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摘 要：隨著經濟建設的發展，大型工程機械使用更加普遍，使用場景更加復雜危險，大型工程機械的遠程控制技術被廣泛采用。但傳統無線傳輸技術易受干擾、傳輸距離受限、傳輸數據量小、時延大等缺點嚴重制約著現代機械遠程控制的穩定性和及時性。5G 網絡作為下一代移動通信技術，完全滿足現代遠程控制技術對無線傳輸的需求。基于 5G網絡的遠程遙控業務展開探討與研究，并結合具體項目證明5G技術應用于現代機械遠程控制的可行性和必要性。
關鍵詞：5G；遠程遙控；MEC；NSA；CAN；遠程控制系統
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2020.01.004
概述
1.1 遠程遙控技術廣泛應用
經濟建設的快速推進，推動大型工程機械的普遍使用。復雜多變的使用場景，尤其是高危險性場景對機械操控人員提出更高技術要求和安全考驗。而操控人員在封閉的駕駛室內對控制面板進行操作，視野狹小，很難對整個施工現場的狀況有清楚的全局把握，容易降低施工效率，嚴重時甚至導致施工事故的發生。
生命是無價的，要使操控人員既能完成施工救援作業，又能夠保障他們的人身不受到威脅，遠程遙控技術得到廣泛的推廣應用。
1.2 遠程遙控技術亟需高速網絡傳輸
采用視頻圖像進行輔助操控成為了新一代遠程機械操控的基本要求，隨著圖像分辨率不斷提高以及VR等新技術的引入，對于無線控制帶寬的要求也在不斷提升。
另外遠程控制的距離需盡量提高，以便操作人員能夠遠離風險區域，距離的提升對于數據傳輸的穩定性和及時性提出了更高的要求。
現有的幾種無線傳輸技術的弱點越來越顯現：比如 ZIGBEE、433 技術傳輸數據量小，無法傳送視頻圖像，Wi-Fi技術在2.4 GHz非授權頻段，易受干擾，且傳輸距離受限，無線蜂窩技術（GSM、LTE等）帶寬難以保證VR信號的有效傳輸。
1.3 5G技術“添翼”遠程遙控
5G 網絡是下一代移動通信技術，可提供 eMBB、mMTC、uRLLC 業務，系統設計目標要達到體驗速率100 Mbit/s，峰值速率 20 Gbit/s，時延 1 ms。采用 5G 技術作為遠程遙控工程機械系統的無線通信子系統有如下特點。
a）系統帶寬大。遠程機械操作的感知體驗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 等技術的引入，使得系統帶寬要求不斷提升。5G eMBB業務能夠保證100Mbit/s的下載速率，峰值速率可達Gbit級，完全能夠支持 4K以上的高清 VR顯示，提升了遠程操控的真實性體驗。
b）支持范圍廣。現有點對點遠程技術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的話可大大擴展操作的范圍，真正可以做到千里之外進行控制，增加了機械的環境適用性，充分保障了駕駛員的人身安全。蜂窩技術采用授權頻譜，能夠保證信號不受干擾，只要有無線信號即可進行機械操作。
c）操作時延低。遠程操作時延需要控制在一定的范圍內才能保證操控指令下達到機器執行的實時性和準確性，5G 通信系統設計最小時延可到 1 ms，完全能夠滿足實時性操控的要求。
