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文档简介
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团体标准
T/XXXXXXX—XXXX
5G+工业互联网适配增强技术要求
5G+industrialInternet—Technicalrequirementsforadaptationenhancement
征求意见稿
完成时间:2025.9.20
在提交反馈意见时,请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。
XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施
中国和平利用军工技术协会发布
T/XXXXXXX—XXXX
5G+工业互联网适配增强技术要求
1范围
本文件规定了5G+工业互联网适配增强技术的5G无线接入网基本功能要求、5G适配增强功能要求、
与其他协议对接要求以及标准更新与维护等内容。
本文件适用于5G+工业互联网终端适配增强技术的规划、设计和部署等工作。
注:本文件以规范5G无线接入网基本功能要求为主,当增强型能力必须端到端支持才能获得时,对相关端侧(如核
心网、传输网、终端等)涉及的能力要求也在本标准中进行了体现。
2规范性引用文件
GB/T42021工业互联网总体网络架构
YD/T0532—20225G数字蜂窝移动通信网毫米波基站设备技术要求(第一阶段)
YD/T3929—20245G数字蜂窝移动通信网6GHz以下频段基站设备技术要求(第一阶段)
YD/T4492—2023工业互联网时间敏感网络技术要求
IEEE1588v2网络测量和控制系统的精密时钟同步协议
ITU-TG.8272.1增强型主参考时钟的计时特性
ITU-TG.8273.2用于网络全定时支持的电信边界时钟和电信时间同步时钟的定时特性
3术语和定义
GB/T42021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
工业互联网industrialInternet
新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态,通过对人、机、
物、系统等的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系。
[来源:GB/T42021—2022,3.1]
3.2
第五代移动通信技术(5G)fifthgenerationmobilecommunicationtechnology(5G)
新一代移动通信技术,具备高带宽、低延迟和大规模连接等特点。
3.3
载波聚合(CA)carrieraggregation(CA)
终端聚合多个成员载波进行数据传输,提升传输速率和增强覆盖的5G通信技术。
3.4
补充上行链路(SUL)supplementaryuplink(SUL)
在同一小区内配置的用于补充和提升上行能力的额外上行载波。
3.5
5G高精度时间同步5guplinkenhancement
通过使用具有高精度的时间参考源,在5G通信网络中实现设备之间时钟的同步。
注:这一技术基于高精度的时钟源和网络时延估计算法,通过时间同步协议将设备的时钟进行同步,从而提供高精
度的时间信息。
3.6
现场总线fieldbus
连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
[来源:GB/T42021,3.7]
3.7
工业以太网协议5ghigh-precisionpositioning
1
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在工业领域中使用的以太网技术协议,它们旨在满足工业环境对高可靠性、实时性和安全性的特殊
要求。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
5G第五代移动通信技术(the5thGenerationofCommunicationTechology)
AMF接入和移动性管理功能(AccessandMobilityManagementFunction)
AOA到达角(AngleofArrival)
CA载波聚合(CarrierAggregation)
CoMP多点协同(Coordinatedmultiplepoint)
DC双连接(DualConnectivity)
E-CID增强的蜂窝小区身份(EnhancedCell-ID)
eMBB增强移动宽带(EnhancedMobileBroadband)
eNB演进型NodeB(EnhancedNodeB)
ePRTC增强型基准主时间(EnhancedPrimaryReferenceTimingClock)
gNB5G无线基站(gNodeB)
