基于5G网络的工业互联网应用研究

基于5G网络的工业互联网应用研究向涛【摘要】随着5G时代的到来，借助于5GeMBB、mMTC、uRLLC的应用场景，5G网络将全面使能工业互联网，加速推动多产业互联网化融合。本文首先介绍了工业互联网的体系架构和网络需求，然后分析了5G网络的关键技术和应用场景，最后研究了工业互联网中的5G应用。【关键词】5G网络工业互联网关键技术应用场景引言工业互联网是全球工业系统与高级计算、分析、传感技术及互联网的高度融合，是工业生产与互联网技术相互结合的新型工业架构。对标德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”，中国2015年5月出台《中国制造2025》，制定了“三步走”发展战略，旨在打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。工业互联网的发展依赖于高速发达的互联网技术，5G通信在工业领域的行业应用前景广阔。4G改变生活，5G改变社会。2019年是5G通信的元年，中国已发放5G商用牌照，实行“政府引导、企业主导、共建共享”的建设模式;各大运营商正抢跑5G网络建设，采取“宏微协同、室内外协同”的组网方式，保障社会资源和通信资源的高效利用。与4G相比，5G在覆盖、容量和速率等方面实现了质的提升，主要面向万物互联、超低延时、超高速等场景，不仅能够推动消费互联网的发展，而且为工业互联网的发展带来了机遇。

一、工业互联网体系架构工业互联网是基于全面互联而形成数据驱动的智能网络，网络、数据、安全是工业和互联网两个视角的共性基础和支撑。工业互联网通过系统构建网络、平台、安全三大功能体系，打造人、机、物全面互联的新型网络基础设施，形成智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等诸多新模式新业态。工业互联网的基础是网络体系，通过网络联接、标识解析、边缘计算等关键技术实现智能物体泛在互联和全生命周期深度互联;核心是平台体系，通过构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源实现泛在连接、弹性供给、高效配置等;保障是安全体系，通过增强设备、网络、控制、应用和数据的安全保障能力，识别和抵御安全威胁，化解各种安全风险。要全面实现工业互联网，需要满足企业应用的高安全性、超可靠、低时延、大连接和个性化的需求，以及IT（信息技术）与OT（操作技术）兼容的要求，需要开发对工业互联网优化的ICT技术（信息通信技术）;同时，系统需要具备智能感知、泛在连通、数字建模、实时分析、精准控制和迭代优化等基本特征。为推动工业互联网快速健康有序地发展，需要在5G、IPv6、时间敏感网络（TSN）、软件定义网络（SDN）、确定性网络（DetNet）、低功耗无线网络、工业无源光纤网络（PON）、工业无线等重点领域加快技术标准excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载及产业布局。二、5G关键技术及应用场景5G不仅仅是一次信息通信技术的

升级换代，更是一场影响深远的全方位变革，将从支撑移动互联网向支撑全行业数字化、网络化和智能化转变。5G无线和网络的一些关键技术特性十分切合工业互联网的应用需求，能够促进工业、交通、金融等垂直行业迅速转型升级。2.15G关键技术（1）低时延高可靠。5G可通过Minislot、上行免授权、大子载波间隔和FDD传输等技术为工业物联网提供超低時延，网络具备超千亿连接的支持能力，满足100万/km2连接数密度指标要求，实现终端的超低功耗和超低成本，能够为用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。（2）MEC技术。MEC（边缘计算）是通过一种将计算应用、数据和服务的控制从某些中心节点（核心）带到另一个连接物理世界的互联网末端（边缘）的云计算系统优化方法。MEC能够对数据进行快速处理和本地存储，满足业务高速率、低时延的运行要求，提升数据绝对私密性，降低工业终端计算能力要求，更好地支撑工业互联网大量本地业务的实时智能化处理与执行，满足网络的实时需求。（3）网络切片技术。SDN（软件定义网络）是网络虚拟化的一种实现方式，其将网络设备的用户平面和控制平面解耦，实现网络流量的灵活控制，使网络变得更加智能;NFV（网络功能虚拟化）通过使用通用性硬件以及虚拟化技术5g 互联网，将EPC软件与硬件解耦，承载很多功能的软件处理，从而降低网络设备成本。

通过NFV和SDN技术结合可实现网络切片，将运营商的物理网络划分为多个虚拟网络，每一个虚拟网络根据不同的服务需求，比如时延、带宽、安全性和可靠性等来划分，以灵活的应对不同的网络应用场景，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署。2.25G应用场景3GPP定义了5G三大应用场景：eMBB（增强型移动宽带）、mMTC（大容量物联网）和uRLLC（低时延高可靠通信）。因为拥有更快的速率、更低的功耗、更短的延迟、更强的稳定性和更多的用户支持，5G网络能够灵活地支撑工业互联网的多业务场景。三、工业互联网5G应用无线接入网避免了有线接入网铺设线缆和设置保护设施等操作，5G可大幅降低工厂内网络部署和维护成本，网络部署快，增强现场设备的移动性，提高生产线的灵活性，可根据产品生产需求对生产线进行灵活的重构，实现柔性生产;但是，工业互联网对于底层智能网络的带宽、时延、智能程度等有着很高的要求，5G网络能够为工业生产提供高效率、高质量、低成本的网络连接。（1）工业自动化控制。工业自动化控制分为设备内部控制、线体内及设备间控制、整个车间内生产控制，通过对工业设备及传感器数据的计算、分析，实现工业生产参数和生产流程快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计的自动化控制。利用5G网络高覆盖、高可靠性、大容量通信和灵活部署的特性，能够实现工厂内网络的无盲区覆盖、无缝集成和异网融合，以提高生产效率和生产质量。-全文完-

（编辑：拼字网 - 核心网）

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