5G与工业互联网融合应用发展白皮书

1、5G与工业互联网融合应用发展白皮书(AII )5G应用产业方阵(5G AIA )2020年03月目录 TOC o 1-5 h z 第一章5G+工业互联网应用发展现状 1全球5G+工业互联网政策及应用现状 1我国5G+工业互联网政策及应用现状 3第二章5G+工业互联网应用场景及需求 5概述5 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 5G+超高清视频 6超高清视频对于5G网络的需求 75G+AR8专业培训等价值链的效率。 8AR远程协助对于 5G网络的需求 85G+VR8VR对于5G网络的技术需求 95G+无人机9无人机对于5G网络的需求115G+云端机器

2、人11云端机器人对于 5G网络的需求 125G+远程控制 12远程控制对于 5G网络的需求135G+机器视觉13机器视觉对于5G网络的需求145G+云化 AGV 14云化 AGV对于5G网络的需求17第三章5G+工业互联网应用的网络架构 17概述17切片网络架构 18图1切片网络架构19边缘计算网络架构 20图2边缘计算网络架构 22第四章5G+工业互联网应用的典型案例 22案例1: 5G+电子制造22图3中兴5G智能工厂应用示范场景 22案例2: 5G+港口242-1德国汉堡港应用案例 24图4德国汉堡港5G应用示范场景 242-2青岛港应用案例 25案例3: 5G+电网27案例4: 5G+

3、家电制造30案例5: 5G+物流仓储31图5浙江兆丰5G+云化 AGV试验应用场景 32第五章5G+工业互联网应用的主要挑战 33工业场景基础设施数字化改造有待增强 33ICT与OT企业跨行业对接不足 33产业发展驱动存在问题34第六章5G+工业互联网应用的发展建议 35加大ICT/OT行业的对接交流 35提供融合应用政策保障，完善产业发展体系 37贡献单位38ii第一章5G+工业互联网应用发展现状5G是新一代移动通信系统，5G与工业融合之后，逐步成为支撑 工业生产的基础设施。5G与工业生产中既有研发设计系统、生产控 制系统及服务管理系统等相结合，可以全面推动 5G垂直行业的研发 设计、生产制

4、造、管理服务等生产流程的深刻变革，实现制造业向智 能化、服务化、高端化转型。全球5G+工业互联网政策及应用现状目前，世界各国都在以制定政策和成立联盟的方式加快推动5G与工业互联网的融合发展，并已开展了 5G+工业互联网应用的初步探 索。2017年起，美国就开始着手5G的应用并逐步扩大，美国联邦通 信委员会（FCC）通过设立5G基金等方式推进5G向精准农业、远程 医疗、智能交通等领域渗透。“5或洲”是美国的一个工业贸易组织，主要由领先的电信服务提供商和制造商组成。“5G美洲”通过发布涉及5G+工业应用的白皮书来推动5G技术在美洲工业领域的应用，例如在2018年11月发布了垂直行业内用于自动化的5

5、G通信白皮 书和5G高可靠低时延通信支持的新业务和应用白皮书，在 2018 年3月发布了蜂窝V2X通信到5G白皮书。与此同时，美国电信 运营商也加快了 5G与制造业融合的应用实践，例如美国电信运营商 AT&T与三星电子在德克萨斯州打造了美国第一个专注于制造业的5G应用测试平台，并且探索了工业设备状态监测、员工培训等 5G应 用。欧盟早在2016年就发布了 “5G Action Plan并在2018年启动了 5G规模试验。2018年4月，欧盟成立工业互联与自动化5G联盟(5G- ACIA ),联盟集合了 OT龙头企业、ICT龙头企业、学术界等完整的 生态系统，共同推进对工业需求的理解并向 3GP

6、P标准导入，同时探 讨5G用于工业领域所涉及的话题，包括组网架构、运营模式、频谱 需求等。2018年7月，欧洲5G研究计划一一5G公私合作伙伴关系(5G PP?正式启动了第三阶段的研究，其中 5G Verticals创新基础设 施项目通过提供端到端(E2E)设施，支持工业、港口等垂直行业应 用的端到端试验。德国作为工业4.0的发起国，更是通过“5GStrategy for Germany 和 Digital Strategy 202雅进 5G 在德国的应用， 尤其是在工业领域，以西门子、博世为代表的OT企业积极推进5G服务工业的应用研究与实践，并在汉诺威工业展上展示了基于5G的AGV应用等研究