GM祖时钟(GrandMaser)
GMLC网关移动位置中心(GatewayMobileLocationCenter)
GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)
HSS归属签约用户服务器(HomeSubscriberServer)
LMF位置管理功能(LocationManagementFunction)
MME移动性管理实体(MobilityManagementEntity)
NRPPaNR定位协议A(NRPositioningProtocolA)
NTP网络时间协议(NetworkTimeProtocol)
LCSClient位置服务客户端(LocationServicesClient)
RRU远程射频单元(PicoRemoteRadioUnit)
PMA物理媒介附属(PhysicalMediaAttachment)
PRS定位参考信号(PositioningReferenceSignal)
PRTC基准主时间(PrimaryReferenceTimeClock)
PTP高精度时间协议(PrecisionTimeProtocol)
RTC实时时钟(RealTimeclock)
SMLC演进的服务移动位置中心(EvolvedServingMobileLocationCenter)
SRS探测参考信号(SoundingReferenceSignal)
SUPI订阅永久标识符(SubscriptionPermanentIdentifier)
SUL补充上行链路(SupplementaryUplink)
TAI国际原子时(InternationalAtomicTime)
T-BC电信级边界时钟(TelecomBoundaryClock)
TDD时分双工(TimeDivisionDuplexing)
UDM统一数据管理(UnifiedDataManagement)
ULSRS-RSRP上行探测参考信号参考信号接收功率(UplinkSoundingReferenceSignalReference
SignalReceivedPower)
UPF用户平面功能(UserPlaneFunction)
URLLC高可靠低时延通信(Ultra-reliableandlow-latencycommunication)
UTC协调世界时(UniversalTimeCoordinated)
UTDOA上行时间差到达(UplinkTimeDifferenceofArrival)
55G无线接入网基本功能要求
5.1物理层基本功能要求
2
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物理层的系统参数(参数集与帧结构)、信道复用、调制、信道编码、交织和加扰、多天线技术、
参考信号、HARQ、资源分配和调度、带宽分段(BWP)、功率控制、PDCCH和下行控制信息、PUCCH和上
行控制信息、同步和广播和随机接入应符合YD/T3929—2024第5章和YD/T0532—2022第5章相关规定。
如果工业有专用频段,则应遵从无线电管理局颁布的频段规定。
5.2层二基本功能要求
层二的MAC层基本功能要求、RLC层基本功能要求、PDCP层基本功能要求和SDAP层基本功能要求应符
合YD/T3929—2024第6章的相关规定。
5.3RRC层基本功能要求
RRC层的RRC层功能、系统信息提供、移动性管理、测量功能和无线承载与QoS功能应符合YD/T3929
—2024第7章的相关规定。
65G适配增强功能要求
6.1上行容量增强
6.1.1业务需求
5G上行容量增强技术在工业互联网的远程设备操控、高清视频监控与分析、数据采集与上传、协同
作业与调度以及AR/VR辅助作业等多个业务场景中均有显著需求。
6.1.2规划要求
规划要求应符合下列要求:
a)支持根据行业的单终端上行速率和终端分布密度需求,确定上行容量需求;
b)支持根据上行容量需求,结合无线频率规划和无线设备选型,合理选择5G网络制式、频率带
宽、天线数量等配置,引入载波聚合、SUL等上行容量增强技术,满足业务需求;
c)充分考虑干扰对上行容量的影响,通过无线规划控制干扰情况,在无法有效控制干扰的情况
下,预留上行业务余量。
d)为避免不同帧结构配置造成的干扰,1D3U帧结构限于信号隔离值高的密闭场景使用,如地下
矿井等。
不同速率对应的上行容量增强技术配置可按表1选择。
表1速率需求与下行容量增强技术选择对应表
上行容量规划要求
需求分类
频率规划要求(Hz)无线设备选型要求单5G终端协同要求
(Mbps)
①TDD2TR/4TR
①TDD20M①NR终端(1T2R)
<25②FDD2TR/4TR
②FDD10M②RedCap终端(1T1R)
③支持RedCap
①TDD2TR/4TR
①TDD40M①NR终端(1T2R)
25-60②FDD2TR/4TR
②FDD20M②RedCap终端
③支持RedCap
①TDD80M①TDD4TR/8TR
