IEC PAS 635952025 工业网络-5G通信技术-一般考虑标准立项发展报告

工业网络-5G通信技术-一般考虑标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Industrialnetworks–5Gcommunicationtechnology–Generalconsiderations摘要随着第五代移动通信技术（5G）在全球范围内的规模化商用部署，工业领域对高可靠、低时延、大连接无线通信的需求日益迫切。工业网络与5G技术的深度融合，已成为推动制造业数字化转型、实现工业互联网战略目标的核心技术路径之一。本标准立项发展报告基于IECPAS63595:2025《工业网络-5G通信技术-一般考虑》国际标准的发布，系统分析了该标准的立项背景、编制依据、核心技术内容及其对工业网络体系演进的重要影响。报告从工业无线通信技术的发展现状出发，深入探讨了5G技术应用于工业场景所面临的关键技术挑战，包括确定性时延保障、高可靠传输机制、网络切片支撑、与既有工业以太网协议的互操作等方面。同时，报告对该标准的主要技术框架、术语定义、应用场景分类以及系统设计要求进行了全面解析，并结合国内外标准化工作进展，对该标准在智能制造、流程工业、能源电力等典型行业中的推广应用前景进行了前瞻性研判。报告认为，IECPAS63595:2025作为国际电工委员会在工业5G融合领域发布的重要标准文件，为工业网络与5G技术的深度融合提供了统一的技术参考框架，填补了该领域国际标准空白，对推动全球工业网络基础设施演进升级具有重要的指导意义和引领作用。关键词：工业网络；5G通信；数字化转型；确定性网络；工业互联网；国际标准；网络切片Keywords:Industrialnetworks;5Gcommunication;Digitaltransformation;Deterministicnetworking;IndustrialInternet;Internationalstandards;Networkslicing1引言1.1立项背景工业网络作为智能制造的关键基础设施，经历了从现场总线到工业以太网、再到工业无线网络的技术演进历程。近年来，以5G为代表的蜂窝移动通信技术凭借其高速率、低时延、广覆盖、大连接等技术优势，为工业网络的无线化、柔性化、智能化改造提供了全新的技术选择。国际电信联盟（ITU）定义的5G三大应用场景——增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（URLLC）和大规模机器类通信（mMTC），与工业应用的核心需求高度契合，使得5G成为构建下一代工业无线网络的首选技术方案。然而，5G技术源于公众移动通信领域，其在工业场景中的应用面临诸多特殊挑战。工业环境的复杂性、业务类型的多样性、对确定性通信的严格要求，以及与传统工业网络协议的兼容性问题，均需要通过标准化手段加以系统解决。在此背景下，国际电工委员会（IEC）工业过程测量、控制和自动化技术委员会（IEC/TC65）启动了工业网络与5G通信技术融合的标准研制工作，并于2025年9月正式发布了IECPAS63595:2025。1.2标准基本信息-标准编号：IECPAS63595:2025-标准名称：工业网络-5G通信技术-一般考虑-英文名称：Industrialnetworks-5Gcommunicationtechnology-Generalconsiderations-发布日期：2025年9月10日-发布机构：国际电工委员会（IEC）-标准状态：现行-国别：国际组织-语言：英语-分类号：电信综合1.3标准定位与意义IECPAS63595:2025是IEC在工业5G融合领域发布的首个顶层设计类标准文件，其定位为“一般考虑”（Generalconsiderations），旨在为后续一系列细分领域标准（包括具体应用场景、系统架构、安全要求、测试方法等）的研制提供纲领性指导。该标准填补了工业网络与5G通信融合领域国际标准体系的空白，是衔接3GPP5G国际标准与IEC工业自动化标准体系的关键桥梁，对全球工业数字化转型具有深远影响。2标准化需求分析2.1工业无线通信技术发展现状工业无线通信技术经历了多个发展阶段。早期的工业无线标准如ISA100.11a、WirelessHART等，主要面向过程工业中的监测应用，数据传输速率较低、时延较大，难以满足高性能运动控制和实时闭环控制的需求。随后出现的WIA-PA、WIA-FA等国内标准在可靠性方面有所提升，但受限于频谱资源和协议设计的固有约束，其规模化应用仍面临瓶颈。进入5G时代，具备原生URLLC能力的5G网络为工业无线通信带来了质的飞跃。3GPP从R15版本开始引入URLLC技术特性，在R16版本中进一步增强，通过mini-slot调度、重复传输、多连接等技术手段，将端到端时延降低至毫秒级，通信可靠性达到99.999%以上。TSNover5G等技术的成熟，进一步打通了5G与确定性工业网络之间的技术壁垒。2.2工业应用的无线通信需求不同类型工业应用对无线通信的需求差异显著。