中國工業互聯網研究院：面向特定行業的“5G全連接工廠”組網技術及驗證研究報告（40頁）.pdf

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1、面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告中國工業互聯網研究院新型工業網絡實驗室2022 年 11 月I前 言自 2019 年工業和信息化部印發“5G+工業互聯網”512 工程推進方案以來，5G 與工業互聯網的融合呈現疊加倍增效應，5G 在工業領域的應用得到長足進步。2022 年 9 月，工信部出臺5G 全連接工廠建設指南，旨在進一步推動“5G+工業互聯網”融合應用從典型場景向生產現場系統性建設，幫助企業解決數字化轉型過程中的難點、痛點和堵點，推進傳統產業提質、降本、增效、綠色、安全發展。5G 全連接工廠可充分發揮 5G 網絡聚合作用，有機集成人工智能、數字孿生、云計算等各類新一

2、代信息技術，打造新型工業互聯網基礎設施，形成生產單元廣泛連接、信息（IT）運營（OT）深度融合、數據要素充分利用、創新應用高效賦能的先進工廠。在遵循企業實際需求的前提下，綜合考慮 5G 技術應用場景和建設成本，推進各行業企業靈活部署 5G 網絡等基礎設施，以分類分級為導向建設 5G 全連接工廠，可實現 5G 在企業生產輔助環節的規?；渴鸷秃诵沫h節的深層次拓展，從而進一步推動企業數字化轉型升級。5G 全連接工廠組網技術作為工廠建設的關鍵一環，直接影響工廠生產模式的轉變與企業提質增效水平，組網技術驗證則是衡量 5G 全連接工廠通信網絡性能的重要手段，可評估驗證 5G 全連接工廠組網方案的高效性與

3、健壯性。當前，圍繞基礎設施建設、廠區現場升級、關鍵環節應用、網絡安全防護等內容，國內眾多企業已開展 5G 全連接工廠探索與實踐，在裝備制造、鋼鐵、采礦、電力以及石化化工等多個行業取得一系列進展。為進一步推動 5G 全連接工廠建設，提升我國工業領域數字化水平，中國工業互聯網研究院依托新型工業網絡實驗室開展 5G 全連接工廠組網技術研究，聯合 20 家單位編寫了面向特定行業的“5G全連接工廠”組網技術及驗證研究報告。該研究報告介紹了當前核心的 5G 全連接工廠組網關鍵技術，從實驗室測試和現場測試兩個角度，分析了 5G 全連接工廠組網技術驗證方案，梳理了 5G 全連接工廠在裝備制造、鋼鐵、采礦、電力

4、、石化化工等重點行業發展現狀，形成 5G 全連接工廠組網典型案例集，最后給出了未來 5G 全連接工廠在應用部署方面的發展建議。II組織單位：組織單位：中國工業互聯網研究院參與編寫單位（排名不分先后參與編寫單位（排名不分先后）：中國工業互聯網研究院、中國移動通信有限公司政企客戶分公司、中國移動通信研究院、中移（上海）信息通信科技有限公司、高通無線通信技術（中國）有限公司、遼寧省工業互聯網發展研究中心（中國工業互聯網研究院遼寧分院）、思博倫通信科技（北京）有限公司、大唐聯儀科技有限公司、中國電信股份有限公司研究院、中國電信股份有限公司遼寧分公司、中國移動通信集團遼寧有限公司、中國聯合網絡通信有限公

5、司遼寧省分公司、中國電信股份有限公司蘇州分公司、通力電梯有限公司、鞍山鋼鐵集團有限公司、撫順新鋼鐵有限責任公司、新疆天池能源有限責任公司、遼寧新發展耐火材料集團有限公司、國家石油天然氣管網集團有限公司、東北大學、錙云(上海)物聯網科技有限公司編寫指導（排名不分先后編寫指導（排名不分先后）：王寶友、楊鵬、夏權編寫成員（排名不分先后編寫成員（排名不分先后）：朱浩、薛強、柴安穎、劉如才、李亞麗、陳喻、葉歐海、張玉良、唐墨、歷明、趙斯琦、郝森參、侯蘭霞、黃震寧、李宜錚、崔旭升、李海偉、馬兵、付正軍、李騰達、張偉、黃迪、杜澤群、王建、王荷雅、謝亞濱、譚樂波、陳卓、王曉萌、劉曉宇、鄭臨夏、尹曉亮、孟濤、武

6、志合、丁立曼、孫慧、魏守東、崔鐸、張照和、唐劍秋、付江、徐豐、黃同飛、張鎮、劉佳偉、王吉勇、楊志勇、王維、王堃、吳志偉、孫家蓮III目 錄一、5G 全連接工廠概述.1（一）5G 全連接工廠的概念.1（二）5G 全連接工廠建設需求與挑戰.11.裝備制造行業.12.鋼鐵行業.23.采礦行業.24.電力行業.35.石化化工行業.3二、5G 全連接工廠組網參考架構及關鍵技術.4（一）5G 全連接工廠組網參考架構.41.工廠級 5G 全連接工廠.42.車間級 5G 全連接工廠.53.產線級 5G 全連接工廠.5（二）5G 全連接工廠組網關鍵技術.61.5G 網絡切片.62.邊緣計算.73.5G LAN.

7、74.5G 大上行能力.75.URLLC 增強.76.高精度定位.87.RedCap.88.5G+確定性通信.89.UPF 本地分流.910.5G+工業 PON.9三、5G 全連接工廠組網技術驗證.9（一）總體測試內容.9（二）實驗室測試.101.行業 5G 終端測試.102.5G 關鍵技術測試.11（三）現場測試.131.5G 基礎服務質量測試.132.行業應用業務質量測試.14四、5G 全連接工廠組網案例分析.15案例一：通力電梯 5G 智能互聯工廠.15案例二：鞍山鋼鐵 5G 智慧冶金.17案例三：中國一重 5G+智慧工廠.19案例四：撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”.21案例五：新疆天

8、池 5G+智能礦山.23案例六：南方電網 5G+智能電網.25案例七：遼寧新發展 5G+工業 PON 融合組網.27IV案例八：國家管網 5G+智慧燃氣.29五、5G 全連接工廠應用與部署建議.31附錄：測試指標.33面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告*數據來源：工業和信息化部5G 全連接工廠建設指南1一、5G 全連接工廠概述（一）5G 全連接工廠的概念5G 全連接工廠是充分利用以 5G 為代表的新一代信息通信技術集成，打造新型工業互聯網基礎設施，新建或改造產線級、車間級、工廠級等生產現場，形成生產單元廣泛連接、信息（IT）運營（OT）深度融合、數據要素充分利用、創新應用

9、高效賦能的先進工廠，將加快推動采礦、港口、電力等重點行業的數字化進程*。（二）5G 全連接工廠建設需求與挑戰5G 全連接工廠建設指南中提出，將面向電子設備制造、裝備制造、鋼鐵、采礦、電力、石化化工、建材、港口、紡織、家電 10 個重點行業領域，推動萬家企業開展 5G 全連接工廠建設。由于各行業建設需求存在明顯差異，本研究報告選取了裝備制造、鋼鐵、采礦、電力、石化化工 5 個重點行業，開展 5G全連接工廠組網關鍵技術分析，從多個維度闡述各行業 5G 全連接工廠建設的需求與挑戰。1.裝備制造行業裝備制造行業 5G 應用部署需求隨著工業物聯網邊緣計算能力下沉，音視頻識別檢測、協同會議、遠程診斷等應用

10、場景常會由于帶寬不足，導致音視頻通信延遲、實時遠程診斷效果差等問題，迫切需要 5G 技術提供高速、大帶寬能力，為現場海量數據實時并發上傳提供支撐。以 5G 技術代替工廠內有線連接，可提供廠區超高可靠、超低延遲的無線通信能力，實現生產線柔性制造，從而降低生產成本。5G 應用部署挑戰裝備制造行業建設 5G 全連接工廠的挑戰主要體現在行業碎片化。裝備制造行業本身即為一個大類，可分為白色家電、汽車、大型裝備、五金等多個細分行業，其制造流程和環節均不相同，生產管理差異較大，部署方案之間無法互通互用，難以形成標準化的 5G 全連接部署方案。因此，在 5G 全連接工廠建設過程中，各細分行業均需制定特定的組網

11、、平臺、應用等解決方案，必將導致建設標準繁多，部署應用開銷較大等難題。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告22.鋼鐵行業鋼鐵行業 5G 應用部署需求隨著“5G+工業互聯網”的融合縱深發展，鋼鐵行業信息化腳步日漸加快，5G 應用與信息化建設需求日益凸顯，其中包括以無人天車、質量檢測、視頻安防、AR 遠程輔助、無人料場等為代表的 5G 低延時、大帶寬的單場景應用，和以設備數采、數字孿生等為代表的跨場景跨工序場景應用。工業設備的連接與遠程監管，可對接承載單設備場景的 5G 應用落地，同時，鋼鐵平臺的規模復制，還將帶來連接的規?；鲩L，解決廠內路由配置自動化與 5G 網-企業專網的

