工联网消息(IItime) 工业制造是中国经济发展和参与大国竞争的基石，也是振兴实体经济的重要抓手。工业互联网则是实现工业全系统、全产业链、全价值 链连接和支撑工业智能化发展的关键基础设施，是新一代信息技术与制造业深度融合所形成的新兴业态和应用模式，是互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济拓展的核心载体[1]。

工业互联网作为关键基础设施、全新工业生态和新型应用模式，其精髓及优势在于规模化的资源调度与共享。如图1所示，通过人、机、物的全面互联，和全要素、全产业链、全价值链的全面连接，工业互联网正在不断改变传统的制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级，加速新兴产业发展壮大。

在5G为工业互联数据流动提供重要无线网络保障的同时，工业互联网为5G提供了广阔的应用场景。目前，5G＋工业互联网主要应用在工业设计、工业制造、质检、运维、控制、营销展示等关键环节中，并形成了工业三维图像、移动视觉、远程运维与远程操控、无人巡检、数据采集等系列化的典型应用场景。未来，5G将逐步向工厂现场控制层面延伸。

工业网络面临的问题和挑战

当前，工业网络仍面临诸多问题，这主要体现在以下3个方面：

（1）不够开放和友好，这是由传统工业厂家的格局和市场来决定的。大多数的工业协议都是封闭化的结构设计，拥有严格控制的对外接口。

（2）不够弹性和灵活，扩展和调整的难度比较大。

（3）不适应业务发展的需要，部署和运维的成本比较高。由于工业网络涉及到有线和各类无线，加之在现场都有应用，所以它难以融合新技术的变革，对现有技术和架构产生了很大的阻碍影响。

在无线网络方面，现有工业无线网络尚存在以下几个方面的挑战：

（1）可靠性和稳定性。工业场合对可靠性和稳定性的要求比较高，而无线传输的可靠性、稳定性与有线的方式相比还不具备突出优势。

（2）刷新速度。工业系统对刷新速度要求比较高，而无线通信较难实现高速刷新，同时难以实现大量终端的同时在线连接。

（3）网络安全。无线网络被入侵和干扰的风险较高，网络安全得不到保障。

（4）传感器无线供电。虽然无线网络缩短了通信的线路，但是仍解决不了供电线的问题。对传感器进行无线供电目前仍是一个无法产业化的问题。

（5）无线工业领域协议及标准。有线领域的标准协议历经几十年才被逐渐规范，在无线工业领域，这些协议又被重新定义一遍。

（6）电磁辐射和干扰。由于很多无线网络会产生电磁辐射，在面向特殊行业（石油、井工矿等）时，必须考虑防爆和隔爆的特殊要求。

5G在工业领域应用特点和优势

除了人们熟知的3个特点之外，5G在工业领域[2] 的几个比较重要特征包括：

（1）网络切片。网络切片是5G网络不同于其他网络的一个重要的特征，也就是说，一张物理网络可以虚拟出不同的子网络，以满足工业领域不同业务的应用场景要求。整个5G 网络还支持端到端的编排管理，可以根据不同的业务要求进行弹性扩张或者收缩。

（2）在工业领域的超可靠低时延通信（URLLC）。目前，R16标准已经被冻结，URLLC标准在原有的增强移动宽带（eMBB）的基础上，时延得到了进一步降低。

如图2所示，在eMBB场景下跨核心网网元时，整个端到端时延在理想情况下为20ms左右。即使是单向的控制指令，从云端发到终端，时延也需要6ms左右。在URLLC标准出来之后，整个端到端时延可以达到5ms。如果单向地从云端向终端发射指令，时延可以小于1ms。URLLC奠定了5G在工业领域应用的地位。

（3）除了低时延之外，5G还有一个更重要的特点：时延抖动和确定性。与其他消费领域应用不同，工业领域应用要求不仅时延要低，还要保证时延的确定性，即同样一个指令，这次1ms送达，下次还要1ms送达，而不是这次1ms送达，下次20ms才送达。这是因为时延抖动和不确定性将对工业领域的生产造成很大影响，

甚至可能会造成灾难性的事故。通过5G 面向传输隧道时间标签技术和控制技术，可以把时延抖动控制到微秒级，以保证报文次序的收发，这对工业现场网络是非常重要的。

如图3 所示，在网络建设模式方面，5G面向企业内网的建设大概有3种模式：