智慧城市解决方案-5G 工业互联网行业解决方案v1.0

1、PAGE 4- -广东5G+工业互联网行业解决方案（v1.0）2022年11月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc24530178 1概述 PAGEREF _Toc24530178 h 4 HYPERLINK l _Toc24530179 1.1.行业背景 PAGEREF _Toc24530179 h 4 HYPERLINK l _Toc24530180 1.2.需求分析 PAGEREF _Toc24530180 h 4 HYPERLINK l _Toc24530181 1.3.痛点分析 PAGEREF _Toc24530181 h 5 HYPERLINK

2、l _Toc24530182 2整体方案设计 PAGEREF _Toc24530182 h 5 HYPERLINK l _Toc24530183 2.1.总体方案 PAGEREF _Toc24530183 h 5 HYPERLINK l _Toc24530184 2.2.系统组成 PAGEREF _Toc24530184 h 6 HYPERLINK l _Toc24530185 2.2.1.工厂内网组成 PAGEREF _Toc24530185 h 6 HYPERLINK l _Toc24530186 2.2.2.工厂外网组成 PAGEREF _Toc24530186 h 7 HYPERLIN

3、K l _Toc24530187 2.3.系统功能及主要应用场景 PAGEREF _Toc24530187 h 7 HYPERLINK l _Toc24530188 场景一： 5G+超高清视频 PAGEREF _Toc24530188 h 7 HYPERLINK l _Toc24530189 场景二： 5G+AR PAGEREF _Toc24530189 h 9 HYPERLINK l _Toc24530190 场景三：5G+VR PAGEREF _Toc24530190 h 9 HYPERLINK l _Toc24530191 场景四：5G+无人机 PAGEREF _Toc24530191

4、h 11 HYPERLINK l _Toc24530192 场景五：5G+云端机器人 PAGEREF _Toc24530192 h 12 HYPERLINK l _Toc24530193 场景六：5G+远程控制 PAGEREF _Toc24530193 h 13 HYPERLINK l _Toc24530194 场景七：5G+机器视觉 PAGEREF _Toc24530194 h 14 HYPERLINK l _Toc24530195 场景八：5G+云化 AGV PAGEREF _Toc24530195 h 15 HYPERLINK l _Toc24530196 2.4.网络方案 PAGERE

5、F _Toc24530196 h 16 HYPERLINK l _Toc24530197 2.4.1概述 PAGEREF _Toc24530197 h 16 HYPERLINK l _Toc24530198 2.4.2. 边缘计算 PAGEREF _Toc24530198 h 16 HYPERLINK l _Toc24530199 2.4.3. 切片网络架构 PAGEREF _Toc24530199 h 18 HYPERLINK l _Toc24530200 2.4.4. 5G专网 PAGEREF _Toc24530200 h 19 HYPERLINK l _Toc24530201 2.5.平

6、台系统模块 PAGEREF _Toc24530201 h 1 HYPERLINK l _Toc24530202 2.6.终端方案 PAGEREF _Toc24530202 h 2 HYPERLINK l _Toc24530203 2.6.1关于5G基带芯片与5G模组 PAGEREF _Toc24530203 h 2 HYPERLINK l _Toc24530204 2.6.2数据类终端 PAGEREF _Toc24530204 h 4 HYPERLINK l _Toc24530205 2.6.3行业终端： PAGEREF _Toc24530205 h 5 HYPERLINK l _Toc245

7、30206 2.7.方案优势 PAGEREF _Toc24530206 h 5 HYPERLINK l _Toc24530207 3成功案例 PAGEREF _Toc24530207 h 6 HYPERLINK l _Toc24530208 案例 1：5G+家电制造-格力电器 PAGEREF _Toc24530208 h 6 HYPERLINK l _Toc24530209 案例 2：5G+智慧钢厂-湛江钢铁 PAGEREF _Toc24530209 h 7 HYPERLINK l _Toc24530210 案例 3：5G+智慧港口-青岛港 PAGEREF _Toc24530210 h 8 H

8、YPERLINK l _Toc24530211 案例 4：5G+智慧工厂-中国商飞 PAGEREF _Toc24530211 h 10 HYPERLINK l _Toc24530212 案例 5：5G+电子制造-中兴长沙工厂 PAGEREF _Toc24530212 h 10 HYPERLINK l _Toc24530213 4商业合作模式 PAGEREF _Toc24530213 h 12 HYPERLINK l _Toc24530214 4.1.通信服务模式 PAGEREF _Toc24530214 h 12 HYPERLINK l _Toc24530215 4.2.系统集成模式 PAGE

9、REF _Toc24530215 h 12 HYPERLINK l _Toc24530216 4.3.专网建设模式 PAGEREF _Toc24530216 h 12 HYPERLINK l _Toc24530217 5服务支撑联系方式 PAGEREF _Toc24530217 h 12 HYPERLINK l _Toc24530218 6附录 PAGEREF _Toc24530218 h 13 HYPERLINK l _Toc24530219 6.1.图例 PAGEREF _Toc24530219 h 13 HYPERLINK l _Toc24530220 6.2.参考文献 PAGEREF

