在过去十年中，一些技术趋势已经走到一起，将改变我们的工业社会，并为我们的许多过程引入高度自动化。机器人，人工智能（AI）和机器学习（ML），云和数字双胞胎技术正在迎来时代4.0行业。资产密集型产业正在迅速移动，利用这些技术，包括制造，港口，地雷，公用事业，铁路，机场，物流，智能高速公路和智能城市。列表漫长而且快速增长。
在使这一切成为可能的过程中，一个经常被忽视的因素是工业强度无线连接或“私人无线”“通常讨论的关键工业4.0技术是AI/ML，它将使高度复杂的过程自动化，以及物联网(IoT)传感器技术。物联网技术将使我们能够从许多物理过程中获取数据，这些数据可以被建模，从而为人工智能驱动的优化创造数字双胞胎。多边缘计算(MEC)等分布式云技术将为AI/ML处理物联网产生的海量数据提供所需的处理能力。但是将所有这些连接在一起需要非常坚固和安全的无线网络。
在工业4.0自动化的早期试验中，运营技术(OT)工程师经常想当然地认为现有的IT技术(如有线以太网和Wi-Fi)可以提供数据连接。但这些技术的局限性很快就显现出来。电缆是可靠的，安全的，高性能的-所以它将继续-但它是昂贵的。增加成百上千个传感器是无法通过布线进行扩展的。而且，许多过程都有需要无线传输的移动部件。
Wi-Fi也有其局限性。它是一个主要用于在办公室提供最佳连接的IT技术。在理想情况下，它可以表现良好，尤其是最新的Wi-Fi 6标准。然而，大多数工业环境都不是理想的。无论是工厂，矿山还是海港，都有很多金属表面，可产生无线电干扰，环境迅速变化。
Wi-Fi也没有足够的高层室内和大型户外区域的覆盖范围，它并没有真正支持移动应用。它可以处理从一个接入点到另一个接入点的行人 - 速度切换，但即便如此，它就不能预测。早期自主采矿卡车试验通常会导致卡车在接下来的Wi-Fi接入点扫描以获得连接时扫描停止。如果我们不得不依靠Wi-Fi，就毫不夸张地说，行业4.0的许多承诺将是未实现的。
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为了寻找一种可靠、可预测和安全的无线技术，OT工程师最终选择了蜂窝技术、4G/LTE和5G。设计初衷是为大众、汽车甚至高速列车提供移动连接，但在工业环境中处理移动应用程序并不是一个问题。此外，蜂窝的设计是为了处理发生在密集城市中心的摩天大楼之间的强烈无线电干扰，那里有很多移动的金属物体、新建筑和移动的用户群体。它从一开始就被设计成高度安全的，要求所有设备都要有SIM卡才能接入网络，并采用端到端的加密。
4G / LTE从一开始的明显选择的原因是它使用的无线电频谱是政府监管，许可证主要以巨大的费用分配给移动运营商。一些移动运营商愿意与行业分享，但他们希望通过其许可证的成本;因此，它通常证明OT使用案例工业工程师设计不经济。在某些情况下，他们采取了Wi-Fi，尽管其成本为代价，但采用了较低的带宽无牌频谱无线技术，用于IOT传感器（Sigfox，Lora，BLE等）。该解决方案通常是复杂的并且对于一个应用程序的点解决方案通常最终干扰了相邻的解决方案。正如他们所考虑的扩大产业4.0，很明显这不是一个长期可行的策略。
2015年前后，随着5G标准工作的开始，5G无线的工业用例成为大家最关心的问题。3GPP，它为4G/LTE和5G设定标准，以及一些行业利益相关者，如在法国的古灵馆，与世界各国政府密切合作，并开始大厅释放专门用于工业用途的新频谱。政府，了解5G的承诺，开始寻找乘坐频谱的方法，以释放他们的储备。全球新的私人频谱乐队正在全球可用，移动运营商也更愿意租赁频谱并为客户提供私人无线。私人无线的时代已经开始。
虽然早期的5G网络目前已经存在，但5G标准仍在最终敲定，特别是围绕一些关键的工业用例需求。预计该项目将在2022-2023年完成，然后需要几年时间才能出现合适的设备芯片组，工业设备和设备生态系统的全面发展需要更多的时间。
与此同时,4.9g或高级LTE，这是现有标准的最新版本，已经采用了5克的许多功能。例如，它能够支持IOT传感器的低功耗连接，并提供非常可靠，安全和可预测的性能。它还采用了一个虚拟，云核心架构，可以使用边缘计算来减少关键机器到机器通信中的延迟，这在自动化中是必不可少的，其中动作和反应之间的时间必须尽可能小。
随着公司期望未来的未来和业务的数字转换，他们不仅需要意识到5G的承诺，而且需要4.9g / LTE已经可用，并且在私人无线网络中使用时，可以解决大多数与Wi-Fi相比，工业用例具有性能和可靠性的步骤变化。还有完全未经许可的LTE技术，例如Multiefire，它使用与Wi-Fi相同的光谱。
4.9G/LTE接入点的成本比Wi-Fi要高，而且管理这些功能更丰富的无线网络需要一个学习曲线。然而，管理软件已经简化为企业使用，而对于大多数工业场所总拥有成本(TCO)非常有利的。较低的TCO是基于几个因素，但一些主要原因是4.9G/LTE小蜂窝提供非常大的覆盖，而一个专用无线网络是“部署和忘记”-基于4.9G/LTE的能力，以应对干扰和适应快速变化的环境覆盖。
诺基亚企业解决方案部门营销负责人Stephane Daeuble，说明了两个例子的这些优势：“诺基亚已经使用了一个大型开放式挖坑挖掘运营商，通过使用私人无线替换现有的Wi-Fi网络，能够覆盖一个第十一个接入点数量的操作区域。Wi-Fi网络以前需要每周重新调整到10天，因为矿山景观的形状被改变，并且干涉模式发生了变化。这永远不会是4.9g / LTE网络的问题。“
在他的第二个例子中，Daeuble参考了北美的先进制造工厂的诺基亚私人无线安装。“高高的天花板意味着Wi-Fi接入点对地面的覆盖非常有限，而且天线必须进行定向调整。”在这种情况下，Wi-Fi无线电工程研究需要一个月的时间才能完成，而咨询费将超过整个4.9G/LTE解决方案的资本成本，而这并不需要特别的无线电工程”。
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并不是所有的工业用例都需要私有无线的可靠性能，但一旦网络就位，它将取代几乎所有以前的网络。不仅是Wi-Fi，甚至是低带宽的传感器网络，用于操作控制的老式串行网络和一键通话专用无线电服务。这意味着运营成本的大幅降低。
许多工业4.0用例今天可以通过4.9G/LTE专用无线实现。标准机构已经预计了该标准向5G的演进，该标准将很容易在4.9G-5G混合环境中运行多年，仅为需要它的应用添加5G性能特征。
诺基亚全球拥有220多家私人无线客户，被许多行业分析师视为私人无线市场领导者。我们将与您合作，以确定您需要如何数字化您的流程，以便追求自己的行业4.0目标。我们还拥有许多数字自动化启动器应用程序和边缘计算解决方案，可直接与我们的私人无线合作，以及我们完成预集成工作的大型设备和传感器合作伙伴的大型生态系统。我们的专业服务包括设计，运营和咨询，为您提供所需的私人无线解决方案所需的任何级别。