60-100NR终端(1T2R)
②FDD35M②FDD4TR
①TDD100M①TDD8TR
100-150NR终端(2T4R)
②FDD40M②FDD4TR
①TDD100M/160M①TDD32TR/64TR
150-250NR终端支持SUMIMO
②FDD40M②FDD8TR
①TDD32TR/64TR
①TDD200M②TDD32TR/64TR+FDD①NR终端支持CA
250-400
②TDD100M+FDD20M4TR②NR终端支持SUL
③支持上行CA/SUL
400-500TDD200M+FDD40MTDD32TR/64TR+FDD8TRNR终端支持SUL
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500-700TDD100M(1D3U帧结构)TDD4TR(1D3U帧结构)NR终端支持1D3U帧结构
6.1.3技术要求
应符合下列技术要求:
a)上行容量增强需求场景下,当需要采用载波聚合技术时,无线基站主设备设备与无线终端的
选型,具备载波聚合功能,并支持相应的载波聚合频段组合;
b)上行容量增强需求场景下,当需要采用SUL和ID3U技术时,无线基站主设备设备与无线终端
的选型,支持SUL、1D3U功能;
c)上行SUL功能要求,符合YD/T3929—2024中9.1.2的相关功能要求;
d)上行载波聚合工作频率和带宽要求,符合YD/T4719—2024中5.1的相关功能要求;
e)上行载波聚合功能要求,符合YD/T4719—2024中5.2的相关功能要求。
6.2下行容量增强
6.2.1业务需求
5G下行容量增强技术可应用于AR/VR、裸眼3D、集中化/云化机器人控制、数字孪生等对下行业务速
率要求较高的需求场景。
6.2.2规划要求
规划要求符合下列要求:
a)应支持根据业务需求,确定终端下行速率要求;
b)应支持根据终端下行速率要求,合理选择5G网络制式、频率带宽、天线数量等组合条件下的
载波聚合、毫米波等下行容量增强技术,不同速率对应的下行容量增强技术配置可按表2选
择;
表2速率需求与下行容量增强技术选择对应表
终端下行速率需求(Mbps)规划要求
峰值实际平均体验下行容量增强技术
基站主设备天线数量要求
(网络制式及频段宽度要求)
①TDD32TR/64TR
①2.6GHz带内两载波聚合(TDD160M)
1500~2400500~800②TDD32TR/64TR+FDD
②3.5GHz+1.8GHz带间两载波聚合(TDD100M+FDD40M)
4TR
①3.5GHz带内两载波聚合(TDD200M)①TDD32TR/64TR
2400~3000800~1000
②2.6GHz+700MHz带间三载波聚合(TDD160M+FDD30M)②TDD32TR/64TR+FDD4TR
①2.6GHz+4.9GHz带间三载波聚合(TDD260M)
②3.5GHz+1.8GHz带间三载波聚合(TDD200M+FDD40M)①TDD32TR/64TR
3000~40001000~1500
③2.6GHz+4.9GHz+700MHz带间三载波聚合(TDD②TDD32TR/64TR+FDD4TR
200M+FDD30M)
4000以上1500以上毫米波(26GHz或39GHz频段带宽400M以上)TDD128TR及以上
c)在满足终端速率需求的基础上,应考虑建设成本因素,宜优先选择网络制式少、聚合频段少、
终端复杂度低、成本低的载波聚合类型;
d)对于连片覆盖区域规划应考虑同频干扰的影响,通过合理控制小区边界、减少同频干扰交叠
区域、高容量相邻小区选用不同频段等技术手段降低干扰、保证容量。
4
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6.2.3技术要求
符合下列技术要求:
a)下行容量增强需求场景下,无线基站主设备设备与无线终端的选型,应具备载波聚合功能,
并支持相应的载波聚合频段组合;
b)下行容量增强需求场景下,无线终端天线数应至少满足2T4R;无线基站应至少支持下行4流
SU-MIMO;
c)下行载波聚合工作频率和带宽要求,应符合YD/T4719—2024中5.1的相关功能要求;
d)下行载波聚合功能要求,应符合YD/T4719—2024中5.2的相关功能要求。
6.3端到端时延
6.3.1业务需求
工业互联网场景对端到端时延的要求因应用场景不同而存在显著差异,可参照表3确定时延需求范
围。
表3工业互联网场景端到端时延需求
场景分类典型场景举例端到端时延要求
运动控制类场景精密运动控制、机器人控制等场景1ms~10ms
高精度工业场景高压配电、智能交通等场景5ms~10ms
过程控制类场景过程自动化、物料传送10ms~100ms
机器安全控制智慧物流、辅助开车/停车20ms~50ms
实时监控与监测类设备状态监测、环境监测50ms~100ms
非实时数据采集与传输水电煤气使用量及状态100ms以上
6.3.2规划要求
