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摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，大型工程機(jī)械使用更加普遍，使用場景更加復(fù)雜危險，大型工程機(jī)械的遠(yuǎn)程控制技術(shù)被廣泛采用。但傳統(tǒng)無線傳輸技術(shù)易受干擾、傳輸距離受限、傳輸數(shù)據(jù)量小、時延大等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約著現(xiàn)代機(jī)械遠(yuǎn)程控制的穩(wěn)定性和及時性。5G 網(wǎng)絡(luò)作為下一代移動通信技術(shù)，完全滿足現(xiàn)代遠(yuǎn)程控制技術(shù)對無線傳輸?shù)男枨�。基�?5G網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程遙控業(yè)務(wù)展開探討與研究，并結(jié)合具體項(xiàng)目證明5G技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械遠(yuǎn)程控制的可行性和必要性。
關(guān)鍵詞：5G；遠(yuǎn)程遙控；MEC；NSA；CAN；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2020.01.004
概述
1.1 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)廣泛應(yīng)用
經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速推進(jìn)，推動大型工程機(jī)械的普遍使用。復(fù)雜多變的使用場景，尤其是高危險性場景對機(jī)械操控人員提出更高技術(shù)要求和安全考驗(yàn)。而操控人員在封閉的駕駛室內(nèi)對控制面板進(jìn)行操作，視野狹小，很難對整個施工現(xiàn)場的狀況有清楚的全局把握，容易降低施工效率，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致施工事故的發(fā)生。
生命是無價的，要使操控人員既能完成施工救援作業(yè)，又能夠保障他們的人身不受到威脅，遠(yuǎn)程遙控技術(shù)得到廣泛的推廣應(yīng)用。
1.2 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)亟需高速網(wǎng)絡(luò)傳輸
采用視頻圖像進(jìn)行輔助操控成為了新一代遠(yuǎn)程機(jī)械操控的基本要求，隨著圖像分辨率不斷提高以及VR等新技術(shù)的引入，對于無線控制帶寬的要求也在不斷提升。
另外遠(yuǎn)程控制的距離需盡量提高，以便操作人員能夠遠(yuǎn)離風(fēng)險區(qū)域，距離的提升對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性和及時性提出了更高的要求。
現(xiàn)有的幾種無線傳輸技術(shù)的弱點(diǎn)越來越顯現(xiàn)：比如 ZIGBEE、433 技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)量小，無法傳送視頻圖像，Wi-Fi技術(shù)在2.4 GHz非授權(quán)頻段，易受干擾，且傳輸距離受限，無線蜂窩技術(shù)（GSM、LTE等）帶寬難以保證VR信號的有效傳輸。
1.3 5G技術(shù)“添翼”遠(yuǎn)程遙控
5G 網(wǎng)絡(luò)是下一代移動通信技術(shù)，可提供 eMBB、mMTC、uRLLC 業(yè)務(wù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)要達(dá)到體驗(yàn)速率100 Mbit/s，峰值速率 20 Gbit/s，時延 1 ms。采用 5G 技術(shù)作為遠(yuǎn)程遙控工程機(jī)械系統(tǒng)的無線通信子系統(tǒng)有如下特點(diǎn)。
a）系統(tǒng)帶寬大。遠(yuǎn)程機(jī)械操作的感知體驗(yàn)需要高清圖像的支持，才能使駕駛員有身臨其境的感覺而隨著圖像清晰度的提高以及 VR 等技術(shù)的引入，使得系統(tǒng)帶寬要求不斷提升。5G eMBB業(yè)務(wù)能夠保證100Mbit/s的下載速率，峰值速率可達(dá)Gbit級，完全能夠支持 4K以上的高清 VR顯示，提升了遠(yuǎn)程操控的真實(shí)性體驗(yàn)。
b）支持范圍廣�，F(xiàn)有點(diǎn)對點(diǎn)遠(yuǎn)程技術(shù)只能支持有限范圍或者視距范圍的操作，而采用5G等蜂窩移動通訊作為通信子系統(tǒng)的話可大大擴(kuò)展操作的范圍，真正可以做到千里之外進(jìn)行控制，增加了機(jī)械的環(huán)境適用性，充分保障了駕駛員的人身安全。蜂窩技術(shù)采用授權(quán)頻譜，能夠保證信號不受干擾，只要有無線信號即可進(jìn)行機(jī)械操作。
c）操作時延低。遠(yuǎn)程操作時延需要控制在一定的范圍內(nèi)才能保證操控指令下達(dá)到機(jī)器執(zhí)行的實(shí)時性和準(zhǔn)確性，5G 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小時延可到 1 ms，完全能夠滿足實(shí)時性操控的要求。