12、內外網穿透等眾多技術問題。5G 應用部署挑戰面向鋼鐵行業的5G全連接工廠建設存在行業壁壘和技術壁壘兩方面的問題。一方面，鋼鐵行業生產模式為傳統煙囪式形式，流程工藝的信息、數據、人員、系統各自獨立壁壘較深，生產數據流通性差，單純的網與網間的互通并不能解決平臺全流程拉通的問題。另一方面，建設 5G 全連接工廠需要對設備建模與機理、數據特性有深入理解，目前運營商具備 5G 網絡建設、IT 軟件建設的能力，但對于數理模型算法的建略有欠缺，還需要整合第三方的專業能力，打造全方位解決方案。另外，鋼鐵行業存在大量易燃、易爆、高溫、高壓現場環境，需制定面向防塵、防爆、阻燃等特殊設備的部署方案。3.采礦行業采礦

13、行業 5G 應用部署需求礦山生產環境惡劣，工人在露天環境下作業，易出現人員傷亡，同時井下高溫、高濕，采掘工作產生大量粉塵對人體健康危害極大。以智能化、自動化采礦裝備為核心，以高速率、大容量、雙向綜合數字通信網絡為載體，以智能設計與生產管理軟件系統為平臺，建設采礦行業 5G 全連接工廠，實現礦山對象及生產過程的實時、動態、智能化監測與控制，有助于增強礦山安全保障能力，提升礦山開采效率，降低礦山企業生產成本。5G 應用部署挑戰面向采礦行業的 5G 全連接工廠建設還處于起步階段，在具體部署與應用中存在一些難題亟待解決。一是礦山行業壁壘高、專業性強，5G 技術在礦山智慧勘測、智能開采、智能生產等環節仍

14、存在設備產業鏈不成熟、網絡建設成本偏高、面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告3定制開發要求多等難點；二是我國采礦行業信息化工作缺乏總體規劃與設計，面向礦山行業的 5G 全連接建設標準較少，部分標準技術局限性較大；三是受 4G時代井下搭建小型獨立核心網、獨立網管影響，當前礦山企業同樣提出 5G 獨立核心網需求，但由于缺乏統一主體的管理和協調，5G 頻段規劃與應用難以實現跨行業跨區域的有效共享，網絡安全性難以保證。四是現有的煤機設備廠家協議接口未開放，無法從各類服務系統、應用系統和控制端獲取數據，礦山現場多源異構數據融合難度大，煤機設備改造阻礙重重，嚴重制約井下無人化建設的發展

15、。4.電力行業電力行業 5G 應用部署需求在電力行業中，電力系統生產控制大區需與管理信息大區實行嚴格的物理隔離。傳統通信技術只能依靠光纖+網線來實現工廠遠程生產控制，該通信模式存在兩方面問題，一方面有線網絡部署需要大量人工施工，對現場環境要求極高，一旦損壞很難修復；另一方面廠區移動設備只能通過 WiFi 或藍牙等方式接入網絡，無法保證連接質量與網絡安全，更無法實現遠程控制。然而，5G 全連接工廠可構建電廠內全域無線連接，滿足電力工廠自動化巡檢、設備點檢、智能運維等方面的需求。5G 應用部署挑戰面向電力行業的 5G 全連接工廠應用與部署挑戰，主要體現在信息安全和建設成本兩個方面。在信息安全方面，

16、根據國能安全201536 號文要求，電力系統生產控制與管理信息兩個大區必須實現物理隔離，目前電力行業雖已有 5G 無人天車、遠程駕駛和無人鉆礦應用案例，但目前尚無生產控制大區的 5G 網絡建設標準，部署方案及邊界有待確定，各電力工廠之間需求、定義各不相同，難以打造標準樣板間。在建設成本方面，5G 設備目前部署成本及功耗仍然較高，工廠實施 5G 全連接工廠改造仍存在一定資金壓力，無法大范圍推廣。5.石化化工行業石化化工行業 5G 應用部署需求石化化工行業生產環境具有一定特殊性，包括加工車間高溫高壓環境，生產原料多種多樣，原材料具有有毒有害，易燃易爆易腐蝕，可揮發可流動等危險屬性。這些特性導致石化

17、化工領域生產設備穩定性難以掌握，生產環境極易引發火災、爆炸等重大安全事故，造成嚴重的人員傷亡與環境污染。因此，石化化工行面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告4業迫切需要打造無人化、智能化生產環境，建設極端環境下的遠程控制機器人作業、無人運輸、無人巡檢、污染源監控等應用場景，提高廠區安全生產水平，降低石化化工企業生產成本。5G 應用部署挑戰當前石化化工行業 5G 全連接工廠建設仍存在一定挑戰。一是 5G 產品形態較少，適用于石化化工行業的 5G 硬件種類較少，面向石化化工行業的 5G 全連接工廠建設標準尚未成型，網絡建設方案缺乏靈活性；二是系統集成和數據采集仍有難度，5G 全

18、連接工廠建設涉及智能裝備、自動化控制、傳感器、工業軟件等多領域的供應商，各供應商產品接口不統一，易形成數據孤島。三是石化化工行業場景復雜，室外、室內防爆要求嚴格，部署 5G 設備時需根據不同應用場景需求，設計防爆外殼及本安電路，然而目前市場中該類產品較少，對 5G 全連接工廠應用部署造成一定影響。二、5G 全連接工廠組網參考架構及關鍵技術（一）5G 全連接工廠組網參考架構5G 全連接工廠支持企業建設工廠級、車間級、產線級等不同類型 5G 全連接工廠，具體組網參考架構如下：1.工廠級工廠級 5G 全連接工廠全連接工廠工廠級 5G 全連接工廠，著重跨車間跨層級互聯互通、場景的深度和系統化應用、全要

19、素生產率提升等能力。工廠級 5G 全連接工廠，可以通過 5G 網絡實現多車間的跨層跨域互聯互通，也可以在每個車間下沉 UPF，通過工廠核心網絡的傳輸/承載實現車間之間的互聯互通；同時，工廠級 5G 網絡也需要支持工廠內辦公網絡和生產網絡的共同承載，并根據業務需求選擇公網應用和工廠應用邏輯隔離、物理隔離的部署方式。圖圖 1 工廠級 5G 全連接工廠組網參考方案面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告52.車間級車間級 5G 全連接工廠全連接工廠車間級 5G 全連接工廠，著重多產線多系統協同優化、數據價值充分釋放、集成創新水平提升等能力。車間級5G全連接工廠組網需要滿足IT+OT一

20、網融合，支持多樣化工業協議適配和多模態接入制式融合，同時也要滿足各環節各工序的生產數據的流通和分析能力，驅動工業應用和控制系統的數字化、虛擬化演進，為關鍵工序數控化、OICT 高效協同提供助力，實現工業數字化轉型的效率變革。在實施中，車間級 5G 全連接工廠組網：一是需要支持與 UWB、工業 WiFi、工業總線、RFID 等接入制式的協作，實現車間內設備的互聯互通；二是需要支持通過交換機、路由器等設備連接工業 UPF 與現有工業網絡，實現二層、三層數據的交換和路由，5G 網絡既可以獨立部署，也可以作為現有工業生產網絡的補充模式；三是需要支持構建算網一體化方案，滿足工業多樣性算力調度需求和精準高

21、效的工業控制調度要求。圖圖 2 車間級 5G 全連接工廠組網參考方案3.產線級產線級 5G 全連接工廠全連接工廠產線級 5G 全連接工廠，著重在單一生產環節、業務單元的設備連接、數據采集和 5G 融合應用創新方面能力。產線級 5G 全連接工廠著重面向工業產線提供通信質量、通信精度、便捷連接等有保障的服務能力，可以分成兩層：設備接入層實現了工業生產設施到5G網絡的便捷接入，滿足工業多樣性設備通訊需求；融合組網層實現了 5G 網絡和現有多樣化工業網絡的互聯互通以及兼容并存，并提供確定性、高可靠以及邊緣實時算力的服務能力。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告6圖圖 3 產線級 5

22、G 全連接工廠組網參考方案（二）5G 全連接工廠組網關鍵技術5G 標準在演進過程中，不斷引入新的技術以解決行業應用需求。R15 版本聚焦 eMBB 場景，引入切片技術實現差異化的 Qos 保障；R16 版本全面支持垂直行業融合，重點實現 URLLC 增強，定義 0.51ms 空口時延，實現 6 個 9 可靠性，通過 5G 承載 TSN 實現確定性網絡，通過 NR 定位實現室內 3 米室外 10 米精度，通過 5G LAN 支持工廠二層網絡的平滑接入；R17 版本深度面向垂直行業提升 mMTC 場景能力，RedCap 裁剪功能以降低芯片成本，NR 定位實現亞米級精度。5G 通過技術迭代，將不斷推