规划符合下列要求:
a)为保障工业互联网端到端时延满足业务需求,应综合统筹5G核心网、无线网、传输网、终端
等多层架构与功能进行统筹规划;
b)5G核心网方面,可将核心网用户面功能(UPF)下沉,缩短传输距离;并优化传输路径、减少
传输节点和跳数,降低数据传输和处理时延;
c)5G无线网方面,可利用码资源预留、预调度、微时隙(mini-slot)调度、差异化5QI等方案
进行无线时延优化,极端情况下可利用毫米波降低空口时延;
d)根据不同的端到端时延要求,可按照表4进行方案规划。
表4端到端时延规划要求
端到端时
延需求分核心网规划要求无线网规划要求
类(ms)
>100中心级5GC5QI70/9,NonGBR
100-50地市级UPF5QI7/6,NonGBR+短SR周期调度+目标BLER1%+无切换
50-20UPF下沉到园区PRB资源预留,5QI83/81,GBR+上行预调度+PDCP乱序递交+无切换
①支持URLLC功能:低码率MCS/CQI+PDCP复制+mini-slot+slot聚
合+上行配置授权
<20UPF下沉到现场
②TDD互补(超级时频折叠)
③采用毫米波频段
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6.3.3技术要求
无线基站主设备在低时延方面符合下列要求。
a)PDCP冗余传输:应支持5QI级别配置PDCP的2次冗余传输(duplication)。
b)上行预调度:应支持持续的上行预调度,支持按一定间隔(预调度最小间隔)、一定数据量
大小(预调度数据量)持续的主动给用户分配上行PUSCH资源。上行预调度的调度最小间隔
可配(默认取值1个时隙,最小支持2个符号),调度数据量可配(默认值为80字节)。
c)5QI级别预调度参数配置:应支持为每个5QI独立配置预调度参数,包括预调度模式(下行触
发的上行预调度和持续的上行预调度)、预调度开关、预调度最小间隔、预调度持续时间(仅
下行触发的上行预调度模式下配置)、预调度数据量等。
d)5QI级别DRX参数配置:应支持为每个5QI独立配置DRX参数,包括DRX开关、OnDurationTimer、
Drx-InactivityTimer、Drx-RetransmissionTimer、LongDrx-Cycle、ShortDrx-Cycle、
ShortDrxCycleTimer等。
e)5QI级别SR参数配置:应支持为每个5QI独立配置SR周期。
f)5QI级别UE不活动定时器配置:应支持为每个5QI独立配置UEinactivity-timer。
g)多5QI场景的参数取值原则:当同一终端同时存在多5QI时,对于UE级或逻辑信道组参数,
应支持按照“优先级最高”原则选择相应的5QI参数为终端或逻辑信道组的参数,包括预调
度、SR、DRX等参数,同时基站侧可配置5QI对应的优先级,当核心网该字段不下发时可按照
基站配置生效。
h)5QI级别mini-slot配置:应支持5QI级别独立配置mini-slot(上下行必选支持2/4/7符号
中的任意两个)。
i)5QI级别mini-slot配置:应支持mini-slot调度符号数自适应或mini-slot重复。
j)无线终端应具备与时延分类要求相匹配的处理功能,并满足相应时延处理能力。
6.4通信可靠性需求及规划要求
6.4.1业务需求
工业互联网很多典型业务场景对通信可靠性提出较高要求,如远程控制、柔性生产制造、厂区智能
物流、无人智能巡检(机器人/无人机)、现场辅助装配(AR/VR)、机器视觉质检、设备故障诊断、
过程控制(PLC)等。针对不同的工业互联网应用场景,网络应达到关键业务的通信可靠性要求,在某
些可靠性要求较高的场景应能达到99.99%(“四个九”)或99.999%(“五个九”),满足工业生产零
中断的要求。
6.4.2规划要求
规划符合下列要求:
e)应根据业务需求,确定通信可靠性要求;
a)应根据通信可靠性要求,合理选择核心网、传输网、无线网设备及终端可靠性增强技术。不
同通信可靠性对应的增强技术配置可按表5选择。
表5通信可靠性规划要求
通信可靠性需求规划要求
99%\
99.9%①接入环网+汇聚核心口字型拓扑
①独享UPF(1+1容灾方式部署)
②单BBU双链路+接入环网+汇聚核心口字型拓扑
99.99%
③BBU主控板/基带板/电源模块备份+NG口断链保活
④工业级高可靠终端
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①独享5GC(1+1容灾方式部署)
②双BBU双链路+接入环网+汇聚核心口字型拓扑
99.999%
③双网冗余+NG口断链保活
④工业级高可靠双终端+双发选收
6.4.3技术要求
6.4.3.1核心网可靠性增强技术要求
核心网可靠性增强技术符合下列要求。
a)独享UPF(1+1容灾方式部署):核心网应采用独享UPF,企业的数据可在专属的用户面进行
处理与传输,实现与其他用户数据的有效隔离,并针对特定企业或业务场景,灵活配置网络