7、成果。欧盟各国电信运营商也纷纷与制造企业合作开 展5G应用探索，如英国伍斯特郡5G工厂，探索使用5G进行预防性 维护、机器维护远程指导等应用。在亚洲，日本确定了 2020年东京奥运会实现5G大规模商用部 署的目标，5GMF组织推动了 5G规模试验，同时日本发布了 “White Paper on Manufacturing Industries以推进5G在工业领域的应用。韩国 于2018年底成为全球第一个向公众提供基于 3GPP标准的5G商用 服务国家，同时韩国发布了 aManufacturing Industry Innovation 3.0,2推进制造创新发展。韩国在2019年4月发布5G+

8、战略，确定五项核 心服务和十大5G+战略产业，其中智慧工厂是五项核心业务之一。韩 国三大电信运营商在2018年12月推出的5G网络服务主要聚焦在企 业侧，首批用户均为制造厂商。韩国 SK电讯的第一个5G客户锁定 为汽车配件商明化工业，为其提供 5G+AI机器视觉质检服务，资费 模式因客户而定制。LGU +的第一个5G客户是从事工业机械和先进 零件的公司斗山工程机械，LGU+与其共同开发了 5G远程控制挖掘 机。止匕外，加拿大(Digital Canada 150”)、澳大利亚(Digital Economy Strategy/)、新加坡(Smart Nation 2025”)、沙特阿拉伯(Vi

9、sion 2030 supports digital economy growthf )、 E|3度 (Made in India and Digital India for the future)、E( Efficient Brazil Strategy”)、彳耀斯(Digital Economy Strategy”)、泰国(“Thailand4.0 ”)、马来西亚(a DigitalMalaysia )”等发达国家以及发展中国家也都制定了数字化战略，直接 或间接地为5G服务工业提供了国家战略支持。我国5G+工业互联网政策及应用现状我国高度重视5G与工业互联网的融合发展，各省市也纷纷制定 政

10、策推进5G+工业互联网的应用示范落地。2017年11月，国务院印发关于深化 互联网+先进制造业”发展 工业互联网的指导意见，明确将5G列为工业互联网网络基础设施， 并开展5G面向工业互联网应用的网络技术试验，协同推进 5G在工业企业的应用部署。2019年1月，工业和信息化部发布工业互联网网络建设及推 广指南，工作目标中指出到2020年，形成相对完善的工业互联网网 络顶层设计，初步建成工业互联网基础设施和技术产业体系。5G作为工厂外网及内网重要组成部分，将在标准、标杆网络、公共服务平 台、测试床等方面获得国家项目及政策支撑。2019年，工业和信息化 部在工业互联网创新发展工程中设置工业互联网企业

11、内 5G网络化改 造及推广服务平台项目，支持5家国内工业企业及联合体开展5G内 网部署模式、应用孵化推广、对外公共服务等方面开展探索。2019年8 月，工业和信息化部在上海中国商用飞机有限责任公司召开“5G+工业互联网”全国现场工作会议，会议首次提出落实“5G+工业互联网” 512工程，加强试点示范、应用普及、培育解决方案供应商，加 快“5G+工业互联网”在全国推广普及。同时我国已有十几个省市地区发布了 5G产业规划，北京、上海、 广东、深圳、浙江、福建等地都将5G与工业的融合应用作为产业规 划的重点。浙江省明确提出开展“ 5G+工业互联网”试点示范，在重 点企业打造人、机、物全面互联的工厂物

