無線網(wǎng)絡(luò)打開了高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇箝T，其中包括商業(yè)運(yùn)營商的3G、4G和5G服務(wù)以及諸如藍(lán)牙和Wi-Fi等更多私有網(wǎng)絡(luò)。無線技術(shù)的進(jìn)步如此之大，以至于數(shù)據(jù)消費(fèi)者普遍期望和需要高分辨率的流視頻。

從個人使用到私有用途，再到商業(yè)、政府甚至軍事用途，無線協(xié)議和傳輸/接收系統(tǒng)正在改變我們眼前的世界。迄今為止，Wi-Fi和藍(lán)牙已廣泛服務(wù)于普通大眾，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)則服務(wù)于少數(shù)規(guī)模較大的用戶。手持設(shè)備、交換機(jī)、路由器和基站等新一代5G設(shè)備正在改變信號塔的架構(gòu)，使得個人、團(tuán)體和機(jī)構(gòu)部署私有5G網(wǎng)絡(luò)成為可能。私有5G網(wǎng)絡(luò)正在悄然興起。

行業(yè)支持

眾多市政和工業(yè)部門正在密切關(guān)注實施自己的私有5G網(wǎng)絡(luò)。實業(yè)家和制造工廠對此也興趣濃厚。隨著工廠內(nèi)的自動化程度越來越高，控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控構(gòu)架已具備全球化水平。機(jī)器制造商可以在全球范圍內(nèi)實時連接其機(jī)器，執(zhí)行高級診斷、性能監(jiān)控以及收集過程控制統(tǒng)計數(shù)據(jù)，

甚至還可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器的運(yùn)行。為了優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)施，可以將實時訂單處理與物流供應(yīng)鏈運(yùn)營和制造計劃相結(jié)合，在受控條件下停機(jī)進(jìn)行維護(hù)與維修。由于停機(jī)和啟動過程會耗費(fèi)寶貴的時間和資源，因此根據(jù)需要進(jìn)行計劃和調(diào)度意味著停機(jī)時間更短，生產(chǎn)線故障更少。

私有5G網(wǎng)絡(luò)具有高速和低延遲特性，因此控制回路的響應(yīng)更迅速。例如，從切削刀具斷裂到發(fā)出有序停機(jī)命令的50毫秒延遲時間可能會使銑床遭受更大的損壞。Wi-Fi甚至4G服務(wù)都無法提供5G的1毫秒延遲響應(yīng)時間。5G意味著昔日無法利用無線技術(shù)的工廠現(xiàn)在可以充分利用網(wǎng)絡(luò)。

私有5G網(wǎng)絡(luò)的另一個優(yōu)勢是能夠屏蔽多種安全威脅。即使存在將私有網(wǎng)絡(luò)連接到公共互聯(lián)網(wǎng)的鏈接，這些鏈接也可以通過單個接入點(diǎn)進(jìn)行管理，從而消除端點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)攻擊、勒索軟件以及當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上每個節(jié)點(diǎn)都可以直接公開訪問時更容易啟動的惡意攻擊。單接入點(diǎn)架構(gòu)還可以降低成本，因為下游設(shè)備不需要為5G服務(wù)付費(fèi)。

這也很重要，因為專用的AI和云服務(wù)可以實現(xiàn)AI功能，而這些功能可以利用學(xué)到的行為來預(yù)測刀架何時會發(fā)生故障，例如，在實際發(fā)生之前。由于人工智能系統(tǒng)在某些方面已經(jīng)超越了人類的能力，通過在制造過程中增設(shè)安全AI監(jiān)控，有助于發(fā)現(xiàn)應(yīng)改進(jìn)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)節(jié)。

為何推廣私有5G網(wǎng)絡(luò)?

5G網(wǎng)絡(luò)更適合為私人服務(wù)有以下幾個原因。主要原因在于，與3G和4G不同，5G信號的穿透能力不強(qiáng)。這意味著如果一個區(qū)域要覆蓋具有足夠完整性的有效5G信號，就需要在更多地方設(shè)立更多信號塔，這樣信號塔才能更靠近訂閱用戶。在各處安裝更多信號塔是一項昂貴的投資。

而且，與3G和4G不同，5G路由器體積小、重量輕、功耗低且價格實惠，這意味著私人住宅、辦公空間和偏遠(yuǎn)地區(qū)可以安裝自己的5G基站，類似于私人擁有的信號塔。由于農(nóng)村地區(qū)的光纖基礎(chǔ)設(shè)施已建成，因此能夠以很低的成本安裝和維護(hù)單個低成本的本地化5G基站。5G信號塔將成為過去的Wi-Fi路由器。

推廣低成本5G基站的另一個因素是器件制造商推出了5G芯片組。當(dāng)波長在毫米范圍內(nèi)時，高度集成的處理器和通信電子元件可以做得更小巧。集成天線和PCB波導(dǎo)能以更低的成本實現(xiàn)更好的性能，特別是波束調(diào)向波導(dǎo)可采用3D打印，而不必使用昂貴、復(fù)雜的工藝進(jìn)行加工和制造。貿(mào)澤等分銷商已經(jīng)在供應(yīng)Amphenol 5G系列的集成5G射頻連接器，該系列連接器可集成到5G電路板、電纜組件和5G天線陣列。

5G令人振奮的一個方面是它使用波束調(diào)向技術(shù)來實現(xiàn)傳輸定向。這增加了到達(dá)視距點(diǎn)的射頻波的功率密度。電子轉(zhuǎn)向不需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)或仰角修正，一切通過電子方式完成。