10、_Toc24530220 h 15 PAGE 16 PAGE 21概述行业背景工业互联网是新一代信息通信技术与现代工业技术深度融合的产物，是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体，也是全球新一轮产业竞争的制高点。相继在德国提出工业4.0计划，美国提出工业互联网概念之后，我国自2015年以来陆续出台了“中国制造2025”、“互联网+”等多项产业政策，推动工业互联网的建设。中国作为第一大工业强国、第二大互联网产业强国，工业互联网发展前景广阔。5G 是新一代移动通信系统，5G 与工业生产融合之后，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，

11、可以全面推动 5G 垂直行业的研发设计、生产制造、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。同时，工业互联网具有难度大、风险高、成本高、跨领域等特点，因此5G+工业互联网既具有广阔的前景，也是最具挑战性的领域。需求分析工业互联网是实现人、机器、车间、企业等主体以及设计、研发、生产、管理、服务等产业链环节的全要素的泛在互联。在工厂内，要实现工厂内生产装备、信息采集设备、生产管理系统以及劳动力之间的互联。在工厂内有IT网络和OT网络，智能工厂希望所有设备都能连接到一个IT和OT完全融合的网络上，实现直接的互通互联。这个网络不光具备有线网络，还要有各种无线技术的接入，还应

12、该承载各种不同的业务，不同的服务，实现不同的服务质量。5G网络其优越的网络性能、良好的移动性和QoS保障，在工厂内网具有很多应用场景。工厂外：随着智能工厂与工厂外实体的联系日益密切，工厂的部分业务系统上云后，企业对上网、上云和企业间互联的需求日益增强。工厂外的联网的目的是实现生产企业、协作企业、智能产品、用户、金融机构、供应链、物流企业的广泛互联。此外，对出厂产品的跟踪，是服务化转型的基础。5G网络具体覆盖广、产业链标准化等优势，对于广域互联、产品跟踪等应用场景具备天然优势。痛点分析安全生产与人文关怀：工业生产存在部分危险、恶劣工作环境，不适于人工操作，或者某些区域人员进入为较困难，需要远程操

13、控设备或机器人降低人工成本，提升工作效率：工业生产存在大量的生产数据采集、设备巡检需求，人工巡检效率低，对一些有技能要求的操作，需要专业人员在远程进行协助。节能环保要求：很多工厂是能耗和污染排放大户，需要实时、海量监控相关数据。柔性制造：工业互联网对于柔性制造与个性化定制的需求，要求生产区域能够根据需求进行灵活重构，智能机器可能在不同生产域间调整和迁移。这就要求工厂内的网络架构，能够适应快速组网与灵活调整的需求。现有网络技术的局限：工业生产的网络连接需求：数量多、带宽大、移动性强、稳定性高。工厂又具有特殊的环境条件：如高温、高湿、噪声、粉尘，还收到复杂的网络部署条件制约：如各种设备、管线等。现

14、有的固定网络、4G、Wifi等在网络性能，抗干扰、移动性、稳定性和部署的方便性等方面存在一定的局限，难以满足工业互联网需求。整体方案设计总体方案以下是5G产业自动化联盟认为的5G智能工厂，以5G为基础，实现制造基地之间运营管理与控制远程集中化，基地内通讯网络无线化，通过网络切片保证通信质量和安全隔离，通过边缘云降低时延，保证数据安全。传感器工厂 A工厂总部：数据中心，工业应用、第三方应用工业应用 X5G切片 APLC切片 B切片C工厂 BPLCPLC工业应用 Y边缘云，网络功能、工业应用、第三方应用PLC图2-1 5G智能工厂全景图系统组成工厂内网组成工厂内网络，主要用于连接生产设备和办公设备

15、，通常包含生产网络和办公网络两张网，二者通过网关实现互联和安全隔离。车间内大量AGV、机器人、移动手持设备、传感器、设备、物品等需要通过网络进行互联互通，以实现对生产现场的实时数据采集等功能。5G 使能工厂生产柔性化。在制造自动化控制系统中，典型的闭环控制过程周期低至毫秒级别，同时对可靠性也有极高的要求。未来工厂中，静态的顺序制造系统，越来越多的被新型的模块化生产系统取代，从而提供更高的灵活性和多用途适应性。5G在满足高可靠低时延的基础上，带来生产设备无线连接的灵活性，使得工厂生产系统模块化和柔性制造成为可能，极大降低生产线重组的时间开销及成本。 基于 5G 的工业增强现实及远程控制。采用增强