23、進 OT+ICT 走向融合。1.5G 網絡切片網絡切片網絡切片是提供特定網絡能力的、端到端的邏輯專用網絡。一個網絡切片實例是由網絡功能和所需的物理/虛擬資源的集合，具體可包括接入網、核心網、傳輸承載網及應用。網絡切片可基于傳統的專有硬件構建，也可基于 NFV/SDN的通用基礎設施構建。切片管理功能有機串聯商務運營、虛擬化資源平臺和網管系統，為不同切片需求方（如垂直行業用戶、虛擬運營商和企業用戶等）提供安全隔離、高度自控的專用邏輯網絡。圖圖 4 5G 網絡切片架構面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告72.邊緣計算邊緣計算移動邊緣計算（MEC，Mobile Edge Compu

24、ting）改變 4G 系統中網絡與業務分離的狀態，將業務平臺下沉到網絡邊緣，為移動用戶就近提供業務計算和數據緩存能力，實現網絡從接入管道向信息化服務使能平臺的關鍵跨越，是 5G 的代表性能力。圖圖 5 5G 網絡 MEC 架構3.5G LAN3GPP 在 R16 中定義了 5G LAN 組網功能，通過核心網即可支持工業現場網絡的二層組網而無需額外的網關路由設備。5G LAN 技術旨在基于 Ethernet 或 IP網絡，面向 5G 垂直行業客戶提供局域網點對點或點對多點通信服務，通信方式包含單播、組播和廣播。5G LAN 將簽約同一網絡切片和 DNN 的一組終端指定為一個 5G VN 組，組內

25、終端基于 5G 終端連接能力和 5G 基本網絡服務實現局域網通信。4.5G 大上行能力大上行能力5G 大上行是行業數字化轉型的共同需求，5G 大上行能力將驅動視頻監控、遠程控制、機器視覺等典型場景的快速商用。當前，業界主要通過 1D3U 專屬幀結構、SUL 上行增強、上行載波聚合等關鍵技術提升上行能力。目前普通 5G 公網上行容量約為 200Mbps，通過修改幀結構為 1D3U（DSUUU），可以將上行容量提升到 700Mbps；在此基礎上疊加載波聚合功能以及 SUL 功能，則上行峰值容量能超過 1Gbps。除此之外，還可靈活組合多頻段組網、小區分裂、毫米波等組網方案，進一步提升上行容量和覆蓋

26、，為室外廣域、室外局域、室內、全封閉等場景的不同客戶提供專屬定制化解決方案和網絡服務，滿足不同行業客戶的差異化大上行需求。5.URLLC 增強增強各類工業控制場景對時延和可靠性提出極高要求。3GPP 在 R15 版本中，重面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告8點支持 URLLC 基本功能，通過靈活幀結構、非時隙調度等技術降低空口時延，通過低碼率 MCS/CQI、PDCP 重復傳輸等技術提高空口可靠性；R16 階段具備完整的 URLLC 能力，引入確定性關鍵技術，支持工業自動化、時延敏感通信等新業務，滿足 99.9999%的高可靠性和空口單向 0.51 ms 時延的業務需求。

27、6.高精度定位高精度定位在工廠室內環境，衛星定位無法使用。為此，5G 在 R16 版本中增加了定位功能，利用 MIMO 多波束特性，定義了基于蜂窩小區的信號往返時間（RTT）、信號到達時間差（TDOA）、到達角測量法（AoA）、離開角測量法（AoD）等室內定位技術，定位精度可達到 3-10 米；R17 版本進一步把室內定位精準度提升到亞米級，以滿足如 AGV 定位、資產追蹤等工業互聯網需求。7.RedCapRedCap 是 3GPP 在 5G R17 階段，針對速率、時延要求不高的 5G 應用場景，專門推出的一種輕量化 5G 版本。RedCap 技術旨在通過終端極致裁剪，滿足終端低成本、小尺寸

28、需求，同時保留 5G 網絡在時延、可靠性、切片、數據不出廠等方面的各類優秀特性，滿足視頻監控、工業傳感等多種業務場景。8.5G+確定性通信確定性通信工業通信領域對通信確定性要求嚴格，隨著5G從輔助生產向融入生產邁進，深入到實施框架的設備層的過程中，需要 5G 提供確定、可靠的服務能力，實現生產過程的 5G 化，進而滿足產業層、企業層、邊緣層、設備層的 5G 一網直達。5G 應支持提供內生確定、網業協同的方案，構建有界時延、有界抖動、高精度時間同步的確定性服務能力。一是支持通過引入預調度、DS 幀結構、mini-slot、slot 重復、低碼率 MCS、免授權調度、PDCP 復制、URLLC 超

29、高優先級調度等空口原子能力，不斷提升空口的確定性保障效果；二是支持通過 TSN 內化，引入 DS-TT、NW-TT 滿足 5G 用戶面確定性調度，支持網絡嵌入 TSN 或者 5G 網絡直接提供確定性兩種確定性服務能力為滿足無線接入網絡支持應用 TSN 技術的確定性工業網絡互聯的需求；三是支持通過雙發選收、冗余傳輸等方式提供業務高可靠服務能力，提升業務的可靠性傳輸性能；四是支持確定性能力的跨層跨域穿透，5G 專網應支持對外提供高精度時間同步能力，也應支持內外部時鐘源的轉換和時鐘的穿透。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告99.UPF 本地分流本地分流5G 網絡支持 5G 接入

30、的本地分流，以滿足數據不出場、降低業務時延、邊緣計算等應用需求。5G 網絡支持基于 DNN/切片選擇到本地的 UPF，實現本地分流的能力。5G 網絡也應支持基于標準 ULCL 的本地分流，ULCL UPF 應支持根據 SMF 提供的分流策略向不同的 PDU 會話錨點 UPF 轉發上行業務流，以及將來自鏈路上的不同 PDU 會話錨點 UPF 的下行業務流合并到 UE。圖圖 6 UPF 本地分流框架圖10.5G+工業工業 PON5G 與工業 PON 融合組網，實現固定、移動設備全連接，結合高帶寬、低時延、低損耗、易運維、抗干擾等優勢滿足企業在智能制造和智能管理過程中的網絡連接需求，實現企業園區內的

31、生產控制、廠區監控、辦公業務的統一接入。5G采用 TSN 技術以滿足確定性傳輸要求，而確定性工業 PON 采用 DBA 調度算法、單幀多burst技術和優化注冊及開窗調度等方法，時延穩定在微秒級（200-400us），滿足閉環控制場景下對網絡確定性的嚴苛需求。圖圖 7 5G+工業 PON 融合組網示意圖三、5G 全連接工廠組網技術驗證（一）總體測試內容5G 全連接工廠的建設涉及芯片、終端、網絡、應用等各個層面，針對相關面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告10技術、產品、組網和應用效果開展測試驗證，可有效提升 5G 全連接工廠建設效果。針對 5G 全連接工廠的測試，可以根據工

32、廠 5G 網絡應用具體場景，提煉需求側技術指標，有針對性的開展四類測試，一是面向 5G 全連接工廠涉及的 5G終端接入設備，如工業網關、CPE、5G 終端、模組等，開展協議、射頻、RRM、性能相關測試；二是面向 5G 全連接工廠組網方案涉及的 5G 關鍵技術，如5G+TSN、高精度定位等，開展技術驗證測試；三是開展工廠現場 5G 網絡覆蓋與服務質量評測，包括工廠 5G 信號覆蓋測試，電磁干擾測試，端到端時延、抖動、吞吐量、丟包等性能測試；四是面向 5G 網絡支撐的典型業務，包括工業控制、數據采集、現場監測、工業質檢等各類上層應用的業務質量和應用效果開展評測。前兩類測試可在實驗室環境下開展，后兩

33、類測試在現場環境下開展。（二）實驗室測試1.行業行業 5G 終端測試終端測試隨著 5G+工業互聯網新技術向工業生產的各個領域深度拓展，大量行業 5G終端形態不斷涌現，如 5G 網關、5G CPE、搭載 5G 模組的工業設備等，復雜工業場景的應用對這些 5G 終端的射頻、RRM、吞吐量以及功耗等能力提出了更高的技術要求。1）測試內容射頻測試：測試終端發射機指標、接收機指標、解調性能指標等。RRM 測試：測試終端無線資源的管理與調度策略，包括終端重選、移動性等過程的精度、時延和成功率是否達標。數據傳輸性能測試：測試終端上下行數據傳輸性能，包括峰值吞吐量、誤碼率、時延、丟包率等。功耗測試：測試終端在

