寻找5.5G和6G过程控制采用的路径
5G已经存在多年，并在流程应用中得到了一定的采用。目前，随着广泛使用光传输，6G即将到来，近期还有5.5G。
有时被称为“5G先进”，5.5G定位为连接现有5G与完整6G之间的桥梁。在过程控制和工业自动化领域，它开启了一些特定的应用场景，因为它结合了超可靠的低延迟通信（URLLC）、增强的上行容量、高设备密度以及集成的AI/ML支持。简而言之，5.5G使流程工业能够超越监控，采用无线控制——这是标准5G难以持续保证的。
例如。在不依赖长线连接的情况下，闭环控制分布式执行器和传感器，能在实时分布式控制中产生巨大影响。在延迟低于1毫秒且可靠性>99.999%）的情况下，5.5 G支持无线PID甚至模型预测控制环路，跨机器或生产线实现。
同样，移动机器人和自动导引车辆（AGV）也能从5.5G中受益于网络切片和低延迟连接。这将实现精确的轨迹同步、碰撞避免和动态任务重新分配，协调仓库、炼油厂或加工厂中的机器人车队。
采用5.5G还能进一步支持大规模无线传感器网络。这些网络由数千个振动、温度、压力和化学传感器组成，分布在炼油厂或电厂内。5.5G带来的更高设备密度可支持高达数百万/平方公里，且更高效的能效延长了传感器寿命，同时保持了可靠的覆盖。
通过5.5G的高精度定位，可以实现亚米级精度的室内关键资产（阀门、移动设备、危险品容器）。借助5.5G实现的集成定位增强，电厂能够减少对独立RFID或超宽波系统的依赖。
5.5G的能力还有助于运营商采用数字孪生和增强现实（AR）。5.5G更高的上行速度和减少抖动，支持实时视频流和增强现实叠加且无延迟，意味着工厂工人可以有效使用增强现实眼镜进行维护、远程专家指导或实时数字孪生叠加。
5.5G增强的上行容量支持海量机器数据流，而边缘AI/ML（5.5G架构支持）则支持近实时分析。因此，采用和使用数字孪生和预测性维护变得切实可行;例如，持续更新化工厂或风电场的数字孪生，以进行优化和故障预测。
最后，5.5G可以增强网络物理安全系统——例如，如果紧急停机触发、危险气体检测，或安全联锁信号通过无线传输。简而言之，5.5G使流程工业能够超越监控，利用无线进行控制，而这正是标准5G难以持续保证的。
具体步骤为道路做准备
随着流程工业向更智能、更自主的运营发展，5.5G乃至最终的6G无线网络的到来，有望重塑控制系统通信的方式。这些技术远不止于更快的下载速度——它们引入了确定性延迟、人工智能增强的可靠性，以及与工业时敏感网络（TSN）的原生集成。
但要释放这些优势，电厂必须从今天开始建设基础设施。为下一代无线做准备不是等待运营商的问题。它关乎架构准备度、边缘智能和设备兼容性。准备步骤包括：
1. 建立专用网络框架
设计或现代化一个私有5G或非公共网络（NPN），可以发展成5.5G。实际上，这意味着通过共享或许可频段保护本地频谱，并部署连接到本地5G核心的本地基站（gNB）。
选择独立私有核心（SNPN）可以完全控制服务质量（QoS）、数据路由和安全。它还确保边缘的低延迟突破——这对闭环控制至关重要。集成公共运营商（PNI-NPN）的电厂应坚持网络切片协议，保证时间关键流量的确定性延迟低于1毫秒。这些步骤为可控、可认证的连接奠定了基础。
2. 集成边缘计算与本地用户平面（UPF）
未来的无线控制依赖于边缘中心架构。工厂内的本地用户平面功能（UPF）在不离开设施的情况下路由处理数据，而多址边缘计算（MEC）平台则承载分析、状态监控，甚至软PLC逻辑。
为此，工厂应考虑将控制和监控应用虚拟化为容器化服务，方便本地服务器和边缘节点间迁移。目标是将网络和计算结构视为一个分布式平台。因此，当5.5G引入增强的上行能力，6G引入集成传感时，电站可以无需重新设计即可吸收这些能力。
3. 工程师 TSN 与确定性互通
下一代无线技术并非与有线基础设施隔离。5G TSN 互通——在 3GPP 第16版标准化，并在 5.5G 中增强——允许无线分段通过同步时钟和可预测的延迟连接以太网-TSN 域。
现在准备的步骤包括审计现有控制网络以支持IEEE 802.1AS（gPTP），部署TSN桥接，并规划5G入口点的NW-TT（网络转换器）节点。这确保了依赖微秒级确定性、运动或批处理控制器能够安全地通过无线扩展其环路。
4. 制定RedCap准备设备策略
设备连接方式将在5.5G下实现多样化。降低能力（RedCap）模块（见图）提供中等性能和低功耗，将经济地连接传感器、移动终端和AGV。RedCap调制解调器的主要组件通常包括射频前端和基带处理器，以及简化的协议栈、电源管理和接口层（SIM/eSIM和主机）。
这个对比图展示了RedCap调制解调器与完整5G NR调制解调器的区别。它突出了带宽、MIMO复杂度、协议深度和功耗管理的关键差异。
RedCap调制解调器是简化的5G设备，提供可靠、低延迟的连接，同时降低带宽和功耗。它们省略了像大规模MIMO这样的复杂特征，使其既经济又节能。
在流程工业中，RedCap实现了与传感器和执行器之间的直接无线连接，支持实时监控和控制，且开销更低。工艺设备厂商应开始为模块化5G/6G无线电嵌入M.2或mini-PCIe插槽，确保随着硅片的发展实现前向兼容性。
5. 采用AI驱动的网络管理
最后，AI原生优化——6G的标志——依赖于连续遥测。现在就实现网络数据收集器和基于意图的控制器，以管理服务质量、预测拥塞并动态调整切片。运营商越早开始整理这些数据集，当6G学习循环成熟时，他们的网络就会变得越智能。
最后一些想法：为过程控制领域的5.5G和6G做准备，并不是单一升级——而是生态系统的变革。通过保护频谱、本地化计算、同步TSN域和模块化设备，工业运营商可以确保当超可靠无线技术最终到来时，工厂能把握每一微秒的价值。
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