16、现实技术，对生产任务进行分步指引，指导工厂工作人员现场手动装配过程,可以快速满足新生产任务的需求。在恶劣环境下，基于增强现实应用实现人机远程交互与控制，用工业机器人代替人的现场参与。5G 的低时延和高速率特性，使这些应用成为现实。 5G支持生产设备、移动机器人、AGV 等之间的协作。在未来工厂中，移动机器人、AGV起到日益重要的作用。在生产过程中，要求这些智能设备间的密切协同和无碰撞作业，需要以无线方式，低时延、高可靠的进行实时数据交换。5G对于这些设备间的精密协作至关重要，可以大大提升制造效率。工厂外网组成智能工厂需要大量外部连接，包括：上网专线、互联专线、上云专线等满足智能工厂与互联网、其

17、他工厂、云端应用和客户、产业链等的连接。 在工厂外部，利用NB-IOT、LTE增强、5G切片等技术，实现对各类为满足各类海量的智能产品的无线接入。对一些网络质量要求较高，或比较关键的业务，需要用专网或VPN的方式来承载。专网中需要利用SDN、NFV等技术实现业务、流量的隔离，并实现网络的开放可编程。通过产业互联网服务，开放核心网部分能力整合成网络服务API，软件驱动加服务编排，给工业企业提供个性化的封装网络服务。系统功能及主要应用场景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

18、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。场景一： 5G+超高清视频超高清视频是继视频数字化、高清化之后的

19、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

20、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（19201080，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，

21、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。按照目前超高清视频产业主流标准， 4K/8K 视频对网络速率要求至少为 12-40Mbps，甚至可达 48-160Mbps。表2-1超高清视频对于 5G 网络的需求典型应用分辨率通信速率（压缩后）编码格式帧率（fps）通信时延应用范围高清视频 实时上传1080p2-10Mbps蓝光视频约20MbpsH.264、H.26530、6030ms图 片 视 频 信息采集传输4K12-40MbpsH.264、H.26530、6030ms人 脸 识 别 等高 清 视 频 采集等8K48-160MbpsH.2

22、64、H.265、 H.26660、12050Mbps（下行）；20Mbps（上行）50Mbps（上行）10ms设备辅助装配于远程 协助场景三：5G+VR虚拟现实（VR），是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟 现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象， 并通过三维模型表现出来。目前 VR 的在工业互联网中主要应用在虚拟装配、虚拟培训、虚拟展厅等场景：VR 虚拟装配是工业设计必不可少的审核环节，可以 在设计接口、部件外观大小等方面最大化优化产品实际装配时的

23、能效； VR 虚拟培训相较于传统的课堂更能全面、及时反馈，相比于教科书 里面难懂的文字和需要考验学生想象力的平面图，虚拟现实的场景表 达更直观，并传递更多的信息；VR 虚拟展厅将展厅及展示产品 3D 化，带给观展者足不出户就能身临现场的体验。基于 5G 的 Cloud VR，结合眼球跟踪渲染技术、GPU 定点渲染、 LED 高 PPD 屏幕技术，VR 终端可以完全实现无线化和轻量化；由于云端内容与无线 VR 直连，不能被本地复制，进一步保护了内容版权； 用户互动数据传输到云端并进行计算，再反馈回本地终端，大大降低VR 的成本。 典型应用沉浸等级速率要求时延应用范围VR 虚拟应用初步沉浸25Mp

24、bs40ms虚拟展示等静态展示部分沉浸100Mbps30ms虚拟培训等交互场景深度沉浸400Mbps20ms虚拟装配等强交互场景完全沉浸1Gpbs25Mbps（4K）600kbps100Mbps（8K）设备巡检场景五：5G+云端机器人2017 年发布的人工智能时代的机器人 3.0 新生态白皮书把机器人的发展历程划分为三个时代，分别称之为机器人 1.0、机器人 2.0、 机器人 3.0。在机器人 2.0 的基础上，机器人 3.0 实现从感知到认知、推理、决策的智能化进阶。2019 年 6 月，机器人 4.0 白皮书发布，机器人 4.0 时代是在机器人 3.0 时代加上自适应能力，对三维环境语义的

25、理解，在知道它是什么的基础上，把看到的信息变成知识，让存 储就变得更加合理，而且可搜索、可查询、可关联、可推理。近几年来人工成本不断提高，不但使得工业企业的利润持续降低， 而且大量的人工操作不利于产品质量控制和企业管理。机器人成为了 解决人工成本的优秀替代方式，很多制造业工厂都开始加快机器人应 用的步伐，尤其是一些操作工序复杂或精密度较高的工作。传统的工 业机器人存在不足，比如工作范围受限、工作内容有限、设备成本高 等问题。随着人工智能、云计算等技术的不断成熟，云化机器人将逐 渐成为主流。云化机器人将控制“大脑”放在云端，根据本地机器人的 不同工作内容和工作地点针对性控制，真正实现机器人的自主