34、不同網絡模式下耗電及續航能力。工業典型信道場景：在模擬工業場景的信道環境下測試終端的可靠性、穩定性及數據傳輸性能。2）測試方案利用 5G 綜合測試儀、信道仿真器、電源分析儀等先進設備搭建完整的 5G終端測試環境，實現對 5G 終端的射頻特性、RRM、業務性能與功耗等關鍵指標進行測試。利用信道仿真器模擬無線信道，仿真礦井、廠區、港口等工業場景下的無線面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告11信道衰落情形，實現各類工業場景復雜信道下 5G 終端性能的準確測量。圖圖 8 行業 5G 終端測試方案2.5G 關鍵技術測試關鍵技術測試R16、R17 標準中新技術尚未完全產業化，特定行業場

35、景的應用效果亟待實驗室驗證。以確定性通信和高精度定位為例，5G+工業互聯網場景中，存在大量周期性和非周期性業務混合傳輸的情況和 5G 終端的 A-GNSS 定位需求。其中周期性業務的確定性是遠程控制和生成制造的重要保障，5G 終端設備高精度定位是多徑場景、移動場景下倉儲物流、巡檢、協同生產等典型業務場景的重要保障。1）測試內容5G+TSN 測試：主要包括 5G TSN 時鐘同步測試、5G TSN IEEE802.1Qbv 時間感知整形測試、5G TSN IEEE802.1CB 冗余保護測試。5G 高精度定位測試：主要驗證 5GA-GNSS 定位功能與性能、5G RTK/PPP定位功能與性能、5

36、G 3GPP Rel-16 基站定位能力。2）測試方案5G+TSN 的實驗室測試，主要通過專用時鐘同步測試儀表、TSN 網絡測試儀、網絡損傷儀、搭建實驗室5G TSN仿真網絡實驗環境，與中間TSN交換機、5G TSN虛擬交換實例進行時鐘同步精度、Qbv 門控精度以及冗余保護測試，驗證相關指標。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告12圖圖 9 5G TSN 時鐘同步測試方案圖圖 10 5G TSN IEEE802.1Qbv 時間感知整形測試方案圖圖 11 5G TSN IEEE802.1CB 冗余保護測試方案5G 高精度定位測試，主要通過 5G 網絡仿真器、GNSS 衛星仿真

37、器、SMLC模擬器或 NTRIP Caster、測試控制電腦、微波暗室搭建實驗室 5G 定位模擬測試環境，依照相關規范開展 5GA-GNSS、5G RTK/PPP、5G 3GPP Rel-16 基站定位測試，驗證相關指標。圖圖 12 5G 高精度定位測試方案面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告13（三）現場測試1.5G 基礎服務質量測試基礎服務質量測試為確保工業現場 5G 信號覆蓋質量，保障業務信道暢通可靠高效，需評估 5G無線網絡在廠區內覆蓋質量，5G 終端處于工廠不同位置點時終端接入 5G 網絡的性能指標和終端到服務平臺之間的網絡性能指標等基礎服務質量。1）測試內容5G

38、 網絡覆蓋質量：主要評估 5G 無線網絡在廠區內覆蓋質量。5G 終端接入性能：主要測試不同形態、不同芯片的 5G 終端隨機接入過程和 5GC 注冊過程中各步驟的指標。5G 網絡端到端性能：主要測試 5G 終端處于工廠不同位置點位時終端到服務平臺之間的網絡性能指標，包括上下行鏈路的時延、抖動、丟包率，鏈路的長期穩定性，以及通過繪制終端連續移動過程中的鏈路時延和抖動的變化曲線來檢測工廠環境中的無線信號薄弱點。2）測試方案5G 網絡覆蓋質量測試，主要通過 5G 終端或掃頻儀來測試廠區內覆蓋質量KPI 值，測試后分析處理，得到相應統計數據，包括平均值、最大值、最小值、中位數、標準差、20%分位值、80

39、%分位值，并繪制地圖、柱狀圖、時間趨勢圖等。圖圖 13 5G 網絡覆蓋質量測試方案5G 終端接入性能測試，主要使用路測工具，測試工廠中不同形態、不同芯片的 5G 終端隨機接入過程和 5GC 注冊過程的 KPI，測試后分析處理，輸出相應統計數據，包括平均值、最大值、最小值、中位數、標準差、20%分位值、80%分位值，并繪制地圖、柱狀圖、時間趨勢圖等。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告14圖圖 14 5G 終端接入性能測試方案5G 網絡端到端性能測試，主要通過網絡測試儀分別連接 5G 終端和服務平臺，模擬發送測試流量進行上行鏈路和下行鏈路的性能指標測試，同時測試過程沿選定路線

40、移動，觀察長期的性能指標結果。由于該測試對現網流量可能產生影響，需在工廠停產或者停工狀態下開展。測試過程中同步生成連續測試結果集，根據測試結果集繪制時延和抖動時間變化的曲線，疊加移動路線，查找物理環境信號薄弱點。圖圖 15 5G 網絡端到端性能測試方案2.行業應用業務質量測試行業應用業務質量測試5G 與垂直行業的“無縫”融合應用必將為行業用戶帶來巨大變革，5G 網絡需滿足具體業務場景下針對性的指標要求，如：面向語音、協同會議、移動視頻識別檢測、遠程現場診斷等交互類場景需提供高速、大帶寬能力；面向鋼鐵、制造業現場海量數據的實時并發上傳等采集類場景提供大帶寬、廣覆蓋支撐；面向礦區、石化行業設備實時

41、遠程操控、設備協同作業、危險因素遠程研判等控制類場景需提供低時延、高可靠保障。行業特殊性和工業自動化典型場景應用的差異化，迫使用戶需開展定制化的業務質量測試。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告151）測試內容按照工業自動化場景中業務應用特點，將 5G 行業應用大致分為采集類、交互類和控制類。依據不同典型場景對以上三類業務在帶寬、傳輸時延、可靠性方面的需求，可開展定制化測試驗證和綜合評估。2）測試方案交互類，如：視頻質量和用戶體驗測。借助質量用戶體驗測試儀表對捕獲到的語音、視頻、會議和直播等進行軟件處理、分析，并通過視頻流暢度、全參考或無參考算法計算評估視頻質量用戶體驗性能

42、。圖圖 16 視頻質量和用戶體驗測試方案采集類、控制類，如：多類型設備數據采集準確性和指令控制驗證。借助數據點模擬設備和 5G 終端設備、數采網關，打通終端、網絡與平臺的連接，驗證數據采集并發在線數、數據采集準確率等綜合性評估指標，通過網絡測試儀測試控制指令傳輸時延和可靠性等關鍵指標。圖圖 17 多類型設備數據采集準確性和指令下發驗證測試方案四、5G 全連接工廠組網案例分析案例一：通力電梯 5G 智能互聯工廠隨著我國科技不斷發展,電梯行業物聯網技術也取得了極大進步，電梯制造面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告16逐漸進入智能化時代。5G 網絡通訊技術作為新一代網絡信息技術，

43、將與電梯制造與工業互聯網深度融合，為電梯產業革命和通信技術創新提供動力。工業互聯網是推動電梯安全監管及維保的變革重要手段，智能制造將成為電梯企業轉型升級的重要方向。在此背景下，探索 5G 在電梯行業的融合創新應用，將促進我國電梯行業的持續穩定發展。通力電梯于 1910 年成立于芬蘭赫爾辛基，是全球最大的電梯自動扶梯自動人行道的生產供應商之一，全球最大的無機房電梯和無齒輪電梯生產供應商。電梯行業具有客戶定制化電梯批量小、批次多、尺寸變化多的特點，原材料配送效率低導致交期延遲；設備異常導致折彎精度無法控制，影響電梯轎廂的裝配效果和焊接總成，甚至影響電梯的使用功能；勞動強度大，工作現場安全隱患大。通

44、力電梯同樣面臨電梯行業普遍存在的痛點問題，因此，借助工業互聯網平臺的優勢，依托 5G 技術對廠區進行升級改造，建立了 5G 智能互聯工廠，將 OT 與 IT深度融合，率先實現了從大規模制造向智能制造的轉型，打造了行業領先的生產模式。圖圖 18 5G 智能互聯工廠部署方案目前，5G 智能互聯工廠已完成馬達、電氣、轎廂 3 個車間，總共面積 42000余平方米的 5G 網絡全覆蓋，廠區內工業設備及生產管理系統可通過 5G 網絡實時交互，以 5G 通信技術為基礎，已實現智能物流系統、基于 5G 設備數據采集傳輸的 E-TPM 系統等多種應用；如下圖所示，本案例已實現 CMX、CEP、CCA 三個電梯