资源,提供定制化的服务质量(QoS)保障。在物理部署上,UPF应采用1+1容灾备份部署,
同时,为实现主备UPF的快速切换,宜配备实时监测与切换机制。
b)独享5GC(1+1容灾方式部署):5G核心网(5GC)应独立构建,实现“资源、数据、功能”
三重隔离,以满足工业场景对数据隔离、定制化的需求,为工业业务筑牢基础。
c)5GC应采用1+1双节点冗余部署,通过实时同步与快速切换,实现核心网故障时业务零感知
中断。
6.4.3.2传输网可靠性增强技术要求
传输网可靠性增强技术符合下列要求。
a)汇聚核心口字型拓扑:传输网核心层与汇聚层应采用口字型拓扑,以“双汇聚+双核心”的闭
环连接设计为工业互联网的高可靠通信提供底层传输支撑。
b)接入环网:传输网接入层应使用环网设计,与核心层和汇聚层以口字型拓扑形成分层联动的
传输网可靠性体系。
c)单BBU双链路:每个BBU应采用双链路接入,分别连接至不同的上游节点。在接入层,通常
连接至接入环网的2个不同接入节点;在汇聚层,连接至汇聚核心口字型拓扑的2个汇聚节
点。
d)双BBU双链路要求如下:
1)为了将接入层的故障容忍能力从“单链路/单模块”提升至整体设备,应采用双BBU独
立部署,每个BBU双联路接入;
2)双BBU应物理隔离部署。同机房部署时,应置于不同机柜;分布式部署时,间距宜大于
500米,以减少同区域灾害影响;
3)每个BBU应通过双链路接入上层传输网,同时,双BBU按“业务量均分”原则承担接入业务,
两个BBU之间应部署1条独立互联链路,用于数据同步与业务协同。
6.4.3.3无线网可靠性增强技术要求
无线网可靠性增强技术符合下列要求。
a)BBU主控板、基带板、电源模块备份符合下列要求:
1)5GBBU主控板应采用1+1热备份,以保证信令与管理不中断。主控板应内置心跳检测机
制,以确保切换完成后无缝续传,核心网与基站的信令交互不丢包,丢包率应≤10-7,适
配工业场景中对设备管控指令实时性的要求;
2)5GBBU基带板应采用N+1热备份配置。当某块业务板故障,备用板应能在200ms内自动
激活,接管故障板的小区业务,保障用户数据传输不中断。备用板应能参与动态负载均
衡,避免单块板过载导致的业务降级,适配工业场景中“海量传感器+高带宽设备”混合
接入的算力需求;
3)5GBBU电源模块应采用N+1冗余配置,采用“均流供电”模式。电源模块应支持“市电+
备用电池”双输入,市电正常时由市电供电,市电中断后应能自动切换至48V备用电池,
切换时间应≤10ms,电池容量应满足BBU满负荷运行≥8h,避免突发停电导致设备宕
机。
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b)NG口断链保活:为确保“端到端”通信韧性,应配置NG口断链保活机制,通过实时监测、智
能预警,提前应对潜在断链风险;应支持借助双链路冗余、跨区域容灾,实现毫秒级链路切
换;依托数据缓存与重传,保障业务数据完整。
c)双网冗余符合下列要求:
1)无线网设备应采用双网冗余配置,按“主用网+备用网”部署两套独立的无线设备,主用
网与备用网的gNB/RRU应物理隔离,关键射频组件采用“1+1备份”;
2)在正常状态下,双网负载分担,协同覆盖增强;在故障状态下,针对“单设备故障”、
“单网局部故障”、“单网全故障”等场景,应支持触发分层差异化切换。
6.4.3.4终端可靠性增强技术要求
终端可靠性增强符合下列要求。
a)工业级高可靠终端要求如下:
1)为了与5G网络侧形成协同,构建“端—网—云”全链路可靠性体系,应采用5G工业级
高可靠终端;
2)工业级高可靠终端应支持高可靠性网络连接;具备防水、防尘、抗震等特性以及在高温、
低温、潮湿、震动等极端环境下稳定运行的能力;拥有多种接口,广泛支持多种工业通
信协议;有强大的数据处理能力,满足工业现场的实时决策需求;拥有硬件层面、网络
层面、应用层面等多层次安全防护,保障工业网络安全。
b)工业级高可靠双终端+双发选收要求如下:
1)为了与5G网络侧形成协同,构建“端—网—云”全链路可靠性体系,应采用5G工业级
高可靠双终端,双发选收配置;
2)每套双终端包含2个独立终端,每个终端应支持独立供电、独立射频链路、独立硬件模
块。物理安装时,两个终端间距应>1m,以减少电磁干扰,且分别部署在设备的不同方
位,避免单点碰撞导致双终端同时损坏;
3)双终端应通过“低功耗互联链路”实时同步运行状态,同步链路采用“加密+重传”机制,
AES-128加密,重传次数≥3次,避免状态数据传输错误导致协同失效;
4)双终端应采用双发选收配置,双路数据并行传输,接收端择优解析,抵消空口传输的不
确定性。
6.5高精度时间同步需求及规划要求
6.5.1业务需求
6.5.1.1协同业务同步
5G系统将广泛使用的多点协同(CoMP)等站间协同增强技术,根据3gppR4-1802142CR38104-f00
技术要求,5G不同类型的协同增强同步要求见表6.