26、服务和自主判断。同时由于“大脑”放在了云端，“大脑”可以将所有机器人检索的信息进行整合，完善自身的学习能力和自优化能力。随着云端学 习能力的提升和数据共享，本地机器人本身不需要存储资料信息，也 不需要具备超强的计算能力，这样一来机器人的开发成本和时间也会 大大缩减。实现云端机器人大规模密集部署和应用拓展，对 5G 网络提出了 两个需求，即：满足通信调度及业务数据实时交互需求和集成其它视 觉应用的通信需求。云端机器人系统包括室内及室外应用场景，可满 足工业高可用指标 99.999%，通信时延 10100ms。目前单个机器人 安装 1020 个摄像头（实现视觉导航、视觉检查等多种功能），移动 速度

27、提升到 23m/s，因而网络上行带宽需求小于 1Gbps（随着低时延 的视频压缩和解压技术成熟，可以在机器人端实现视频压缩预处理，节省上行带宽），时延 10100ms。表2-5 云端机器人对于 5G 网络的需求典型应用上行带宽通信时延应用范围云端机器人调度 通信1Mbps-10Mbps10-100ms机器人端处理机器人语音、视觉、遥 操作协同。云端机器人实时 操控或协作集成 其它视觉应用需 求10Mbps-1Gbps10-100ms通信调度及语音、视觉、遥操作协同 等业务数据实时交互，机器人本体完 成终端传感器预处理（网络需求按移 动速度、预处理方案不同而不同）场景六：5G+远程控制远程控制一

28、直是工业生产中保障人员安全、提升生产效能、实现 多生产单元协助的必要手段。由于远程控制会直接关系生产环节的产 品质量和生产效率，目前工业上大多数远程控制还是基于有线网络。 虽然有线网络稳定，但也限制了生产的灵活性，同时也在一定程度上限制了生产过程的控制范围。 为了达到远程控制的效果，受控者需要在远程感知的基础之上通过通信网络向控制者发送状态信息。控制者根据收到的状态信息进行 分析判断并做出决策，再通过通信网络向受控者发送相应的动作指令。 受控者根据收到的动作指令执行相应的动作，完成远程控制的处理流 程。为了保证控制效果，通信网络时延和可靠性就更加重要。在工业生产中某些环境场合确实不适宜人工作业

29、，比如高温、高空、环境指标差等场合。甚至有的工作人工无法完成，比如工厂内大 件货物或港口集装箱的装卸，都需要远程控制机械来实现。要实现远 程控制，不仅需要足够高清晰度视频提供视觉支持，还需要实时稳定 的网络保证操控的灵敏度和可靠性。这些对现有工业网络和 4G 技术 来说是一个挑战。考虑远程控制的需求，5G网络的优势一方面在于高速率可以满足高清视频回传的要求，另一方面也可以在保证可靠性 的前提下满足远程控制对于时延的要求。表2-6 远程控制对于 5G 网络的需求典型应用通信速率平均时延应用范围图像/视频流上传上行50Mbps（8K）50kbps50Mbps（8K）1Mbps100ms所有数据反馈

30、应用场合场景八：5G+云化 AGV自动导引运输车（AGV），指装备有电磁或光学等自动导引装置， 能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输 车。AGV 不需驾驶员，以可充电之蓄电池为其动力来源，一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为。AGV 的活动区域无需铺设轨道、 支座架等固定装置，因而在自动化物流系统中能充分地体现其自动性 和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。在制造业，多台 AGV 组成柔性生产搬运系统，运行路线可以随着生产工艺流程的调整而及 时调整，大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。对于港口、码头和 机场等密集搬运场所，AGV 被赋予了更为强大的并行化、自动化、

31、 智能化等特性。在一些特殊环境要求的场景，如医药、食品、化工， 甚至危险场所和特种行业，AGV 除了基本的搬运工作外，还自带多 种传感器，可以执行检查、探测、自动识别等工作。所谓云化 AGV，是把 AGV 上位机运行的定位、导航、图像识别 及环境感知等需要复杂计算能力需求的模块上移到 5G 的边缘服务器，以满足 AGV 日益增长的计算需求，而运动控制/紧急避障等实时性要 求更高的模块仍然保留在 AGV 本体以满足安全性等要求。这相当于 在云端为 AGV 增加了一个大脑，除 AGV 原有的复杂计算以外，各种各样的 AI 能力扩展成为可能。实现云化 AGV 大规模密集部署、大范围无缝切换以及应用拓

32、展， 对 5G 网络提出了相关需求：即满足通信调度及业务数据实时交互需 求，以及集成其它视觉应用的通信需求。云化 AGV 系统包括室内及 室外应用场景，室外覆盖范围约 2km；满足工业高可用指标 99.999%， 通信时延小于 100ms。目前的双目视觉 AGV，网络需求为上行带宽 144Mbps（如果 AGV 端视觉预处理，上行带宽要求不高），时延3040ms。未来 AGV 安装 610 多摄像头（视觉导航、视觉检查等多种功能），移动速度提升到 23m/s，网络上行带宽需求小于 1Gbps（随 着低时延的视频压缩和解压技术成熟，可以在 AGV 端实现视频压缩 预处理，节省上行带宽），时延约为