根据IECPAS63595:2025对工业应用场景的系统梳理，工业应用对无线通信的需求可归纳为以下三个类别：（1）运动控制类应用。包括印刷机械、包装机械、机床、机器人和电子制造设备中的运动控制，通常要求循环时间在0.5至10毫秒之间，通信周期为0.1至10毫秒，端到端时延为0.5至10毫秒，单个控制器支持多达100至200个从站设备，传输数据单元大小为20至200字节。（2）控制类应用。包括PLC与I/O设备之间的周期性和非周期性通信，通常要求循环时间在1至100毫秒之间，控制的设备数量为10至1000个，特别是对于高速控制设备（如半导体工厂中的设备），通信周期需达到1至10毫秒之间，端到端时延需小于10毫秒，服务区域范围为100至10000平方米。（3）监测和信息类应用。包括状态监测、预测性维护、视频监控等，通常对时延要求相对宽松，但对上行带宽和大规模连接有较高需求。2.3现有标准化工作的不足尽管3GPP在5G标准制定方面已取得了系统性成果，但从工业应用视角来看，现有标准仍存在以下明显不足：第一，标准与工业应用之间的“语义鸿沟”问题。3GPP标准以电信技术语系为基础进行定义，工业用户和自动化设备制造商难以直接将其映射到具体的工业应用需求和技术指标上。第二，缺乏工业场景的系统性分类指导。现有5G标准未从工业维度对不同类型的应用场景进行全面分类，导致工业用户在技术选型和方案设计时缺乏依据。第三，与既有工业网络标准的衔接不足。如何在保留现有工业以太网（如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT）投资的前提下引入5G技术，是工业界高度关注的实际问题，而此前国际标准领域缺乏系统性的指导文件。第四，IEC工业自动化标准体系内部尚属空白。IEC/TC65在工业无线领域的标准布局侧重于短距离无线通信，而对广域蜂窝通信技术的标准化工作尚缺乏顶层设计。IECPAS63595:2025的发布正是为系统性地解决上述问题而作出的标准化战略布局。3标准主要内容3.1标准范围与定位IECPAS63595:2025作为IEC63595系列标准的开篇之作，其核心定位在于提供工业网络与5G通信技术融合的通用性、基础性指导。该标准明确界定自身不涉及具体技术实现细节，而是关注于“在工业通信网络中使用5G通信技术的一般性考虑”，为后续具体技术标准的研制奠定概念基础和框架指引。3.2术语定义该标准系统性地定义了工业5G领域的核心术语，包括：工业网络（industrialnetwork）、5G通信技术（5Gcommunicationtechnology）、可靠性（reliability）、可用性（availability）、可维护性（maintainability）、确定性通信（deterministiccommunication）、网络切片（networkslicing）、时间敏感网络（time-sensitivenetworking）等。术语定义的统一性为后续各分册标准的研制和行业应用推广提供了共同的语言基础。3.3工业4G/5G通信技术的应用分类标准在技术内容上的核心贡献之一，是以工业应用需求为导向，构建了一套系统性的工业4G/5G应用分类体系。该体系将工业应用按照自动化层级结构和功能特征进行了层次化分类，具体包括以下维度：第一维度：按应用类别分类。划分为运动控制应用（MotionControlApplications）、控制应用（ControlApplications）和监测与信息应用（MonitoringandInformationApplications）三大类别。运动控制应用处于分类框架的第一层级，监测应用位于顶部层级，而控制应用居于二者之间。第二维度：按功能层级分类。将工业通信的应用场景分为传感器/执行器层级、控制器层级、单元层级、站点管理层级和企业管理层级，使5G技术指标与各层级的通信需求建立映射关系。第三维度：按通信拓扑分类。区分端到端直接通信、端到端经由网络处理器中转的通信以及多设备互连通信等不同拓扑结构。3.4工业4G/5G通信技术要求鉴于工业环境的复杂性和多样性，该标准对4G/5G通信技术在工业应用中的部署提出了系统性的技术要求，其内容框架涵盖了技术指标、可靠性、同步、频谱与覆盖、网络管理等多个维度。（1）基本通信性能指标。标准详细定义了带宽、时延、抖动、丢包率、同步精度等关键性能指标的参考值和应用边界条件。不同的工业应用场景需要不同的通信配置，标准鼓励用户根据特定应用需求定义差异化的性能指标。（2）可靠性要求。针对工业应用的高可靠性需求，标准阐述了通过冗余机制、动态切换、链路自适应等技术手段来提升通信系统整体可靠性的方法论，同时覆盖了通信系统在异常情况下的可维护性和可恢复性要求。（3）时间同步要求。标准关注无线工业通信系统中精确时间同步的重要性和实现途径，包括同步精度与时钟模型的技术要求。（4）频谱与覆盖规划。标准强调了频谱资源的可用性分析以及无线覆盖规划中的工业环境特征考量，包括工业现场的电磁环境、建筑物结构对无线电波传播的影响分析。（5）服务质量（QoS）保障。