45、車間 5G SA 網絡全覆蓋，車間內生產設備通過 5G CPE 或者 5G DTU 的方式接入 5G 專網，設施類設備如電表、水表、燃氣表以及液位監控，通過 LoRa 轉 5G 的方式接入 5G 專網。然后依托 OT 大數據中心機房的 MEC 服務，實現數據的認證分流，同時為面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告17部署在 MEC 上的系統提供邊緣服務，如 E 系統、設備數據采集系統、TPM 系統等。最后由邊緣服務提供應用側的對接，如智能制造運營中心應用服務。圖圖 19 5G 智能互聯工廠部署方案應用方面，基于 5G+邊緣計算技術打造全新的設備管理平臺，圍繞設備全生命周期管理

46、，從設備資產管理、智能點檢保養、故障自動推送、備品備件管理、設備績效管理、文檔管理六大功能維度，打造云邊協同、邊邊協同、邊端協同一體化的智能制造系統。圖圖 20 5G 智能互聯工廠設備管理平臺通力電梯融合 5G、邊緣計算、人工智能等創新數字技術，在設備互聯互通、邊緣控制、應用分析與服務三層面，實現了生產設備智能化管理、智能物流配送、智慧工業園區能效管理等多個場景的創新應用，在安全生產、產能拉升、降低庫存等方面取得了非?？捎^的效果，打造了“5G 全連接工廠”標桿應用。案例二：鞍山鋼鐵 5G 智慧冶金鋼鐵工業屬于大型復雜流程工業，冶煉鋼鐵的原料要經過煉鐵-煉鋼-軋制-面向特定行業的“5G 全連接工

47、廠”組網技術及驗證研究報告18熱處理等一個漫長的冶金流程，最終成為鋼材產品。鋼鐵生產現場存在著大量高密度泛在連接場景，同時也伴隨高溫、灰塵和易燃易爆等惡劣環境，無線通信網絡需具備低時延、高可靠和抗干擾的特性。5G 作為工業互聯網的關鍵使能技術，可有效滿足鋼鐵行業低時延、高可靠和抗干擾的網絡通信要求，為高爐煉鐵、轉爐煉鋼等高溫環境提供了設備數據通信新方式，助力鋼鐵企業打造 5G 全連接工廠，有效促進鋼鐵企業打通決策分析與現場控制系統，實現工控與數采一張網。鞍山鋼鐵集團有限公司被譽為“新中國鋼鐵工業的搖籃”、“共和國鋼鐵工業的長子”，為新中國鋼鐵工業的發展壯大作出了卓越貢獻。鞍山鋼鐵目前存在兩化融

48、合度低、3D 崗位機器人覆蓋率低、安全生產風險高等問題，為促進數字鞍鋼建設，加快企業轉型突破，鞍山鋼鐵集團有限公司與中國移動遼寧公司合作，共同開展“鞍山鋼鐵 5G 智慧冶金”項目建設。1）5G 專網建設方案通過 5G SA 模式建設 5G 專網，在廠區內進行 5G 專網深度覆蓋，建設 5G核心網 i5GC，將核心網用戶面及控制面網元下沉到廠區，滿足無人鐵水運輸、無人天車等生產控制類 5G 應用場景的通信需要。在綜合考慮成本的情況下，對于 5G 高清視頻安防類應用場景，采用 5G 公網專用的方式進行網絡建設。圖圖 21 5G 網絡整體組網方案及業務數據流示意圖2）5G 無人鐵水運輸建設方案1.新

49、建自動駕駛車載系統，實現機車和魚雷罐車的無人駕駛相關功能。2.新建地面管控系統，實現鐵水生產和機車運行智能化調度、系統虛擬仿真、數據分析以及界面展示等功能。3.新建環境感知系統，用于感知機車行駛前方的行人、車輛等障礙物，為機面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告19車無人駕駛相關控制策略提供依據。4.微機聯鎖系統改造，將繼電聯鎖電路改造為計算機聯鎖系統，提供與無人駕駛系統接口，并開發相應軟件。5.外部信息接口通過與高爐、煉鋼、鐵路信號綜合智能系統、鐵路道口系統等現有生產系統進行信息交互，實現計劃信息、狀態信息等接入和反饋。3）5G 無人天車建設方案1.對天車本體進行改造，包括

50、天車本體傳動系統、控制系統。2.新增防擺控制系統、夾鉗傳感器系統、行車定位系統、稱重系統、遙控系統等相關系統。3.行車調度及倉庫系統建設，包括行車調度管理、作業計劃管理、無人行車倉庫管理、行車坐標管理、手持系統管理等。4.地面控制系統建設，包括地面中控管理平臺、安全管理等。目前，本案例已實現 5G+無人智慧鐵水運輸、5G+無人天車、5G+帶鋼表面質量檢測、5G+電機全生命周期管理、5G+一鍵煉鋼、5G+智慧一鍵煉鋼等多種場景的應用。圖圖 22 鞍山鋼鐵 5G 智慧冶金案例應用場景本案例部署了 5G 專網采用雙頻覆蓋、雙發選收技術，保證了 5G 專網通信的穩定性。同時結合人工智能、無人駕駛、云化

51、 PLC 等前沿技術融合創新應用，實現了鐵水運輸、帶鋼表面質檢、鋼卷吊裝等環節的少人化、無人化，進一步提升了企業數字化、智能化水平，在保證人員安全的同時，降低了生產成本，對冶金企業建設 5G 全連接工廠具有重要參照價值。案例三：中國一重 5G+智慧工廠重型機械制造是鋼鐵、電力、能源、礦山及國防軍工等的重要支撐，是我國面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告20制造強國建設、高端制造轉型的重要保障。中國一重是中央管理的涉及國家安全和國民經濟命脈的重要骨干企業之一，始建于 1954 年，是國家創新型試點企業、國家高新技術企業，擁有國家級企業技術中心、重型技術裝備國家工程研究中心、國

52、家能源重大裝備材料研發中心。中國一重集團在自身發展過程中與時俱進，落實黑龍江“產業振興規劃”、“十四五”數字經濟規劃，依托東北老工業基地振興戰略，積極參與“5G+工業互聯網”應用場景探索與實踐。為適應新形勢下公司管理需要，解決生產管理模式較粗放、信息反饋滯后、數據孤島等問題，進一步提升公司的信息化管理水平，一重集團（黑龍江）重工有限公司與黑龍江移動齊齊哈爾分公司簽署合作了“數字化樣板車間”項目。針對一重車間內網絡及業務場景需求，中國移動為一重構建了“1+1+1+3”體系，即建設 1 批 5G 數采終端、1 個精品網絡、1 個工業互聯網平臺、3 個車間應用。在軋電車間內，通過 5G 網關實現了機

53、床數控數據、能耗數據、用油數據等數據的采集及上傳，部署 5G 專網解決了現場 WIFI 傳輸不穩定等問題，保障了車間現場無線網絡質量及安全等，同時部署了中國移動 OnePower 工業互聯網平臺，打通了平臺與一重既有系統信息屏障，實現了三個應用場景的數據整合。圖圖 23 中國一重 5G 專網組網架構在生產方面，基于 OnePower-IOT 子系統實現了 34 臺機床聯網分析及生產管理，通過采集數據及生產數據相結合，實現了工藝設計、程序編制、程序管理、生產報工、維修管理等全過程的數字化，并通過大數據分析技術，基于訂單管理模型實現了人工、動力電（能耗）、低值易耗品、機物料、輔助材料等成本的分攤，

54、為后續訂單效益分析提供了支撐。場景實施后，顯著提升了生產數據信息量，加工程序管理效率提升 50%，設備利用率提升 20%，總體生產效率提升 10%。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告21圖圖 24 中國一重 5G+智慧工廠項目工業互聯網平臺在物料流轉方面，部署了 2 臺 5G insideAGV，實現了物料流轉自動化，在節約人力成本的同時，提升了整體物料流轉率。在安防管理方面，通過 5G 連接20 個攝像頭，結合后臺 AI 算法，實現工業現場視頻分析與廠區監控，杜絕了現場安全隱患，降低相關安全管理成本。本案例借助 5G 低時延、大帶寬、高可靠的特點，融合邊緣計算、人工智能

55、、大數據等前沿技術，實現了機床設備實時控制、海量數據采集、智能決策等，提升了工廠協同生產效率，降低了企業運維成本，為我國重工裝備行業數字化與智能化提供可行方案，已受到地市相關部門、媒體及產業鏈高度關注。同時，基于案例中大規模數據采集的實踐意義，中國移動完善了生產現場監測應用場景方案，已在全國內廣泛復制。案例四：撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”鋼鐵行業是我國重要的中游行業，上游承載有色金屬、電力和煤炭行業，下游銜接機械、房地產、家電及輕工、汽車、船舶等行業。特鋼更是衡量一個國家能否成為鋼鐵強國的重要標志。按照“撫順新鋼 5G 專網工程”實際需求，遼寧聯通為撫順新鋼鐵有限責任公司建設了 5G 鋼鐵