33、 20ms。表2-8 云化 AGV 对于 5G 网络的需求典型应用上行带宽通信时延应用范围云化AGV调度通 信1Mbps100msAGV 调度通信、状态管理等。室外覆 盖范围 2km。云化AGV实时通 信需求（SLAM）1Mbps-200Mbps20-40ms通信调度及业务数据实时交互（网络 需求按移动速度、终端传感器预处理 方案不同而不同）云化AGV集成其 它视觉应用需求10Mbps-1Gbps10-100msAGV 集成其它应用通信（与终端传感 器、应用密切相关）网络方案2.4.1概述5G网络具备三类应用场景:增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）、高可靠低时延通信（uR

34、LLC）。其中，eMBB 场景,可支撑工业互联网逐渐兴起的大流量低时延、高可靠性业务。5G 网络架构灵活开放，通过边缘计算等与工业应用紧密结合，并保证数据安全性和降低时延。5G网络支持网络切片，可以为工业用户提供高可靠性的资源保障。5G 为工业互联网提供更可靠、更开放、按需定制的网络。满足工业互联网应用需求。2.4.2. 边缘计算1、系统架构多接入边缘计算（MEC）是将多种接入形式的部分功能、内容和应用一同部署到靠近接入侧的网络边缘，通过靠近用户处理业务，配合内容、应用与网络的协同，提供低时延且安全可靠的服务，达成极 致用户体验。在 5G 服务工业互联网领域，边缘计算在基本业务实现、业务安 全

35、保障、商业模式支撑等方面都具备价值。从业务实现角度看，核心网用户面功能下沉到边缘部署，可降低网络时延，支撑低时延高可靠业务。时延需要在 空口、传输、应用服务等多环节实现端到端保障，引入 MEC 后业务 可以直接部署在离基站较近的位置，有助于端到端低时延的实现。MEC支持无线网络能力开放和运营能力开放，通过公开 API 的方式为运 行在开放平台上的第三方应用提供无线网络信息、位置信息、业务使 能控制等多种服务，实现电信行业和垂直行业的快速深度业务融合和 创新，为移动视频加速业务、AR/VR 低时延业务、企业专网应用、需 要实时响应的 AI 视频分析业务等提供支持。从业务安全角度看，核心网用户面下

36、沉到企业园区，实现企业业务数据不出工厂，可为企业提供更高的安全保障。从商业角度看，MEC可以节省传输资源，尤其针对视频类存在 大量数据传输需求的应用，数据能够实现在园区内的本地存储和运算， 节省边缘到核心网和 Internet 的传输资源开销和商业成本。TOFLBSRNIS公网Internet公网用户面数据本地分流用户面数据终端基站核心网/路由器MEC边缘云业务平台分流模块第三方公有云本地网络平台通用功能图 2-2 边缘计算网络架构2、基于边缘云的联通产品基于5G、物联网、边缘计算、云计算、大数据、人工智能等技术，打造符合中国联通特点的厂区侧、工业园区侧的5G工业制造企业边缘云，以工业制造全流

37、程数字化为需求场景，满足工业企业数字化、智能化升级的需求。支持工业企业高带宽、海量的无线设备连接、低时延计算、高数据安全等能力，实现计算边缘化、应用本地化、数据的安全化。工业制造边缘云云服务和PaaS平台为核心，通过提供PaaS平台提供业务能力，通过边缘云汇聚工业应用，实现AR/VR、车间看板、预测性维护、机器视觉、动态智能排产等各类应用场景。相较于纯云端平台系统，具备低时延、大带宽、高可靠、高安全的特性；相较于位于现场的工业网关、工控机等边缘设备具备更强算力，更灵活的应用部署能力，承载更多连接、提供更多样PaaS、SaaS服务能力。2.4.3. 切片网络架构切片是一种按需组网的技术， 独立组

38、网（SA）架构下将一张物理网络虚拟出多个不同特性的逻辑子网络，可满足不同场景的差异化需求。基于5G SA架构，采用虚拟化和软件定义网络技术，可在一张5G的物理网络基础上切分出多个虚拟的端到端网络，支持各种类型服务的不同特征需求，切片间的彼此隔离增强了网络安全性，一个网络切片将构成一个端到端的逻辑网络，按切片需求方的需求灵活地提供一种或多种网络服务。图 2-3 切片网络架构5G 的网络切片关键特征包括：按需部署、端到端 SLA保障、按需隔离、运维自动化等。5G E2E网络切片由无线、承载网及核心网三部分共同配合完成，网络切片管理与运营架构如下：图2-4网络切片管理与运营架构2.4.4. 5G专网

