信息通信技术深度融合为5G行业应用定制确定性无线网络
思瀚产业研究院    2025-01-08

截至 2023 年年底，我国“5G+ 工业互联网”项目建成超 8000 个，5G 工厂项目达1800 余个，5G 行业应用已融入 67个国民经济大类，应用案例数超 9.4 万个。其中，工业、矿业、电力、港口、交通等垂直行业应用广泛。

通信、计算、AI、数据等信息技术不断融合，使能 5G 进入垂直行业的核心业务环节，助力行业提质、降本、增效。随着 5G 在垂直行业领域应用的不断深入，行业用户对网络能力、边缘能力和网络运维提出了更高要求。

算网融合的工业网络

一、5G 垂直行业应用逐步进入核心业务环节，对网络能力提出多维度要求

确定性能力的定制化网络是 5G 垂直行业应用的必然要求。随着 5G 深入到行业核心业务层，通信的确定性能力直接影响生产活动的品质和安全，行业需要 5G 提供定制化确定性网络能力。例如确定性的时延抖动、数据通信的可靠性、通信 QoS 的保障性等，以满足企业生产网的业务需求。

对于企业生产网络，需要 5G 与车间核心控制流程融合，例如利用 5G 技术集成工业总线 / 以太网、可编程逻辑控制器（PLC）、传感器、无线射频识别（RFID）等技术进行数据采集、传输和设备控制，实现集生产控制、运行维护、品质监控、物料监控于一体的制造系统协同化解决方案。为实现满足行业核心业务要求的定制化确定性 5G 网络，引入 5G TSN、uRLLC、多载波聚合、灵活帧结构、高精度定位等技术是必然趋势。

并且，5G 网络与其他有线（例如总线技术）、工业无线、工业物联及定位等技术的融合也十分关键。一定通信速率保障情况下的低时延高可靠通信是垂直行业的刚需。在行业进行数字化、无人化、智能化转型的过程中，企业提高生产过程可控性，提高企业的生产效率和产品质量，满足一定通信速率的高可靠低时延的通信至关重要。

工业领域的设备投入巨大，无论是机床、生产线，还是机械设备，生产过程中的故障导致的停工，往往会影响整条生产线，甚至整个产品交付周期。典型业务例如智能制造业中的机器间协同自动控制 / 机器人外挂 I/O 无线化、智能电网中的差动保护等。对上行高速率的需求是垂直行业的典型特征。与传统以下行为主的 2C 业务相比，垂直行业在部分场景对上行速率的要求更高。

比较典型的例如视频监控、远程控制、机器视觉、XR 等应用，均存在对大上行能力（包括单点上行速率以及单小区上行容量）的需求。并且随着从高清到超清、以及机器视觉对检测精度的不断提升，未来对上行能力的需求也会逐渐提升。

高精度的视觉业务要求上行 Gbps的速率，通过 MIMO、多载波、灵活帧结构等技术可提升 5G 系统上行用户速率，满足工业场景的业务需求。此外，相对于 FR1，毫米波拥有更大的可用带宽，可以带来更高的通信速率，对于速率要求更高的工业应用场景，例如车地转储、高清视频回传等，采用高低频组网方式，利用毫米波为行业用户提供区域的高速率通信能力也是未来的发展方向之一。

二、边缘计算是云边端协同关键环节，是行业“数转智改”重要途径

随着智能制造、新型工业化的推进，边缘计算成为企业“数转智改”的重要途径，通过在靠近数据源的地方进行数据处理，实现了低延迟、高带宽利用率和增强的隐私保护。边缘计算算力的平均增长率远超整体算力的平均增长率。边缘计算应用已覆盖 40 多个工业领域。已深入到工业设计、制造、管理、服务等各环节，并在制造业、能源、港口等领域规模应用。另外边缘计算与控制装备融合受到广泛关注，vPLC、边缘控制网关等融合装备成为研究热点。

工业现场多样化传感器、机床、装置、AGV/RGV 等设备接入生产制造系统，需要端侧提供丰富IO 接口和协议转换能力。本地自治、现场智能、以及边缘控制等高可靠低时延应用，需要在端或边缘侧提供实时的计算能力。工业智能的应用，采用云端学习训练模型、端侧或边侧部署执行，大量数据在端侧或边侧处理，减少对云端以及传输的压力。

5G+ 工业互联网是智能制造新型的信息基础设施。位于现场设备侧的 5G 工业通信网关、5G 边缘计算网关提供接入、协议转换、可编程和分级的计算能力，并支持智能应用容器化部署。部署在工业现场的 5G 基站（5G 车间站）内置算力支持容器化、虚拟化，可按需部署工业 UPF 以及核心网控制面功能，构建高可靠、低延迟的专用网络，实现企业 5G专网建设新模式。通过部署 vPLC 实现实时控制要求，部署集群调度应用，提高生产指挥调度性能。满足了企业实时性和安全性要求。

三、企业网络趋于复杂多样，智简运维提升网络管理效能

企业网络是 IT与 OT 深度融合的异构网络。企业通常缺乏专业的 CT 运维人员。此外，企业网络要求网络具备更高的敏捷性与灵活性以应对快速变化的业务环境。所以，为保障多样化的企业业务体验，网络在复杂度、覆盖范围、敏捷灵活以及安全可靠等方面，对企业网络的管控提出了挑战，需要优化网络管理效能，甚至免运维。

智简运维作为一种先进的网络管理理念，对企业网络管控的意义比对公网更大，自动化程度要求更高。智简运维深度融合了 AI、大数据、网络数字孪生及可视化等先进技术，实现了网络管理的智能化与自动化，赋予网络自主智能的能力，使其能够自动感知业务需求和无线环境变化，实现网络、工业智能应用、安全功能等的自动编排、自我配置、实时监控、动态调节、故障自愈及性能优化等功能。这一转变不仅显著提升了故障检测与响应的效率，降低了对网络运维人员数量及专业技能的依赖，还有效控制了 OPEX，为企业持续的业务增长和数字化转型提供了坚实的技术支撑和高效的管理保障。

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