给5G
19. 高通：Spectrum for 4G and 5G（pdf）
20. 5G_Americas_Whitepaper_Spectrum_Landscape_For_Mobile_Services
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22. https://www.multefire.org/our-members/
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