56、全連接工廠，搭建了 5G 混合專網、MEC，將技術難度大、危險程度高的鋼鐵生產過程與 5G 技術深度融合，結合標識解析二級節點基礎能力，開展鋼鐵行業標識應用業務建設，實現撫順新鋼鐵水罐車和鐵水天車等智能化、無人化、遠程化操控。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告22圖圖 25 撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”組網架構新鋼混合 5G 專網工程已經完成室外信號全部覆蓋及核心機房建設，為 5G應用做好整體底座建設。目前廠內已開通 11 個 5G 基站，新鋼 5G 核心機房完成部署，安裝布放了 100 臺 5G 工業路由器，工業設備可直接通過 5G 工業路由器訪問 5G 專網，且具

57、備末端移動接入（移動性、柔性、臨時性、靈活跨域）、邊緣大流量處理(卸載）、邊端低時延交互、數據不出園等特性。圖圖 26 撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”特性本案例實現了鐵水轉運機車遠程集中控制和智能化作業。在地面中控室內通過視頻監控及遠程控制系統，實現對機車的遠程集中控制。機車司機在機車遠程控制操作終端上用鼠標點擊相應區域和作業類型完成機車作業。這種作業方式的優點是司機作業環境得到顯著改善，作業安全得到顯著提升。同時，在集中控制模式下，遠程控制系統可以與 MES 等生產調度系統進行打通，作業效率有所改善，可以實現一人多機操作，企業實現降本增效。遠程控制系統與 MES 等系統實現無縫對接，業務調

58、度，機車操控、運輸過程監控無需人工介入，鐵水運輸實現無人化，司機僅需在中控室內監控機車運行即可，作業安全性和作業效率得到充分保證。下圖完整示意了撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”項目“一網、一平臺、N 應用”的整體技術方案。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告23圖圖 27 撫順新鋼“5G 創世-燈塔鋼企”整體技術方案本案例采取 5G 網絡為主、其他工業無線技術為輔的雙條路徑保護，通過 5G、MEC、WIFI 等手段完成機車、工控系統、終端設備、調度系統等網絡協同通信，確保了數據傳輸的連續性以及數據交互的實時性。通過對廠區的5G智能化改造，達到了降低人工成本、優化生產配比、提

59、高協同生產銜接效率等效果，對于提升鋼鐵行業安全生產水平具有重要推動作用。案例五：新疆天池 5G+智能礦山煤炭是我國主體能源和重要戰略性能源礦產資源，是保障我國能源安全的壓艙石和穩定器。在工業化道路的發展中，采礦業作為工業技術的第一生命補給，需求量巨大，礦山的開發效率和開發質量，成為影響我國工業發展的第一要素。露天煤礦作為典型的大型流程型企業，生產作業區域的實時動態性、流程行業生產的實時連續特性、高危行業的敏捷響應特性、工藝流程協同可靠性對無線通信網絡提出更高要求，傳統的 4G 等無線傳輸技術無法滿足露天煤礦特定場景的需求。5G 作為工業互聯網的關鍵使能技術，具有高速率大帶寬、低時延高可靠、大連

60、接廣覆蓋的技術特性，可有效滿足采礦行業的要求。以 5G 技術為依托，建設面向采礦業的 5G 全連接工廠，將有效促進企業內網無線化、扁平化、IP 化發展，實現礦山核心生產單元廣泛連接、IT-OT 深度融合、生產數據要素的充分利用、進而實現為智能礦山高效賦能。新疆天池能源有限責任公司是特變電工打造“風光火氫儲硅基新能源循環經濟產業鏈”和“風光火氫儲鋁基新材料循環經濟產業鏈”組建的大型能源企業。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告24露天礦生產現場無線組網難度大，應用系統通訊協議不統一、數據不共享、業務不協同，導致多源異構數據無法共享、資源配置效率低、生產/采購成本增加，安全管理

61、效率難以有效提升。為實現露天煤礦安全高效開采，天池能源公司開展“5G+工業互聯網”建設，以 5G NSA 模式進行組網，采用現網升級改造后的 4G核心網 EPC，省去 5G 核心網絡的建設，降低了成本，滿足園區快速建網的需求。園區改造引入邊緣計算方案，提升實時業務響應速度，滿足各工業環節不同類型業務對計算處理響應能力的需求。圖圖 28 新疆天池 5G+智能礦山總體架構為滿足露天礦生產作業區域高質量網絡需求，建立 5G+MEC 無線專網，保障數據不出園區，實現業務安全隔離，端到端交互時延減少，并提供了 QoS 保障能力。對于大帶寬、時延敏感的計算工作，依托邊緣 MEC 執行，提升總體效率。目前，

62、天池能源公司基于 5G 技術，開展了包括 5G+礦山無人駕駛、5G+無人機航測、5G+視頻 AI 風險智能感知、5G+AR/VR+數字孿生和 5G+機器人智能巡檢等多種場景的應用，有效提升了礦區智能化水平。5G+礦山無人駕駛系統系統，運用“工業互聯網”、“5G”、“工業大數據”等技術，實現露天煤礦無人駕駛關鍵技術研究和鏟運裝協同無人化自主作業，為智能礦山賦能。5G+無人機航測系統，采用“5G 網絡+工業無人機+云平臺”技術，實現礦山三維模型建立及測量驗收，顯著提高數據采集精度、降低安全風險、數據處理效率。5G+視頻 AI 風險智能感知系統，通過 5G 技術與視頻監控、AI 分析技術的融合創新，

63、實現露天煤礦傳統監控向智能監控轉型升級，從“看得到”面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告25向“看得懂”突破，提升安全管理水平。5G+AR/VR+數字孿生系統，應用 5G技術為數字孿生賦能，采用 AR/VR 技術實現 3D 立體沉浸式投影、運行數據展現與交互，運用數字孿生技術將技術人員的操作與生產現場實現真實與虛擬融合同步。圖圖 29 新疆天池 5G+智能礦山應用場景本案例將 5G 通信技術低時延、大帶寬、高可靠特點與無人機、AR/VR、AI分析、數字孿生、無人駕駛等前沿技術融合創新應用，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能系統，實現煤礦設計

64、、生產、運輸、維修、安全保障、經營管理等生產全生命周期的智能化運行，在保障人員安全的同時，降低了企業人力成本，為露天礦山 5G 全連接工廠部署與應用提供有力的支撐，對于提升煤礦安全生產水平、保障煤炭穩定供應具有重要意義。案例六：南方電網 5G+智能電網電力行業作為國家最重要的基礎能源產業，關系到國計民生。近年來，國家對于電力行業發展高度重視，密集出臺相關政策，推動電力行業向清潔能源轉型，智能化升級。5G 技術在電力行業應用廣泛，可提供更強大的承載能力，能夠為電網分區業務提供差異化的安全隔離服務。電力業務場景多，差異化大，對安全隔離要求高，網絡需求多樣化，傳統光纖通信建設成本高，尤其是在配電網中

65、點多面廣、建設難度大，4G 網絡又無法滿足安全隔離和通信時延的要求。5G 網絡切片技術具備低時延、廣連接、大帶寬、安全隔離的特性，為電力業務提供定制化、多樣化服務。本案例以“融合 5G 的智能電網端到端融合網絡架構”作為頂層設計，從“融合組網、管理協同、統一安全、標準化體系”四方面對各系統層指導建設。系統架構包含業務接入、通信適配、網絡通信、支撐系統、安全接入體系五個部分。其中，通信適配層可適配 5G 電力終端及面向泛在業務接入的 5G 通信終端模組；面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告26網絡層實現了 5G 網絡與電力通信網的融合通信，滿足電力業務的高可靠需求；支撐系統將

66、 5G 及電力無線通信進行統籌管理，引入切片敏捷管控技術，實現電網企業對 5G 網絡切片的高效管理；在安全接入體系方面，根據系統網絡層級，建立終端、網絡的信息安全體系，充分保障了系統的安全性。圖圖 30 南方電網 5G+智能電網通信體系架構1）無線網建設方案結合南沙電網重點需求場景，圍繞 PMU、智能配電房場景規模驗證，結合移動現有站址資源，共新增 111 個 5G 站點，廣州南沙供電局 5GPMU 共計 15個點匹配現網工參，滿足終端點位全覆蓋。2）傳輸網網絡方案SPN 接入層采用 50G 組網，匯聚/核心層使用 200G 組網。SPN 接入設備配置 50G 單板與 10G 單板，初期使用

