次世代轉型智造技術關鍵-URLLC

工業聯網應用現況

伴隨著工業4.0與AIoT之技術成熟發展，產業的既有生產模式已逐漸發生轉變，從傳統仰賴人力，變成人機協同作業，甚至是無人化關燈工廠，在工業製造領域上，各家業者均逐步朝向智慧化生產邁進。而在轉型的過程當中，網路基礎建設便是成功與否的關鍵因素之一。

時間關鍵型應用

以產線上的機械手臂應用為例，現行運用上均仰賴工業乙太網路來提供穩定的傳輸品質，以確保手臂作業可達到高精確、高可靠性。但也因此衍生產線配置彈性受限問題，導致廠方無法因應訂單需求進行動態產線配置。在工業製造的領域中存在著各式各樣的時間關鍵型（Time Critical）應用，小至感測數據收集、大至即時影像串流，各自均有著不同的傳輸頻寬、傳輸延遲、時序同步要求[1]。而伴隨著5G R16的商用落地，這些既有工業聯網問題都將一一獲得解答。

表 1：工業領域常見時間關鍵型應用彙整表[1]

資料來源：latencetech

超可靠低延遲保證

相較於R15標準制定著重於eMBB（evolved Mobile BroadBand）情境應用，R16標準制定則是著重於URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication）應用需求[2]，當中包含了TSN的融入整合、支援PDCP重複關聯至4個實體RLC、核心網新增多路冗餘傳輸、與QoS監控等技術設計。

在對應功能的強化下，進而實現1微秒的時間同步精度、0.5毫秒OTA延遲與99.9999%可靠度提供，這對於工業領域應用的發展進程來說無疑是往前邁進一大步。在5G SA的架構下，為確保場域中各項應用的服務品質，多數會仰賴網路切片（Network Slicing）技術進行客製化配置，以便依據應用需求進行專屬資源配置。但光靠網路切片仍舊無法有效改善端到端的延遲、同步問題，這也是R16標準中納入TSN整合的主要原因。憑藉著TSN的技術特點，將可擴大服務品質的控制範疇，讓工業領域應用情境中任一端點設備均可在高精度時間同步的環境下，實現低延遲、低抖動的網路傳輸。

圖1：5G智慧智造應用情境[4]

資料來源：freepik

結語

回顧近期5G技術之發展，從第一階段的傳輸頻寬的提昇（eMBB）到第二階段超可靠低延遲通訊的提供（URLLC），其主要目標就是加速垂直應用的發展，而當中又以工業領域之垂直應用最為關注。在工業領域中，包含了供應鏈管理、自動化生產、人機協作、在製品追蹤、無人搬運等多元應用，預期在5G R16解決方案的商用推動下，將有助提供工業應用所亟需的配置靈活性，使得在工業領域上補強既有有線網路的不足。

參考來源：

1. axelleb (2021). “Industrial use cases requiring 5G ultra-low latency,” https://latencetech.com/2021/07/26/blog-industrial-use-cases-requiring-5g-ultra-low-latency/
2. Xiao Li, Weiliang Xie＆Chunlei Hu (2022). “Research on 5G URLLC Standard and Key Technologies,” 2022 3rd Information Communication Technologies Conference.
3. 封面圖, https://www.freepik.com/free-vector/assembly-line-art-with-isolated-elements-icons-combined-colored-composition_9378193.htm
4. 圖1, https://www.freepik.com/free-vector/colored-isometric-smart-industry-infographic-with-development-production-packaging-delivery-steps-vector-illustration_7201703.htm