表65G不同类型的协同增强同步要求
基站类型协同增强类型时间偏差要求备注
MIMO和发射分集65ns
带内连续CA260ns针对低频基站
BSType1-0
带内非连续CA3μs(Sub6GHz)
带间CA3μs
MIMO和发射分集65ns
带内连续CA130ns针对高频基站
BSType2-0
带内非连续CA3μs(Above6GHz)
带间CA3μs
6.5.1.2垂直行业应用业务同步
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5G网络应支持垂直行业应用业务的业务同步需求,部分要求较高的业务对5G网络的高精度时间同步
的需求应达到10ns量级。
6.5.2规划要求
6.5.2.1组网模型
5G高精度时间同步组网模型见图1。
全球导航卫星系统地面超高精度
GNSS时间同步信号
高精度时间服务器
PRTC/ePRTC高精度同步源头
A
祖时钟
GM
B核心网
5G时间同步网汇聚层高精度同步承载
C
接入层
从时钟
Slave
D
高精度同步接入
末端应用
E
标引序号说明:
A——PRTC或ePRTC的输出;
B——GM(Grandmaster)的输出(GM可能内置于PRTC/ePRTC);
C——5G时间同步网的输出;
D——Slave时钟的输出(Slave可能内置于末端无线设备);
E——无线末端应用输出(比如天线空口)。
图15G高精度时间同步组网模型
6.5.2.2高精度时间服务器要求
高精度时间服务器(PRTC/ePRTC)应采用卫星授时关键技术,在卫星不可用的情况下,宜通过地面
获取超高精度时间同步信号。
高精度时间服务器的性能指标应满足ITU-TG.8272.1标准的要求,即时间精度应优于±30ns。
6.5.2.3祖时钟要求
祖时钟(GM)功能通常由PRTC/ePRTC实现,组网模型参考点A一般位于设备内部,在这种情况下无
需对其性能要求进行规范。
6.5.2.45G时间同步网要求
5G时间同步网符合下列要求:
a)高精度时间同步组网模型中参考点B和参考点C之间属于5G时间同步网,应采用高精度同步
传输技术实现高精度同步承载,属于由多个电信用边界时钟(T-BC)组成的同步链;
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b)5G时间同步网承载部分同步指标的两个重要制约参数为单个节点的时间同步性能和网络规模
(时间同步链的跳数)。为提升端到端同步性能,扩大组网规模,传输设备单节点时间同步
精度应优于一定的限值,应符合ITU-TG.8273.2中的类型C和类型D相关规定。
6.5.2.5从时钟和末端应用要求
从时钟(Slave)和末端应用一般集成在同一设备中,符合下列要求:
a)高精度时间同步组网模型中参考点C或参考点D属于5G时间同步网与无线末端设备连接点,
宜采用高精度同步接口(如带内10GE/25GE光)进行对接,以降低局内互联引入的时间误差;
b)高精度时间同步组网模型中参考点E为5G无线空口,5G同步需求一般以无线空口间的相对时
间偏差来衡量,同步网宜通过实现相对于协调世界时(UTC)的绝对时间精度来满足无线侧的
相对时间精度要求。
6.5.3技术要求
6.5.3.1高精度同步源头技术要求
高精度同步源头技术符合下列要求。
a)技术措施:同步源头的精度直接决定整个网络的时间基准质量,应通过卫星双频接收技术,
满足工业级高精度需求;双频接收技术应通过同时接收单个卫星系统的两个频点载波信号(如
GPS的L1/L2频段、北斗的B1/B2频段),利用双频信号的电离层延迟差异,通过算法消
除电离层影响,显著提升授时精度;
b)性能指标:卫星双频授时技术的授时精度应达到±30ns,具备独立部署能力,作为高精度时
间服务器的核心技术支撑,为网络提供稳定、可靠的时间基准;
c)应用建议:适用于对时间基准精度要求严苛的场景(如工业控制、电力同步等),宜单独部
署为全网时间源,或与其他同步技术(如原子钟)冗余备份,提升源头可靠性。
6.5.3.2高精度同步传输技术要求
同步传输链路需通过技术优化,确保时间基准从源头到终端的精准传递,IEEE1588v2(PTP)是核
心技术手段,单节点时间同步精度可达±30ns。远距离多跳传输场景中,受链路延时累积、光纤不对
称性等因素影响,端到端精度易下降,难以满足部分工业场景的极致需求,应符合下列要求。
a)同步优化符合要求如下:
1)宜在IEEE1588v2基础上,通过打戳位置优化、打戳分辨率提升、同步算法改进、模块