39、为了简单起见，将3GPP所定义的网元进行抽象，详见附录2.4.4.1独立专网场景在这个场景中，专网是一个独立的网络。如图所示，专网通过防火墙连接到公众网。类似一个小的运营商网络，可以与一个或多个公用网络运营商签订漫游协议，这种方案由于政策限制等原因，不推荐。公共网络公共网络服务企业应用可选连接本地链路图2-5 独立专网2.4.4.2共享无线接入网在这些场景中，专网具有独立的核心网，专网和公共网络共享无线接入网络，基站采用双上联方式，接入公共网络和专网的核心网，公共网络流量被传输到公共网络，专网的工业应用流量接入专网核心网和应用系统。公共网络公共网络服务企业应用本地链路图2-6 共享无线网共享无

40、线接入网和核心网控制面在这些场景中，专网具有独立的核心网用户面（即MEC下沉到园区），控制面使用公众网络的资源，专网和公共网络共享无线接入网络。还可以通过APN来区分公众流量和专网流量，还可以通过网络切片来实现，即创建逻辑独立的网络。通过使用不同的网络片标识符，实现公共网络和私有网络的隔离。公共网络公共网络服务本地链路企业应用图2-7 共享无线网和控制面网络切片方式在这种情况下，不需要建设专网物理网元，通过公众网络虚拟化功能也就是网络切片功能满足的企业用户的专用网络资源保障。公共网络公共网络服务企业应用图2-8网络切片方式平台系统模块1、平台集成在靠近数据源头的网络边缘节点上，通过融合计算、存

41、储与控制等功能，实现数据的边缘处理、分析与过滤，以满足工业生产现场实时连接、实时控制、实时分析、安全隐私等需求。以云专线、云主机、云存储、云组网、云专线、云灾备、云联网、联通云盾等优势产品为依托，充分发挥云网一体能力优势，整合“资源池”龙头企业能力和云服务商应用，在沃云品牌统领下，融合沃云、阿里云、腾讯云等，为工业企业提供优质的上云用云服务。通过云与边缘计算的结合，云与AI的结合，云与网络的结合，实现企业内外部信息集成以及产业价值链的信息集成。2、应用服务将数据汇聚起来，上传到云计算平台进行分析处理，基于成熟的、经验证的技术以及大数据平台来支撑关于数据的数据建模、数据抽取ETL、查询与计算。建

42、设全产业链大数据生态体系，为工业企业提供全方位的大数据业务服务。可以在平台上集成多种应用，包括资产管理、设备跟踪、故障预测、能源管理、经营分析等创新应用。业务应用呈现多样化，可以针对不同业务的安全需求提供灵活的安全服务能力，提供统一灵活的认证、授权、审计等安全服务能力。终端方案关于5G基带芯片与5G模组基带芯片是用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码，目前5G芯片厂商主要有华为、高通、紫光、因特尔、三星及联发科。图2-9 各厂家5G基带芯片示意图5G无线蜂窝通信模组(以下简称5G模组)是在电路板上集成基带芯片、存储器、功放器件，并提供标准的接口功能模块，并能使各种终端都可以借

43、助无线模块实现通信功能。 5G模组的功能是承载端到端、端到后台的服务器数据交互，是用户数据传输通道，是5G终端的核心组件之一。图2-10芯片与模组在产品生产过程中的位置示意图主流模组厂商主要有广和通、移远、日海（芯讯通）技、华为、美格、中兴、仁宝、闻泰科等。图2-11 各厂家5G模组示意图目前5G模组仍未成熟在5G模组成熟前，如需使用行业终端接入5G应用，需要通过采用中国联通5G CPE、中国联通“先锋者一号”或者5G手机实现5G接入。数据类终端1、5G CPE5G CPE终端可以通过WiFi和以太网线接入终端，并通过放入CPE的5G无线卡接入5G基站。 图2-12 各类5G CPE 2、中国

44、联通“先锋者1号”“先锋者1号”是中国联通推出的首款自主品牌5G数据类终端；针对当前5G终端产品性能、体积、功耗不能兼顾的现状，中国联通定制开发出具备优异通信性能、简约的外观设计、更低的实测功耗这样一款数据终端产品。该数据终端能够提供5G接入能力，对外提供USB3.1和网络接口，支持移动电源扩展，方便简捷地对接行业终端，快速赋能5G行业应用。目前，该数据终端已经在安防、新媒体、电力巡检、远程医疗、智慧城市等领域得到了很好的应用。 图2-13 中国联通“先锋者1号”终端 型号XFZ01操作系统Linux操作系统平台SM8150+SDX50M频段EN-DC组合； 5G：n78； 4G：B1/B3/

45、B8速率DL: 1.89Gbps ； UL: 152Mbps天线1T4R接口USB 3.1 type C； RJ45（1000Mbps）； SIM/eSIM供电USB3.1(5V/3A)；DC470（12V/1.5A）外形尺寸125mmX85mmX25mm重量225g275g工作温湿度-20+55，10%90%行业终端网络摄像头、VR/AR等5G eMBB新终端将推出； 各形态终端赋能行业，满足行业定制化需求，提供场景解决方案图2-14 行业终端 方案优势5G网络具有高带宽、低时延、海量连接，移动性强，安全、稳定可伸缩、易于部署等优势，使之在工厂内部比其他网络连接形式具备优势。5G网络借助ME