12、联网网络体系，推进5G与物联网、人工智能的融合应用。在5G+工业互联网的应用方面，我国以5G应用产业方阵和为跨 界合作交流平台，以“绽放杯” 5G应用征集大赛为抓手推动 5G向 工业互联网领域渗透，涌现出一大批优秀的 5G+工业互联网应用示范 企业，如中国上飞、杭汽轮、精功科技、青岛港、 4南方电网等。依托5G网络，中国上海飞机制造有限公司实现了大飞 机制造的智慧工业园区，青岛港已成为全球首个 5G试点智慧港口， 南方电网实现了电力场景采集和控制类关键业务的智能化改造。中国电信、中国移动、中国联通三大电信运营商纷纷制定计划， 推进5G应用的落地和发展。中国电信正在积极推进 5G+工业互联网 的

13、创新研发工作，坚持SA发展方向，引领行业发展，通过 5G网络 切片、行业MEC、工业互联网平台等自主研发成果，助力企业数字 化转型。中国移动全面实施“5G+计划，通过推进5G+4G协同发展、 5G+AICDE融合创新、5G+ Ecology生态共建，实现5G+X应用延展， 推动5G融入工业互联网等行业，目前已在 14大行业与头部企业开展 探索，在2020年将打造100个标杆示范应用。中国联通先后成立了 中国联通5G应用创新联盟、中国联通工业互联网联盟，面向制造业 数字化、网络化与智能化升级进行了深入的研究与探索，结合自身的通 信管道技术、云平台服务以及资源优势赋能工业企业创新转型升级，在 港口

14、、钢铁、电子家电等行业进行了基于5G+工业互联网的技术验证与 应用，取得了良好的示范效果。第二章5G+工业互联网应用场景及需求2.1概述5G是数字化从个人娱乐为主推向全连接社会的起点，是移动通信行业的机遇。然而 5G与工业互联网的融合也对现有移动通信技术提出了挑战。5G与工业互联网融合应用出现了八大类新型场景，分 别为5G+超高清视频、5G+AR、5G+VR、5G+无人机、5G+云端机器 人、5G+远程控制、5G+机器视觉以及5G+云化AGV,相应应用场景 对5G网络提出了新的需求。在应用场景发展节奏方面：5G与超高清 视频的融合应用已进入应用成熟期，将成为 5G在工业互联网领域的 第一批应用

15、场景；5G+AR、5G+VR以及5G+机器视觉等应用已进入 高速发展期，经济价值逐渐显现，未来1-2年将成为工业互联网的主 流应用场景；5G+云化AGV、5G+无人机等应用受限于与设备深度融 合的需求，还需等待产品成熟，未来 2-3年将有较快发展；5G+远程 控制和5G+云端机器人等应用由于涉及工业核心控制环节，目前还处 于探索期，有待进一步的测试验证。2.2 5G+超高清视频超高清视频是继视频数字化、高清化之后的新一轮重大技术革新， 将带动视频采集、制作、传输、呈现、应用等产业链各环节发生深刻 变 革。高清视频被认为是5G时代应用最早的核心场景之一，加快发展超 高清视频产业，对满足人民日益增

16、长的美好生活需要、驱动以视 频为核 心的行业智能化转型、促进我国信息产业和文化产业整体实力提升等具 有重大意义。随着技术发展，超高清视频已不局限于监视、录像、回放等传统 功能，开始向字符识别、人脸识别、行为分析、物体识别等智能化方向 发展，对视频流的清晰度以及流畅度提出了更高的要求，而 5G网6络的承载力成为解决这些需求的有效手段。在工业环境下，高清视频 的主要应用在于智慧园区的安防、人员管理等场景，通过 5G高速率 的特性，将采集的监测视频/图像实时回传，实现视频、图片、语音、 数据的双向实时传输，同时结合5G MEC统一监控平台，实现人员违 规、厂区的环境风险监控的实时分析和报警，大大提高作业安全规范 性。超高清技术是高清技术的延伸，代表了近年来音视频产业发展的 主要方向。与高清技术（1920M080,约200万个像素）相比，4K （38402160,约830万个像素）超高清像素数为高清的 4倍，理论 清晰度为高清的2倍；8K （76804320,约3300万个像素点）超高清 分辨率为高清的16倍，理论清晰度为高清的4倍。超高清视频提升 了分辨率、亮度、色彩、帧率、色深、声道、采样率等指标，这些技 术 指标的提高虽然可以给观众带来极为清晰、逼真和沉浸感的画面，但是 也使音视频数据量成倍增长。