67、10GE 上聯 PTN 網絡快速開通 5G 基站。南沙片區 SPN 核心（NPE）、重要匯聚（SPE）和匯聚設備建設完成后，接入層使用 50G 割接至 SPN 匯聚設備，10G 端口預留接入 5G 基站，發揮 SPN 網絡價值最大化，實現移動、集客、家寬等業務的統一承載。3）核心網網絡方案在廣州局機房部署兩套 UPF，采用專線 UPF 部署方案用于承載通用型切片業務的分流功能。專線 UPF 采用專有 U 面的模式建設，設備自身成為一個獨立資源，含有獨立的 OMC、MANO、VIM 管理，同控制面資源池分開。4）無線通信資源管理系統設計 5G 電力通信支撐系統整體架構、功能藍圖，開發連接管理、終

68、端管理、面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告275G 切片管理、切片計費、臺賬稽查等功能，對接中國移動能力開放平臺，實現電力終端、業務、網絡等狀態信息的全程管控，支撐數字電網四大平臺（調度運行平臺、電網管理平臺、運營管控平臺、客戶服務平臺）業務展示。本案例充分分析了電力場景現有承載情況，實現了 51 類智能電網業務場景測試驗證，通過融合 5G 智能電網泛在業務切片式資源編排與管控技術，解決了面向 5G+智能電網應用場景中的切片資源編排管理難題。通過研發面向數字電網的 5G 電力通信支撐系統，開發連接管理、終端管理、5G 切片管理、切片計費、臺賬稽查等功能，實現對電力 5G

69、業務應用的可觀、可管、可控，同時對接數字電網四大平臺，支撐數字電網轉型發展。案例七：遼寧新發展 5G+工業 PON 融合組網電熔鎂砂是國家重要戰略材料之一，廣泛應用于航空航天、電器、陶瓷、冶金等行業中，在國民生產和國防建設中發揮著重要作用。我國已探明菱鎂礦儲量占全球儲量的 28.7%，居世界首位，借助資源優勢我國已成為全球最大的電熔鎂砂生產國和供應國。電熔鎂砂熔煉過程能耗極大，單爐年耗電量約為 1460 萬千瓦時，我國目前擁有電熔鎂爐上千臺，電能成本占整個生產成本的 60%以上。在電熔鎂砂生產企業集中的遼寧省大石橋市，電熔鎂行業的電耗占當地工業電耗的70%以上，給當地造成了嚴重的用電和環保壓力

70、。在國家“雙碳”目標的指導下，如何實現節能降耗是電熔鎂砂企業最為關注的問題。以 5G 和工業 PON 為代表的新型網絡契合鎂砂冶煉行業需求，可充分連接電熔鎂砂冶煉設備、工業傳感器和實時攝像頭等現場設備，在高溫、高粉塵的生產環境中，尤其在夜間生產狀態下，可大大降低現場人員工作負重，減少鎂爐熔穿帶來的生產損耗，同時通過5G+工業 PON 網絡可實現實時調整冶煉設備的工作電流，來減少企業用電能耗。中國電信聯合東北大學流程工業國家重點實驗室為遼寧新發展耐火材料集團公司電熔鎂砂生產場景實施升級改造，主要建設內容包括鎂爐等現場設備的升級，基于 5G+工業 PON 的系統通信模式的部署，控制系統、工況識別系

71、統的更替，大型服務器集群的搭建等。如下圖所示，本案例采用 5G 公網和工業 PON 專網結合的方式進行部署，將網絡與云融合部署應用。5G 組網方案主要通過終端設備增加 5G 模組或連接CPE 設備，來接入 5G 宏站、5G 核心網，進一步實現 Internet 訪問功能。工業PON 專網方案是將 PON 系統設備（局端設備 OLT、無源光分配網絡 ODN、終面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告28端設備 ONU）下沉到工廠部署，采用 P2MP 模式，在工業現場部署 ONU，在工廠機房部署 OLT?？蛻艚K端（機器設備、PLC、攝像頭等）靠近接入 ONU，通過ODN無源光分配網

72、絡匯聚與局端設備OLT連接，完成設備數據的傳輸及匯聚。圖圖 31 遼寧新發展 5G+工業 PON 融合組網架構與此同時，在工廠機房部署了工業PON自服務平臺，用于實時監測工業 PON網絡運行狀態和故障告警等，并且配合工業控制需求進行工業 PON 網絡的動態配置，將業務需求與網絡能力配合起來。已部署應用的工業 PON 專網支持上下行對稱 10Gbps，滿足上行大帶寬業務的傳輸需求。該平臺可接入 2000 個工廠終端，滿足了工廠未來 10 年新增終端的接入需求，無需改造即插即用，可提供時延1ms、抖動1ms 的數據傳輸能力，來支持穩定性業務傳輸需求。在工廠機房中，與 OLT 背靠背部署核心交換機、

73、控制云服務器、邊緣控制器和企業智能業務系統，通過工業 PON 網絡傳輸的生產數據、控制數據在企業業務平臺、控制系統中進行數據分析和智能應用，有效支撐電熔鎂砂工廠數字化轉型需求。在電熔鎂砂生產廠區中，采用 5G 網絡連接監控攝像頭、手持終端等設備，將工業現場數據遠程傳輸到控制平臺，滿足遠程實時監控的需求；采用工業 PON承載生產網，連接 PLC、工業相機、生產機柜等設備，實現工業設備與邊緣控制器、控制云服務器以及工業 PON 自服務平臺的組網；采用確定性工業 PON 技術承載電熔鎂爐閉環控制業務，根據控制平臺實時分析監控數據的結果做出決策，實時調整電熔鎂爐閉環控制系統。本案例利用 5G+工業 P

74、ON 融合組網架構大帶寬、低時延、高可靠能力，解決電熔鎂砂冶煉行業痛點問題，顯著降低了用電能耗，提升了智能制造水平，對于該行業具有典型示范意義。首先，該案例實現了生產過程減人化：通過實時監控現場鎂爐熔煉，采集鎂爐熔煉三相交流電數據進行綜合分析，判斷現場生產情面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告29況，通過控制器下達指令以實時調整鎂爐熔煉，在人員投入方面相較于傳統人工操作方式降低 75%。二是節能減排，降低用電能耗：通過 AI 智能化監控系統將能耗數據實時采集并分析，合理優化設備用電策略，與改造前系統對比可節約5%左右能耗。三是提升生產設備使用率：相比傳統純人工監控的方式，A

75、I 智能監控及閉環回路控制的方式，有效降低了鎂爐燒穿而導致的設備報廢率和損壞率，根據當前應用情況估算，平均每年可減少大于 3 次的電熔鎂爐更換和大修工作。案例八：國家管網 5G+智慧燃氣?；菲髽I安全生產一直以來都是國家安全風險防控重中之重，液化天然氣接收站作為天然氣的核心交接點，承擔著極重要的能源應急儲備調峰作用。國家管網集團作為全國最大的液化天然氣接收站管理公司，著力天然氣行業推動數字化轉型升級。在業務方面，管網 LNG 場站屬于易燃易爆高風險區域，且現場特種作業較多。工作人員面臨較多安全問題，如缺乏對于作業風險、隱患的預判與管理；生產過程數字化程度不高，工人多為線下作業，作業過程出現多環

76、節不可視、不可控、不可管和過程無記錄；作業監管和風險主要依賴人工巡查，缺乏有效的數字化、智能化監管手段，一旦發生事故會造成人員和財產的極大損失。在網絡方面，接收站生產區需網絡全覆蓋，多路監管視頻需高清穩定回傳，有線傳輸的施工難度大，成本高，作業風險大，后期維護難；4G 專網帶寬不足，其安全性較 5G 下沉 UPF 專網有較大差距。該項目充分運用 5G 高速率、低時延、廣連接的特性，提升液化天然氣接收站智能化管理水平，滿足天然氣行業安全高效的生產需求。本案例采用 5G 2.6G+700M 雙頻段，完美避開防爆區域，滿足廠區 5G 網絡全覆蓋需求，5G 終端可高速可靠接入、靈活部署。同時，具備高質

77、量、多維度數據云端匯聚和在線智能監測等能力，助力人工智能科學決策。通過建設 5G+智能監管、5G+智能作業、5G+融合應用等多種場景，完成了風險快速感知、智能分析預警、運維輔助遠程化等重要任務。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告30圖圖 32 國家管網 5G+智慧燃氣應用場景5G+智能監管，讓監管更規范，讓基層更輕松。在槽車區部署智能掛軌巡檢機器人，利用 5G 監管無人機、電力 5G 布控球、智能安全帽等手段，實現多路高清視頻快速回傳，采用人工智能算法和激光泄漏檢測技術，實現作業活動高精度識別、氣體泄漏實時檢測、自定義報警和區域遠程監控等，滿足系統異常狀態的實時提醒。與改