46、C技术使得工厂数据可以不出园区，保证数据的安全性，开放网络能力使之与工业应用相结合。网络切片技术使得工业应用网络资源得以保障，满足高性能工业应用的需求。5G网络的规模商用也可以带动芯片、模组的价格下降，各种工业级终端的开发，避免工业领域多种无线网络并存，终端制式不统一的弊端。5G网络的广域网特性还可以满足产业集群、产业链的跨地域业务需求，推动产业上云的发展。成功案例案例 1：5G+家电制造-格力电器5G+家电制造的应用背景及需求 随着竞争的加剧以及人们对美好生活的向往，家电制造业在面临较大用工成本压力的同时，也面临越来越多的用户定制化等新需求。 家电制造工厂涉及的生产流程较多且监管复杂，亟需通

47、过工厂智能化 来提升生产效率并增强行业竞争力。随着 5G 网络的部署，可以有力 促进工厂的智能化、网络化、数字化，进而为相关企业带来更好的技 术和产品。格力作为家电制造行业的龙头企业，其在工厂智能化方面开展了相关探索，并基于 5G网络打造了一个 5G家电制造智能园区，验证了一批典型应用场景。5G+家电制造案例的解决方案格力电器珠海总部内网建设5G工业互联网，并在超过十种应用场景进行验证测试，具体包括：在生产物流管理、AI视觉检测、云化机器人、生产调度管理这几个领域展开了5G+工业应用的探索。物流叉车视频远程回传，满足快速生产物流调度需求，后台分析产线情况，下发运动指令至AGV，更有效灵活；工业

48、相机采集影像数据并通过满足超大带宽的5G技术上传云端，通过人工智能技术处理分析数据，图像特征提取，并进行反馈控制；借助5G网络在线或远程对工业机器人做配置信息变更并进行交互操作，并结合云计算的超级计算能力进行自主学习和精确判断；生产线上实时监控分析员工和设备的行动侦测，巡检路线与设备协同，在高危区域预警，便于故障排查管理，和紧急情况介入。生产的各个环节通过网络联动，从而实现智能生产与调度管理高效协同。5G+家电制造的应用效果结合5G网络对格力园区进行升级改造后，整体网络速率、时延、带宽均有较大提升，同时诸多痛点问题得到解决。（1）无线网络替代传统的有线视频回传，有效解决厂区光纤及带宽资源不足而

49、造成的业务回传难题，化解了部分地区管道施工成本高、周期长、铺线难、后期维护困难等痛点，规避了常规光缆连接易受周边环境影响的缺陷，美化生产环境。同时减少了现场维护工作量，提高可靠性。（2）生产、仓储、物流等诸多环节的生产数据和设备数据需要实时监控、跟踪、安全防范等。这些工业现场的数据量非常大，也存在大量无价值数据，利用边缘计算技术对采集到的数据进行过滤、预处理等，有效地缓解了数据传输、计算的压力。（3）基于5G网络架构进行调整，引入MEC组网方案，将数据面核心网和业务应用下沉到网络边缘，降低了核心网的带宽压力，同时有效地满足了现场指挥业务对超低时延的需求。（4）通过在边缘云中部署AI功能，通过自

50、动进行监控视频的分析、识别和告警处理，大大提升了监管效率，节约了资源投入。案例 2：5G+智慧钢厂-湛江钢铁5G+智慧钢厂的应用背景和需求传统钢铁行业给大家的印象是：劳动密集型行业、工作环境危险、恶劣，高能耗、高污染、高排放。现代化钢铁企业对于提高劳动生产率、安全生产和人文关怀、提质降耗、环境友好等方面提出了很高的要求，对于智慧制造需求十分迫切。5G将赋能智慧制造，解决行业的痛点。5G+智慧钢厂案例的解决方案（1）钢铁厂生产线数据采集：完成了炼钢厂风机数据自动采集功能。（2）钢铁厂生产设备远程控制：对危险和恶劣环境下的设备进行远程操作，实现了上海湛江两基地联动远程操作机器人等。（3）车间智能巡

51、检钢铁厂区内高危区域较多，生产环境存在高温、噪音等不利人体健康因素，为了安全生产，计划通过机器人进行巡检，目前已完成焦炉四大车5G网络覆盖。（4）工业AR辅助已完成宝化区域上海专家远程支持湛江现场维护等操作。（5）5G建设方案已完成湛江钢铁5G全覆盖，MEC下沉到湛江钢铁园区，并与宝钢内网打通。计划在园区新建SA核心网，并进行网络切片部署。案例 3：5G+智慧港口-青岛港青岛港的应用背景及需求 青岛港是目前世界上较大的综合性港口之一，其吞吐量居世界第七位，货物吞吐运输需求日益变大，这对港口的货物装卸能力与装卸 效率提出了更高的要求。一直以来青岛港的岸边作业设备依靠工人的 现场操作，但是作业环境