间协作增强、同步网络部署优化等方式优化提升精度,在多跳转传输场景下将端到端时
间同步精度提升至±50ns以内,满足工业控制(如远程机器人、精密制造)对时间同步
的严苛要求;
2)打戳位置优化:打戳位置应尽量靠近物理接口,减少光模块内部的半静态延时误差(如
光电器件响应差异)和动态延时误差(如信号传输路径波动);宜在信号流经过物理媒
介附属(PMA)层时执行打戳动作(PMA层为物理层的子层,直接处理电信号与光信号的
转换),最大限度缩短打戳点与实际信号传输路径的距离;
3)打戳分辨率提升:打戳时的采样误差是影响精度的关键因素,宜通过提升打戳时钟频率
(如从156.25MHz提升至1GHz)或采用插值算法等方式,提高打戳分辨率,降低采样误
差对同步精度的影响;
4)同步算法改进:优化系统实时时钟(RTC)的时间调整粒度,从微秒级细化至纳秒级,减
少因时钟步进调整导致的动态抖动误差,确保时间平滑过渡;引入自适应滤波算法,动
态补偿链路延时变化,提升同步的稳定性;
5)模块间协作增强:设备内部多个RTC(如主控模块、接口模块的独立时钟)的同步精度直
接影响设备级时间一致性,应通过内部高速同步总线(如PCIe时钟同步)实现模块间RTC
的亚纳秒级同步。
6)同步网部署优化:针对光纤传输的不对称性(如上下行链路长度差异),宜在条件具备
时采用单纤双向方式部署IEEE1588v2,通过同一根光纤传输上下行同步信号,最大程
度消除链路不对称导致的延时差。为增强同步网络的安全可靠性(如防篡改、故障快速
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定位)及运维管理效率,宜在1588v2开通与运维中引入智能时钟,支持同步状态实时监
测、异常告警与自动修复。
b)应用策略要求如下:
1)优化后的IEEE1588v2技术适用于5G承载网、接入网的端到端同步部署,宜用于工业园
区、工厂内网等短距离、低跳数场景;
2)长距离骨干传输场景宜结合卫星双频授时源头,通过分段同步+中间节点校时的方式,保
障全程精度。
6.6高精度室内定位
6.6.1业务需求
行业场景普遍应具备高精度定位能力,商业价值越高的业务场景,对精度诉求越高。典型行业的定
位业务需求见图2。
图2典型行业定位业务需求
6.6.2规划要求
6.6.2.15G蜂窝定位技术,主要基于5G网络参数来定位。针对垂直行业的高精度定位需求,引入UTDOA、
RTT、AOA等定位技术,应支持基于SRS/SRSforpositioning或PRS参考信号测量终端位置,为行
业客户提供23m的米级定位能力。
6.6.2.25G泛无线融合定位技术,主要是基于5G通信网络与蓝牙、UWB等泛无线技术融合来进行定位,
可提供米级和亚米级的定位服务。通信网络为定位网络提供供电、传输、站址、运维等资源,节约产业
成本,达到一网多用的目的,5G泛无线融合定位架构见图3。
图35G泛无线融合定位架构
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6.6.2.3根据垂直行业业务需求的部署区域、应用场景和精度要求,应合理选择技术,5G定位技术及
应用场景见表7。
表75G定位技术及应用场景
6.6.3技术要求
6.6.3.1网络架构要求
网络架构符合下列要求。
a)5G集中定位架构:针对广域场景下,5G应能能为交通、物流、司法矫正、金融支付等行业的
移动终端进行实时定位,在GPS信号弱、有遮挡、天气不佳等情况下,能作为GPS卫星定位
的补充方案,提供综合定位能力。针对局域场景下,如园区、室内,行业用户应支持使用5G
网络实现“一网双用”,同时满足数据业务和高精度定位业务,结合定位算法可以实现定位
精度提升到米级、定位时延缩短至秒级。
b)5G本地定位架构:为满足垂直行业客户定位信息等敏感数据不出场的需求,应引入部署在园
区的本地位置服务功能提供本地位置服务,基于定位管理单元实现位置解算、位置信息与用
户信息绑定等功能,由定位管理单元负责维护用户标识映射表用户映射。5G本地定位架构见
图4。
图45G本地定位架构
6.6.3.2功能要求
功能符合下列要求:
a)应支持SRS或SRSforpositioning参考信号的网络配置及接收测量,上报参考信号接收时
间、信号强度RSRP等测量量;
b)应支持NRPPa协议流程及消息;
c)应支持UTDOA定位技术,能基于SRS/SRSforpositioning测量并上报信号到达时间;
