5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（六）

摘要：工业物联网(IIoT)具有特殊的通信需求，包括高可靠性、低延迟、灵活性和安全性。5G移动技术本能地提供了这些功能，使其成为支持工业物联网(IIoT)场景的成功候选。本文的目的是基于这两个领域的初始需求和承诺，识别当前与5G工业物联网相关的研究挑战和解决方案。本文的研究方法遵循以下步骤:调查研究现状，比较结果以确定进一步的挑战，并为每个研究领域的经验教训作出结论。这些领域包括IIoT应用及其需求;移动云端;后端性能调优;网络虚拟化;还有安全，IIoT的区块链，5G的人工智能支持，以及私有园区网络。除了调查当前的挑战和解决方案外，本文还旨在对这些领域(与5g支持的IIoT相关)进行有意义的比较，从而得出当前研究的不足之处。

接上文：5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（五）

4.2  信息物理系统和工业物联网

在讨论来自不同行业端点的数据收集、分析和反馈，以及较少涉及其企业影响时，支持工业物联网(IIoT)的信息物理系统将成为重点。

基于信息物理的制造系统(CPMS)，或简称信息物理生产系统(CPPS)，旨在通过受到5G影响的数据建模、集成、融合、仿真、分析和决策来实现制造物理空间的智能管理。基于5G应用场景的各自优势和CPMS的基本架构，参考文献29提出了基于5G的IIoT架构。此外，本文还介绍了eMMB、URLLC和mMTC技术在制造场景和技术上的实现方法，并分析了基于5G的IIoT的关键技术和面临的挑战。

很明显，IIoT不只是用于制造;物联网技术在各种建设项目过程中的潜在应用在参考文献30中介绍。本文提出了一个结构域框架，用于识别和讨论连接问题带来的障碍，然后克服5G技术的影响。本文通过实例对样本流程进行了比较定量分析，展示了5G技术相对于4G技术的潜在优势。

IIoT还可以用于使用5G实现定位，如参考文献31等作者所示。本文讨论了IIoT应用背景下5G定位的几个特点，这些特点对位置信息的准确性要求很高。总结了5G网络的主要机遇，如巨大的可用频谱、小蜂窝网络、多输入多输出(MIMO)天线和波束形成，并指出了机器人5G定位面临的挑战。给出了一个基于不同载波频率和接入节点密度的多隔墙多楼层场景下的室内机器人定位实例。本文发现大部分未来工业应用所需的亚米级定位精度可以通过结合小蜂窝理论、毫米载波和天线阵列实现，但实际应用来说节点同步、连通性和超密集的网络部署成本等问题函需解决。

4.3  触觉网络

触觉网络的核心概念是，它允许对物理对象的表现和操作跨越距离，提供细颗粒度的物理交互。最近的研究工作讨论了底层技术(如触觉网络)将改变医疗、教育、制造业、智能电网等领域的新应用。触觉网络将让人类以无线方式控制真实和虚拟的物体。触觉网络实现的关键挑战是它必须适应人类的反应时间。听觉、视觉和手动交互分别需要大约100毫秒、10毫秒和1毫秒的反应时间。我们可以很容易地看到，触觉网络的关键要求是超响应和超可靠的网络连接，以实现可接受的用户体验。

参考文献34提供了5G通信特性和5G功能的描述，以解决触觉网络服务和触觉交互和通信。这些包括依靠灵活的基于软件的网络设计，基于分布式云基础设施的5G系统架构；此外，5G无线通信设计实现了可靠的低延迟通信。最后，本文描述了作者使用5G网络服务进行的试验。

一个有趣的触觉网络用例是遥操作；参考文献35介绍了一种基于5G触觉网络和人工智能技术的远程手术机器人。阐述了远程手术的结构、组成、特点和优点。然后，提出了基于5G技术的优化方案: 云边集成(第5节)、网络切片(第3.3节)和云边中的人工智能。最后，讨论了所提出的远程手术系统在超高可靠性、人工智能手术机器人、通信和安全性等方面存在的问题。

（待续）

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我是您身边的区块链研究员，如果您有志于区块链或者交易技术的学习，欢迎和我交流。微信：chanhai13。更多文章请添加微信公众号：链学园。原文名称： 5G support for Industrial IoT Applications— Challenges, Solutions, and Research gaps

作者：Pal Varga, Jozsef Peto

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Budapest University，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

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