52、复杂、作业效率较低且人工成本高，同时有 一定的安全隐患。解决这一问题的有效方法是将传统的人工操作方式 转换成远程控制方式。青岛港网络连接方式是以有线形式的光纤网络 连接为主，而部署光纤实现通讯需要对岸桥吊车设备进行改造，这样 的网络部署结构复杂且费用高。即便建成，在后续日常作业过程中损 耗较大导致维护成本升高。面对这些问题，现有的 4G、WIFI、特定 频段专网等无线网络均无法满足，而 5G 的大带宽、低时延、高可靠 的特性恰好能良好满足港口中远程控制信号的传输、高清视频的辅助 控制以及全港区复杂环境监控等场景的网络性能需求，。青岛港应用案例解决方案以 5G 网络为基础，结合物联网、移动边缘计

53、算、人工智能等技 术的创新应用，青岛港引入了远程控制、无人驾驶、智能物流等场景 来构建 5G 智慧港口。1）在远程控制方面，利用 5G 的无线传输方式取代了原有主控 PLC 到起吊设备 PLC 之间的有线通信方式，通过 5G 工业控制网关 实现与原有工业控制协议的适配。5G 网络特性满足了 PLC 控制信号 超低时延要求以及高清视频回传的带宽要求。同时为了进一步保障控 制信号与高清视频回传的实时性，在青岛港港区内部署了 MEC 边缘云，MEC边缘云的分流处理有两方面优势：一方面减少了数据从终 端传输到核心网的传输路径，降低了时延；另一方面也保证了港口数 据的封闭及安全。2）在港区的交通运输方面

54、，通过 5G 与 MEC 的结合开发了远程 辅助驾驶系统，从而实现了对网联车进行远程辅助驾驶和监控。该系 统的驾驶服务部分部署在边缘云上，当驾驶端和车辆端距离较近时， 可通过 MEC 进一步降低操控和数据传输时延，以提升远程辅助驾驶 的效率。此外，针对无人驾驶车辆感知成本高以及感知盲区的问题， 在路边部署感知设备，实时感知路况和道路信息等，利用 5G/V2X 技 术实现感知信息共享，从而辅助车辆实现决策和控制等功能。这样一 来增加了感知范围，降低了感知成本，丰富了感知信息，实现了 5G 与智能交通系统的深度融合。青岛港的应用效果青岛港案例不仅充分利用了 5G 大带宽、低时延、高可靠性的特点，还

55、验证了 5G 在智慧港口的建设应用。通过 5G 无线网络的连接 与控制，实现了作业现场的无人化操作，提升了操作的灵活性和可靠 性，节省了 70%的人力资源，改善了工人的作业环境，综合看来，港 口的作业效率显著提高。5G 与工业互联网新技术的结合使得港口业 务更加的多元化、高效化和智能化。青岛港案例的验证与试运行，必将有效推动我国港口向机械设备 自动化、物流调度智能化以及信息数据可视化的智慧港口方向发展。案例 4：5G+智慧工厂-中国商飞5G+智慧工厂的应用示范场景与效果：基于5G的全连接工厂：全连接工厂实现了现场生产资源的 精细化实时管控，实现现场生产高 度透明不产品全生命周期的可追溯；基于5

56、G的AGV应用：让AGV接收任务，反馈数据变得更高效迅捷。通讯更可靠：5G的eLTE技术使控制信号丌受其他信号干扰。运行更安全：及时获取暂停或停止等信号，停止距离有效缩短。基于5G+MEC的AR应用：计算能力放在云端：可极大的扩展计算能力，渲染能力，丰富AR眼 镜应用场景；移动性好，提升体验：速度和时延都能满足高刷新率和高分辨率要求。基于5G的机器视觉表面检测：高可靠计算能力：将视觉系统不云端通过5G技术连接，实现自动化检测：通过高速网络实现系统联动 ；极大提高效率：无需安排人工检测，提高数倍工作效率 ；降低成本：利用云的强计算能力以及5G的低时延，可以将问题 出现到发现再到停机的时间降到最低。双目摄影测量实时检测系统：高可靠计算能力：利用云端的计算服务为检测服务，解决了计算瓶颈， 特别是应用在大型产品检测场景；实现自动化检测：通过高速网络实现系统联动；极大提高效率：原一天的完成的工作，现只需1020分钟；降低成本：提高了设备利用率，减少了与业人员依赖。案例 5：5G+电子制造-中兴长沙工厂5G+电子制造的应用背景和需求 电子制造是典型离散生产模式的行业，柔性化、自动化、智能化生产是增强企业竞争优势、提高生产效率的必然选择。中兴通讯长沙 工厂是工信部智能制造示范基地，主要生产机顶盒、客户终端设备（CPE）