解构工业5G：构建未来工厂，企业比较担心和关注的是哪些方面？

1、NTT DOCOMO与美国Metawave公司合作开发了一种采用超材料技术的无线电波反射板。在工厂里安装电波反射板，可以使基站发射的电波迂回传输。

2、虽然5G比Wi-Fi等传统通信网络具有更高的隐匿性，但仍有很多用户不希望连接普通用户也可以使用的通信网络和包含机密信息的工厂网络，这样的用户可以考虑使用“本地5G”。

3、目前而言，5G适用于收集海量信息，企业希望利用5G低延迟、高速、大容量的特性加快工厂数据的收集速度。

工厂内的机器和材料是否会妨碍5G通信？工厂拥有大量的机床、组装中的零件，以及加工中的金属材料等。有人担心建立5G通讯网络很困难，因为5G无线通信技术所使用的高频电波具有较强的直线传播性和金属反射特性。不过从技术层面来看，这一问题可以解决。电波具有频率越低越能绕过障碍物的特性，如果采用Wi-Fi，其频率等于或低于5GHz，因此基站发射的电波能够绕过工厂里的机床或金属零件，无线终端即使在机器后面，也能接收到电波。

相反地，频率越高，电波的直线传播性越强，越难以绕过障碍物。可用于5G技术的28GHz波段的毫米波的直线传播性尤其强，有可能完全无法绕开机床等障碍物。此外，电波在某种程度上是可以穿过玻璃、瓷砖和砂浆的，但是会被金属反射。人们担心在充满金属质机床、零件和材料的工厂里，这些障碍物会造成“死角”，容易导致通信故障的发生。

为了防止出现通信故障，有人建议在工厂里各个角落都安装5G基站，但遭到多数人反对。反对者认为，在工厂里建立大量基站有可能影响作业，而且成本高昂，不切实际。不过，目前业界普遍认为反射或遮挡造成的通信故障可以避免，因为某些企业已经开发出了一种方法——在工厂里安装电波反射板，使基站发射的电波迂回传输。NTT DOCOMO与美国Metawave公司合作开发了一种无线电波反射板，该无线电波反射板采用了超材料技术，可以让直线传播性较强的高频无线电波迂回传输。

目前，NTT DOCOMO已经完成验证，反射板可接收到5G使用的28GHz频段的波束，并依据指定方向进行反射。与没有反射板时相比，能够大大改善吞吐量（有效传输速度）。NTT DOCOMO表示，该反射板的材料成本很低，且不需要电源，只要在工厂里安装恰当，就能防止产生通信死角。

5G基站发射的电波经过采用超材料技术的电波反射板的反射，能够传输到被机床等遮挡的隐蔽区域。另一种设想是仅在需要增强型移动通信的区域安装5G基站，而不是使其布满整个工厂。只要根据用户的使用情况，采用合适的技术并进行适当的设计，即便在充满金属质机床和材料的工厂里也可有效利用5G通信网络。为维护通信安全，可否构建有限区域内的5G网络？NTT DOCOMO等运营商计划于2020年开始提供5G商用服务，但并非服务启动的同时所有运营商都可以在日本全国各地建立5G基站。

要扩大通信范围，必须安装多个基站，5G预计从需求较高的城市地区开始，逐步推动基站的建设。当然，与4G等传统通信服务相比，5G需要更多的时间来扩大通信范围。换句话说，5G服务启动之初的可利用范围是有限的。或许还有一种方法——不用等扩大通信范围，公司直接与运营商谈判和签约，自费在工厂区域内安装本公司专用的5G基站。但是，虽然5G比Wi-Fi等传统通信网络具有更高的隐匿性，仍有很多人不希望连接普通用户也可以使用的通信网络和包含机密信息的工厂网络，这样的用户就可以考虑使用“本地5G”。

原则上，仅允许在所有地或所有建筑范围内构建自己的5G通信网络。除了工厂，总务省还设想将其应用于建筑工地、农田、防灾现场等。在本地5G机制中，非电信运营商的私人企业和自治团体可以获得在有限区域内（如在自己领域内或所有建筑内）使用5G通信的许可。目前，日本法律体系正在进行最终调整，2019年内已开始接受本地5G运营商的牌照申请，牌照将于2020年内颁发。使用本地5G通信意味着工厂所有者能够获得仅在其用地范围或建筑内使用的5G基站牌照。日本当局将首先分配28.2G-28.3GHz毫米波段的100MHz宽带内的许可牌照。日本总务省制定的政策中没有限定申请人的所有用地、建筑物及营业利润等的规模，中小规模城镇工厂的所有者也可以申请并获得牌照。

总务省决定，将在5G使用的4.5GHz微波频段和28GHz毫米波频段中为本地5G分配4.6G-4.8GHz的200MHz带宽和28.2G-29.1GHz的1GHz带宽。其中，28.2G-28.3GHz的100MHz带宽于2019年内开始受理使用本地5G的业界人士的牌照申请。不过，根据日本总务省《关于引入本地5G的指导方针》，相关手续并非获得本地5G的无线基站许可证就算完成了。

例如，如果想在运营商未开通5G的区域通过已开通的4G来使用5G通信网络，就需要借用NTTDOCOMO或地区BWA运营商提供的4G基站、交换机等核心网络元件；如果要在所有地或建筑物内安装4G基站、交换机等设备，就需要办理开设4G无线电站的手续。同时，使用者还必须支付无线电波使用费，每个基站每年需要2600日元。获得许可证并办理好各种手续后，用户即可购买必需设备。需要什么设备取决于用户要建立什么样的通讯网络。

一般来讲，除基站外，还需要各种控制设备、交换机等核心网络元件设备、使电波覆盖整个工厂的反射板及连接不支持5G网络的通信机器的路由器等。为了计划这些通信网络并安装操作各种通信设备，需要借助精通通信的专业人员的力量，或者寻求能够提供电信网络解决方案服务的公司的帮助。达到5G应用目标，其中的难度绝不可小觑。引入5G的最佳时机5G工业应用的主要核心内容是海量机器类通信（mMTC）和低延迟高可靠通信（URLLC），两者实用化最快要到2021年以后。虽然没有必要急着引入5G，但应尽早积累经验，做好准备。2020年启动的5G商业服务仅是预先引入了5G的三大核心之一——增强型移动宽带（eMBB）的规格，而要实现5G工业应用的核心，即海量机器类通信和低延迟高可靠通信最早也要等到2121年，并很有可能要等到2022年以后。

2018年6月，负责制定5G等移动通信系统标准的组织3GPP公布了5G的第一个标准规范Rel-15，其中涵盖了eMBB；另一方面，3GPP计划在今后制定的Rel-16或Rel-17中逐个确定mMTC和URLLC的标准。但是，即便业内确立了标准规格，符合规格的基站和无线终端也不可能立即实现商业化。首先，LSI供应商需要开发符合规格的无线芯片，之后才是基站和终端的产品化。这一过程至少需要2年时间。

另一方面，从2020年本地5G机制开始启动起，企业就着手对使用5G网络的工厂进行改革也非操之过急。因为尽早积累经验，弄清5G的无线电特性等，能够促使企业在mMTC和URLLC标准公布后立即投入实用中。例如，德玛吉森精机公司就计划从2020年初开始进行5G的实证研究。专务董事兼技术公司总裁藤嶋诚认为，5G适用于手集海量信息，企业希望未来利用5G低延迟且高速大容量的特性，加快收集工厂数据的速度。就此问题，日本专家建议计划在工厂中引入5G的公司谨慎行事。首先，应从利用5G的eMBB特性的用途着手，做好准备；然后，等待mMTC和URLLC标准的发布。