标准对端到端时延保障、优先级调度机制、资源预留策略等QoS保障技术提出了框架性要求。（6）网络管理与安全。包括网络配置管理、故障管理、性能管理以及安全隔离、接入认证、数据加密等安全能力要求。3.5系统设计的一般考虑从工程设计实践的角度出发，标准还提出了工业5G系统设计应遵循的一般原则和设计流程指引。在技术选型层面，标准建议根据具体应用场景需求，合理选择和组合5G网络架构模式（如公网部署、园区专网部署、混合部署等），并评估不同模式在性能、成本、安全和管理方面的权衡。在系统集成层面，标准对5G网络与既有工业网络（如现场总线、工业以太网）的协同设计提出了指导性建议。4标准编制单位4.1国际电工委员会简介国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，简称IEC）成立于1906年，是制定和发布国际电工电子标准的非政府性国际组织，总部设在瑞士日内瓦。IEC是联合国经济及社会理事会的咨询机构，与ISO（国际标准化组织）、ITU（国际电信联盟）并称为国际三大标准化组织。截至目前，IEC拥有超过170个成员国，其标准覆盖电工技术、电子技术、信息技术、通信技术等广泛领域，对全球电气电子产品的贸易、认证和技术交流发挥着基础性作用。4.2IEC/TC65工作范围与组织架构IECPAS63595:2025由IEC/TC65（工业过程测量、控制和自动化技术委员会）负责制定。IEC/TC65是IEC下设的负责工业自动化领域标准化的核心技术委员会，其工作范围涵盖工业过程测量、控制和自动化系统相关的标准化工作，包括传感器、执行器、工业通信网络、系统集成、功能安全、信息安全等方向。IEC/TC65下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其中SC65A（系统方面）、SC65B（测量和控制设备）、SC65C（工业网络）等分委会在各自领域积极开展标准化活动。IECPAS63595:2025的制定工作主要由SC65C承担，该分委会长期致力于工业通信网络领域国际标准的研制，在工业以太网、功能安全通信、无线通信技术等方面积累了深厚的技术基础和丰富的标准化经验。4.3标准编制过程中的国际合作IECPAS63595:2025的编制工作充分体现了国际标准制定的开放性和合作性。在标准研制过程中，来自德国、中国、日本、美国、韩国等主要工业国家的标准化专家积极参与，各国在5G技术研发、工业网络应用、标准体系建设等方面的技术积累和经验为标准的形成提供了重要支撑。这一国际合作机制确保了标准既吸收了全球领先的5G技术成果，又充分考虑了不同国家和地区在工业基础、技术发展水平和应用需求方面的差异性。5标准实施意义与推广应用5.1对制造业数字化转型的推动作用工业5G技术的规模化应用是制造业数字化转型的关键使能技术之一。IECPAS63595:2025的发布为制造业企业规划和部署5G工业网络提供了统一的技术参考框架，有助于降低技术选型和方案设计的不确定性。通过该标准的指导，企业可以更加清晰地了解5G技术在自身业务场景中的适用性和预期效果，从而加速5G在智能工厂、数字孪生、预测性维护等应用场景中的落地实施。5.2对工业网络技术演进的引领作用该标准从IEC工业自动化视角出发，构建了工业5G融合的标准框架，为后续一系列细分领域标准（系统架构、功能安全、性能测试、信息安全等）的研制提供了顶层指引。标准的发布实施将有力推动工业网络从有线为主向有线无线融合的方向演进，促进工业通信基础设施的整体升级。5.3行业应用前景智能制造领域：5G技术可为柔性生产线提供灵活、可重构的无线通信能力，支持AGV（自动导引车）调度、AR辅助装配、机器视觉质检等创新应用，是未来智能工厂信息基础设施的重要组成部分。流程工业领域：在化工、冶金、电力等行业中，5G技术可用于支持无线仪表、远程巡检、危险区域监控等应用，从而有效提升生产安全水平。能源电力领域：面向智能电网、新能源场站等场景，5G技术可支撑配电自动化、分布式能源调控、用电信息采集等业务，助力构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。6结论与展望IECPAS63595:2025作为国际电工委员会在工业网络与5G通信融合领域发布的首个顶层设计类标准，系统性地构建了涵盖术语定义、应用分类、技术要求与设计指引在内的基础性框架，填补了该领域的国际标准空白，具有里程碑式的意义。该标准将为工业5G技术的规范化应用提供基准指导，推动5G通信技术在工业领域实现从“可用”到“好用”的跨越。展望未来，随着5G-Advanced和6G技术的持续演进，工业网络与公众通信网络的融合将进一步深化。IEC/TC65将依托IECPAS63595:2025所建立的标准化框架，逐步推进工业5G系统架构、确定性通信、功能安全、端到端信息安全、互操作性测试等后续标准的研制工作。同时，该系列标准与3GPP、ITU-T、ISO/IECJTC1等国际标准化组织相关标准间的协调互认也将持续推进，共同为构建万物互联的智能世界奠定坚实的技术标准基础。参考文献[1]I