更容易獲得且成本更低的5G芯片組還有另一個優(yōu)勢，即物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商可以直接連到5G網(wǎng)絡(luò)。盡管大多數(shù)情況下不必如此，因為大部分私有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都比較簡單，如恒溫控制器、燈具和音樂控制器，并不是全部適用。如今，任何需要高速度和低延遲的設(shè)備都可以進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)世界。

這種架構(gòu)還降低了運(yùn)營商在所有位置實施5G的成本，因為每個位置都有用戶自己的信號塔。聚合、高速光纖或骨干網(wǎng)5G意味著大面積覆蓋，隨著自動駕駛車輛數(shù)量的增加，這一點(diǎn)尤其重要，因為安全現(xiàn)在是一個關(guān)鍵問題。

部署私有5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是安全性。企業(yè)和IT經(jīng)理可以設(shè)置、維護(hù)和更改其安全保護(hù)方案、密碼、身份驗證并隨機(jī)報告。私有5G基站背后的設(shè)備現(xiàn)在能夠以更高的安全可信度進(jìn)行通信。防火墻后的設(shè)備對設(shè)備身份驗證將變得更簡單，讓連接的設(shè)備成本更低、尺寸更小、速度更快，因為可以減少來回身份驗證技術(shù)。

并非每個5G物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要高數(shù)據(jù)速率和低延遲，但能夠建立覆蓋范圍更廣的私有5G網(wǎng)絡(luò)的客戶將擁有額外的優(yōu)勢。本地控制的5G鏈接將允許增加AI與我們周圍設(shè)備的集成。隨著人工智能系統(tǒng)更全面地向公眾開放，業(yè)界和工廠將能夠在本地利用AI技術(shù)，再次限制黑客和勒索軟件的攻擊。

從軍用和執(zhí)法設(shè)備到無人機(jī)，5G可能實現(xiàn)的高帶寬速度和快速響應(yīng)將使AI控制的機(jī)器集群能夠高效調(diào)節(jié)人性化設(shè)置。

當(dāng)前現(xiàn)狀

假設(shè)您已準(zhǔn)備好部署設(shè)備，則可以選擇定制一個5G網(wǎng)絡(luò)。您可以使用非授權(quán)頻譜，例如公民寬帶無線電服務(wù)（CBRS）的一般授權(quán)接入（GAA）。這將是最常見的私有5G部署形式，因為最終用戶不必?fù)?dān)心許可和頻段調(diào)整。只需做點(diǎn)簡單的設(shè)置就可以讓私有5G像Wi-Fi路由器一樣啟動和運(yùn)行。

廣大設(shè)施和工業(yè)用戶可從在FCC拍賣中購買了優(yōu)先接入許可證（PAL）的團(tuán)體選擇許可頻譜。通常，規(guī)模較大的運(yùn)營商有資源分到頻譜供他們使用。與現(xiàn)代蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商一樣，這些運(yùn)營商通常以按月付費(fèi)的形式向您出售接入權(quán)限。

如果您有雄厚的財力和專業(yè)的律師團(tuán)隊，就可以在FCC頻譜拍賣中申請并競標(biāo)，以期分到頻譜。分到頻譜后，就可以設(shè)置您的設(shè)備使用該頻譜內(nèi)的信道，還可以設(shè)置加密方案與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以滿足您的需求。幾家主要的運(yùn)營商已經(jīng)在利用這些提供的服務(wù)。例如，Verizon、AT&T、思科和亞馬遜，正在向具有專業(yè)知識和設(shè)備的終端客戶出售頻譜和許可服務(wù)。盡管仍然受制于費(fèi)率和服務(wù)，但規(guī)模較大的運(yùn)營商可提供更多的交鑰匙、云和AI解決方案，利用技術(shù)專長為您提供幫助。

后記

私有5G網(wǎng)絡(luò)值得關(guān)注，無論其規(guī)模大小。高速數(shù)據(jù)傳輸加上低延遲可以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及更高級別的數(shù)據(jù)密集型服務(wù)騰出擴(kuò)展空間。除非擁有自己的頻段，否則您需要根據(jù)運(yùn)營商的頻率設(shè)置自己的5G基站。

在美國，Verizon、T-Mobile、Sprint與AT&T等運(yùn)營商使用不同的頻段。這些頻段也隨國家和地區(qū)而異。例如，日本使用2.7GHz至28.28GHz，中國使用24.25GHz至27.5GHz，瑞典使用26.5GHz至27.5GHz，而歐盟則使用24.25GHz至27.5GHz。

必須根據(jù)您計劃使用的運(yùn)營商設(shè)置您的設(shè)備。此外，目前正在使用的較低頻段為3.5GHz至6GHz，但更高的頻段也將開放（24GHz至40GHz）。我們正處于私有5G網(wǎng)絡(luò)的起步階段，因此預(yù)計還將出現(xiàn)許多新產(chǎn)品和新服務(wù)。這些也會隨國家和地區(qū)而異。例如，中國將使用37GHz至43.5GHz，而美國將使用28GHz至39GHz。

結(jié)論是，廣泛部署的5G路由器基站可取代Wi-Fi作為室內(nèi)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。實施私有5G網(wǎng)絡(luò)時可采用定制程度更高的特定加密機(jī)制與技術(shù)，比僅使用Wi-Fi在場所范圍內(nèi)通信更加安全。

制造商正在努力提高可用于5G通信的設(shè)備產(chǎn)量。Amphenol 5G連接器以及手機(jī)運(yùn)營商和云服務(wù)等元器件與服務(wù)可隨時提供幫助。

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