d)可支持RTT定位技术,支持下行定位参考信号PRS的配置与发送,能基于SRS/SRSfor
positioning和PRS测量并上报信号收发时间差;
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e)可支持AOA定位技术,能基于SRS/SRSforpositioning测量并上报信号到达角度;
f)本地化部署时应支持本地定位架构,支持响应本地定位请求,实现定位测量/上报等定位相关
消息的本地转发;应支持扩展NRPPa协议,以支持基站与定位服务器的定位相关流程、信息
交互;应支持各方定义接口,以支持定位服务器与第三方定位服务提供商的信息交互。
7与其他协议对接
7.1概述
工业互联网中的其他网络协议对接技术是实现设备间高效、可靠通信的关键。这些协议包括但不限
于现场总线协议、工业以太网协议以及无线通讯协议等。
7.2现场总线协议对接技术
现场总线协议,如Modbus、Profibus、HART等,主要用于连接工业现场设备,实现设备之间的数据
交换和控制。在工业互联网中,现场总线协议应与其他网络协议进行对接,以实现更广泛的数据集成和
互操作性。对接技术应符合下列要求。
a)协议转换技术:通过开发协议转换器,将现场总线协议的数据格式转换为其他网络协议(如
以太网、5G等)可识别的格式,实现数据的跨协议传输。
b)网关设备:使用网关设备作为协议对接的桥梁,网关设备同时支持现场总线协议和其他网络
协议,能接收现场总线设备的数据并将其转发至其他网络,同时接收来自其他网络的数据并
将其转发至现场总线设备。
7.3工业以太网协议对接技术
工业以太网协议,如EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP等,是在以太网基础上发展起来的一种适
用于工业环境的通讯协议,在数据传输速度、实时性和可靠性方面具有优势。对接技术应符合下列要求。
a)无缝集成:工业以太网协议通常与标准以太网协议兼容,与其他网络协议进行对接,实现设
备之间的无缝集成。
b)实时性保障:支持通过优化网络架构和通信机制,确保工业以太网协议在数据传输过程中的
实时性,满足工业控制对实时性的高要求。
c)安全性和可靠性:加强数据加密、身份认证和访问控制等安全措施,保障工业以太网协议对
接过程中的安全性和可靠性。
7.4无线通讯协议对接技术
无线通讯协议,如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等,在工业互联网中主要用于实现设备的无线连接
和数据传输,在连接灵活性、安装便捷性方面具有优势。对接技术应符合下列要求。
a)低功耗与远距离传输:支持针对低功耗和远距离传输需求,优化无线通讯协议的性能和参数
设置,确保数据传输的稳定性和可靠性。
b)网络安全:加强无线通讯协议的网络安全防护措施,如使用加密技术保护数据传输过程中的
安全性,防止数据泄露和非法访问。
7.55G与工业互联网协议的对接技术要求
7.5.1工业协议转换
工业协议转换符合下列要求:
a)宜支持符合5G与主流工业协议(如EtherCAT、Profinet)的双向适配,支持协议转换功能(如
OPCUAover5G),协议深度兼容及数据无缝交互,满足工业场景对确定性时延和时钟同步
的需求;
b)宜支持5G-A的确定性网络技术,如5G-LAN、TSN、5G-TSN等,支持工业控制端到端时延≤10
ms或20ms;宜支持TSN协议栈;宜支持5G-TSN的融合;宜通过UPF下沉部署TSN转换网关,
实现5G空口与TSN的时钟同步。
7.5.25G工业网关
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5G工业网关侧通常作为工业设备与网络之间的接口节点,负责协议转换、数据处理、边缘计算接口、
安全防护等功能,符合下列要求:
a)应支持工业协议转换与接口适配,支持工业协议(如OPCUA、Profinet、EtherCAT)与5G/5G-A
网络协议的双向适配转换,实现工业设备与网络之间的无缝连接;
b)应支持网关侧进行数据预处理,如数据清洗、压缩、格式转换等,减少数据传输量;
c)应支持与工业控制器的直接接口,实现工业设备与网络的高效连接;
d)可支持工业控制器与网关侧的协同工作,实现工业控制系统的闭环控制;
e)应支持多种工业设备接口(如RS485、Modbus、CAN等)与5G网络
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