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私有5G网络悄然兴起,你准备好了吗?

关键词:5G网络 无线网络

时间:2022-12-29 09:51:35      来源:贸泽电子

无线网络打开了高速数据传输的大门,其中包括商业运营商的3G、4G和5G服务以及诸如蓝牙和Wi-Fi等更多私有网络。无线技术的进步如此之大,以至于数据消费者普遍期望和需要高分辨率的流视频。


图源:katemangostar/freepik.com

无线网络打开了高速数据传输的大门,其中包括商业运营商的3G、4G和5G服务以及诸如蓝牙和Wi-Fi等更多私有网络。无线技术的进步如此之大,以至于数据消费者普遍期望和需要高分辨率的流视频。

从个人使用到私有用途,再到商业、政府甚至军事用途,无线协议和传输/接收系统正在改变我们眼前的世界。迄今为止,Wi-Fi和蓝牙已广泛服务于普通大众,而蜂窝网络则服务于少数规模较大的用户。手持设备、交换机、路由器和基站等新一代5G设备正在改变信号塔的架构,使得个人、团体和机构部署私有5G网络成为可能。私有5G网络正在悄然兴起。

行业支持

众多市政和工业部门正在密切关注实施自己的私有5G网络。实业家和制造工厂对此也兴趣浓厚。随着工厂内的自动化程度越来越高,控制和数据监控构架已具备全球化水平。机器制造商可以在全球范围内实时连接其机器,执行高级诊断、性能监控以及收集过程控制统计数据,

甚至还可以远程控制机器的运行。为了优化生产设施,可以将实时订单处理与物流供应链运营和制造计划相结合,在受控条件下停机进行维护与维修。由于停机和启动过程会耗费宝贵的时间和资源,因此根据需要进行计划和调度意味着停机时间更短,生产线故障更少。

私有5G网络具有高速和低延迟特性,因此控制回路的响应更迅速。例如,从切削刀具断裂到发出有序停机命令的50毫秒延迟时间可能会使铣床遭受更大的损坏。Wi-Fi甚至4G服务都无法提供5G的1毫秒延迟响应时间。5G意味着昔日无法利用无线技术的工厂现在可以充分利用网络。

私有5G网络的另一个优势是能够屏蔽多种安全威胁。即使存在将私有网络连接到公共互联网的链接,这些链接也可以通过单个接入点进行管理,从而消除端点和网络攻击、勒索软件以及当网络上每个节点都可以直接公开访问时更容易启动的恶意攻击。单接入点架构还可以降低成本,因为下游设备不需要为5G服务付费。

这也很重要,因为专用的AI和云服务可以实现AI功能,而这些功能可以利用学到的行为来预测刀架何时会发生故障,例如,在实际发生之前。由于人工智能系统在某些方面已经超越了人类的能力,通过在制造过程中增设安全AI监控,有助于发现应改进的作业标准环节。

为何推广私有5G网络?

5G网络更适合为私人服务有以下几个原因。主要原因在于,与3G和4G不同,5G信号的穿透能力不强。这意味着如果一个区域要覆盖具有足够完整性的有效5G信号,就需要在更多地方设立更多信号塔,这样信号塔才能更靠近订阅用户。在各处安装更多信号塔是一项昂贵的投资。

而且,与3G和4G不同,5G路由器体积小、重量轻、功耗低且价格实惠,这意味着私人住宅、办公空间和偏远地区可以安装自己的5G基站,类似于私人拥有的信号塔。由于农村地区的光纤基础设施已建成,因此能够以很低的成本安装和维护单个低成本的本地化5G基站。5G信号塔将成为过去的Wi-Fi路由器。

推广低成本5G基站的另一个因素是器件制造商推出了5G芯片组。当波长在毫米范围内时,高度集成的处理器和通信电子元件可以做得更小巧。集成天线和PCB波导能以更低的成本实现更好的性能,特别是波束调向波导可采用3D打印,而不必使用昂贵、复杂的工艺进行加工和制造。贸泽等分销商已经在供应Amphenol 5G系列的集成5G射频连接器,该系列连接器可集成到5G电路板、电缆组件和5G天线阵列。

5G令人振奋的一个方面是它使用波束调向技术来实现传输定向。这增加了到达视距点的射频波的功率密度。电子转向不需要机械旋转或仰角修正,一切通过电子方式完成。

更容易获得且成本更低的5G芯片组还有另一个优势,即物联网设备制造商可以直接连到5G网络。尽管大多数情况下不必如此,因为大部分私有物联网设备都比较简单,如恒温控制器、灯具和音乐控制器,并不是全部适用。如今,任何需要高速度和低延迟的设备都可以进入物联网世界。

这种架构还降低了运营商在所有位置实施5G的成本,因为每个位置都有用户自己的信号塔。聚合、高速光纤或骨干网5G意味着大面积覆盖,随着自动驾驶车辆数量的增加,这一点尤其重要,因为安全现在是一个关键问题。(图1)


图1:随着道路上自动驾驶与泊车车辆的增加,各种设施需要提供可靠的高速连接。不久,您的爱车将开过来接您,送您下车,然后再自行停好车。
(图源:Sergey Nivens/stock.adobe.com)

部署私有5G网络的关键是安全性。企业和IT经理可以设置、维护和更改其安全保护方案、密码、身份验证并随机报告。私有5G基站背后的设备现在能够以更高的安全可信度进行通信。防火墙后的设备对设备身份验证将变得更简单,让连接的设备成本更低、尺寸更小、速度更快,因为可以减少来回身份验证技术。

并非每个5G物联网设备都需要高数据速率和低延迟,但能够建立覆盖范围更广的私有5G网络的客户将拥有额外的优势。本地控制的5G链接将允许增加AI与我们周围设备的集成。随着人工智能系统更全面地向公众开放,业界和工厂将能够在本地利用AI技术,再次限制黑客和勒索软件的攻击。

从军用和执法设备到无人机,5G可能实现的高带宽速度和快速响应将使AI控制的机器集群能够高效调节人性化设置。
当前现状

假设您已准备好部署设备,则可以选择定制一个5G网络。您可以使用非授权频谱,例如公民宽带无线电服务(CBRS)的一般授权接入(GAA)。这将是最常见的私有5G部署形式,因为最终用户不必担心许可和频段调整。只需做点简单的设置就可以让私有5G像Wi-Fi路由器一样启动和运行。

广大设施和工业用户可从在FCC拍卖中购买了优先接入许可证(PAL)的团体选择许可频谱。通常,规模较大的运营商有资源分到频谱供他们使用。与现代蜂窝网络运营商一样,这些运营商通常以按月付费的形式向您出售接入权限。

如果您有雄厚的财力和专业的律师团队,就可以在FCC频谱拍卖中申请并竞标,以期分到频谱。分到频谱后,就可以设置您的设备使用该频谱内的信道,还可以设置加密方案与网络架构以满足您的需求。几家主要的运营商已经在利用这些提供的服务。例如,Verizon、AT&T、思科和亚马逊,正在向具有专业知识和设备的终端客户出售频谱和许可服务。尽管仍然受制于费率和服务,但规模较大的运营商可提供更多的交钥匙、云和AI解决方案,利用技术专长为您提供帮助。

后记

私有5G网络值得关注,无论其规模大小。高速数据传输加上低延迟可以为物联网设备以及更高级别的数据密集型服务腾出扩展空间。除非拥有自己的频段,否则您需要根据运营商的频率设置自己的5G基站。

在美国,Verizon、T-Mobile、Sprint与AT&T等运营商使用不同的频段。这些频段也随国家和地区而异。例如,日本使用2.7GHz至28.28GHz,中国使用24.25GHz至27.5GHz,瑞典使用26.5GHz至27.5GHz,而欧盟则使用24.25GHz至27.5GHz。

必须根据您计划使用的运营商设置您的设备。此外,目前正在使用的较低频段为3.5GHz至6GHz,但更高的频段也将开放(24GHz至40GHz)。我们正处于私有5G网络的起步阶段,因此预计还将出现许多新产品和新服务。这些也会随国家和地区而异。例如,中国将使用37GHz至43.5GHz,而美国将使用28GHz至39GHz。

结论是,广泛部署的5G路由器基站可取代Wi-Fi作为室内服务标准。实施私有5G网络时可采用定制程度更高的特定加密机制与技术,比仅使用Wi-Fi在场所范围内通信更加安全。

制造商正在努力提高可用于5G通信的设备产量。Amphenol 5G连接器以及手机运营商和云服务等元器件与服务可随时提供帮助。

关于贸泽电子

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