78、造前對比，5G+智能監管投入運營后，風險感知率提升 90%、不規范作業減少 80%、監管強度降低 60%。5G+智能作業，讓數據多跑腿，讓基層少跑路。通過作業許可管控數字化，全國首次將 5G 雙域專網部署在液化天然氣高風險區域。終端設備實現內網、公網數據有效安全分流，輕松實現一部設備兩個角色，雙域之間隨需切換；物聯終端采用專用切片，實現數據不出園區、安全隔離訪問。作業全過程可視、可控，大幅減少人員在危險區域的逗留時間；許可填寫智能推薦，待辦事項自動提醒，審批流程一目了然，徹底解決跨部門協作響應難的問題。應用后，票證合規率提升至 100%，審批效率提升 75%，2 小時可縮短到 30 分鐘。5G

79、+融合應用，讓監管更聰明，讓作業更高效。本案例融合 5G 智能作業和5G 智能監管應用，通過 5G 高速數據通道匯聚數據，搭建作業大腦安全作業管理平臺，實現作業全流程智能管控。通過現場作業一張屏、安全作業一平臺、安全管理一張屏，全過程實現“崗位標準化、流程規范化、管理數字化”。應用后，作業效率提升 60%，事件發生概率降低 50%，員工作業安全、高效又輕松。本案例大幅提升了風險作業管控效率，降低了人員勞動強度，提升了現場安全管理水平。據測算，可節約人力成本 20%，單站年經濟效益可達 400 萬元。單站數字化、智能化建設拉動配套行業創新融合應用約 1000 萬元。2022 年 3 月，獲得時任

80、應急管理部劉瑋副部長的高度肯定，已被國家應急管理部遴選為全國三家之一的優秀案例，深圳 LNG 園區也被深圳市授予“5G+工業互聯網”試點園區。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告31五、5G 全連接工廠應用與部署建議“十四五”時期，“5G+工業互聯網”將從探索起步階段進入產業深耕、賦能發展的新階段。面向重點行業建設 5G 全連接工廠，支持企業開展 5G、人工智能、數字孿生、云計算等新一代信息技術的融合應用與落地，進一步推動傳統產業提質、降本、增效、綠色、安全發展。在未來，要進一步加強關鍵技術攻關，夯實產業基礎，拓展融合應用場景，構建網絡安全保障體系。從行業角度來看從行業角度

81、來看，要聚焦“5G+工業互聯網”應用與實踐較為突出的重點行業領域，率先推進以電子設備制造、裝備制造、鋼鐵、采礦、電力、石化化工、建材、港口、紡織、家電為代表的重點行業的 5G 全連接工廠建設，培育行業典型應用場景，打造一批分類分級、特色鮮明的 5G 全連接工廠，形成數字化、網絡化、智能化轉型升級標桿。進一步匯聚工業企業、基礎電信企業、5G 終端和網絡設備制造商、垂直行業解決方案提供商等各方資源，協同推動 5G 全連接工廠在重點行業、重點領域落地實踐，促進創新鏈、產業鏈、供應鏈融合發展。同時，鼓勵更多行業企業積極探索 5G 在工業生產各環節創新應用，按照業務開展實際需求，綜合考慮技術成本，基于企

82、業自身網絡應用基礎，選擇在產線、車間、工廠等任一層級實施 5G 全連接工廠建設，助推 5G 技術產業發展壯大，加快“5G+工業互聯網”新技術新場景新模式向工業生產各領域各環節深度拓展，實現提質、降本、增效、綠色、安全發展。從發展階段來看，從發展階段來看，5G 全連接工廠建設需遵循“兩步走”原則，從初級階段逐步走向高級階段。初級階段目標主要形成以有線為主、5G 為輔的融合工業網絡體系，實現 5G 承載部分環節的有限的核心業務，初步構建信息感知、數據傳輸、智能決策、反饋控制的縱向信息傳輸體系，逐步完成企業各環節數字化、網絡化及智能化改造，加快 5G 技術在工業生產核心環節的應用突破，推動企業內工業

83、網絡互聯互通、5G 工業業控制應用創新、數據價值充分釋放、IT/OT 應用融合，拓展 5G 行業市場，降低 5G 技術使用成本。高級階段的目標主要形成以5G 為主、有線為輔的融合工業網絡體系，實現工業企業人、機、料、法、環、測的全面連接，達到 5G 承載各環節核心業務，構建研發協同、生產控制、企業管理、售后服務等信息縱向及橫向流動體系，推動工業網絡的標準化、生產制造的柔性化檢測監測的智能化、市場營銷的精準化、產品服務的高效化，普及智能面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告32化制造、網絡化協同、個性化定制、服務化延伸、數字化管理等新模態新業態。從產業支撐來看從產業支撐來看，加

84、快 5G 全連接工廠相關技術標準制定，鼓勵大企業探索行業標準方案、中小企業提升標準應用水平，同時針對特定行業典型場景對 5G的需求，定制化 5G 技術標準，通過應用最新的 5G 關鍵組網技術，提高面向垂直行業的連續廣域覆蓋能力、低時延高可靠能力、低功耗大連接能力。加快推進5G 工業芯片、模組、網關等產品設備研發與應用，降低產業推廣成本，推進工業數據模型化組織，進行標準化描述和信息建模。加強 5G+工業互聯網、數字化轉型等領域人才培養，建立多層次、體系化、高水平的人才隊伍，加快復合型人才儲備。面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告33附錄：測試指標一、一、5G 終端測試項及指標

85、：終端測試項及指標：測試項測試項關鍵指標項關鍵指標項射頻特性1）UE maximum output power2）UE maximum output power reduction3）Configured transmitted power4）Minimum output power5）General ON/OFF time mask6）Absolute power tolerance7）Frequency error8）Error Vector Magnitude9）Carrier leakage10）In-band emissions11）EVM equalizer spectrum fl

86、atness12）Occupied bandwidth13）Spectrum Emission Mask14）Adjacent channel leakage ratio16）Reference sensitivity power level17）Maximum input levelRRM1）小區重選2）小區切換3）競爭隨機接入4）非競爭隨機接入5）UE 發送定時精度6）定時提前調整精度7）無線鏈路監測失步測試8）無線鏈路監測同步測試9）DL 激活 BWP 切換10）事件觸發報告11）SS-RSRP 絕對測量精度12）SS-RSRP 相對測量精度13）SS-RSRQ 測量精度業務性能1）上行

87、峰值吞吐量、誤碼率2）下行峰值吞吐量、誤碼率3）上行業務時延；4）下行業務時延；5）高中低速率下的上行丟包率6）高中低速率下的下行丟包率7）高低速率下的業務長保測試功耗1）終端待機功耗；2）連接態 CDRX 功耗；3）上行峰速業務功耗；4）下行峰速業務功耗；面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告34工業典型信道場景1）上行吞吐量、誤碼率、丟包率、時延；2）下行吞吐量、誤碼率、丟包率、時延；3）終端待機功耗；4）連接態 CDRX 功耗；5）上行業務功耗；6）下行業務功耗；二、二、5G+TSN 測試項及指標：測試項及指標：測試項測試項關鍵指標項關鍵指標項5G TSN 時鐘同步測試

88、1）5G 時間域同步2）TSN 時間域同步5G TSN IEEE802.1Qbv 時間感知整形測試1）TSN Talker 節點 Qbv 流量發送能力2）TSN Bridge 節點 Qbv 門控精度3）5G TSN Virtual Bridge 節點 Qbv 門控精度5G TSN IEEE802.1CB 冗余保護測試1）5G TSN 網絡幀復制2）5G TSN 網絡幀消除三、三、5G 高精度定位測試項及指標：高精度定位測試項及指標：測試項測試項關鍵指標項關鍵指標項5GA-GNSS1）5G 終端的 A-GNSS 定位性能2）定位協議 LPP 支持符合度3）定位協議 SUPL 2.0 支持符合度4

89、）OTA 環境整機靈敏度5G RTK/PPP1）NTRIP 工作模式下 RTK/PPP 定位性能2）SUPL/PosSIB 工作模式下 RTK/PPP 定位功能與性能5G 3GPP Rel-16 基站定位1）NR RSTD 測量性能2）終端接收發送時間差測量性能3）NR PRS 信號 RSRP 測量性能四、四、5G 網絡廠區覆蓋質量網絡廠區覆蓋質量 KPI：測試項測試項關鍵指標項關鍵指標項5G 網絡覆蓋質量SS RSRP(本小區有用信號的強度)SS RSRQ（本小區接收信號的質量）SS SNR（信號和噪聲之間的相對大?。〥L pathloss（基站與終端之間的信號衰減）PDSCH BLER（下

90、行業務信道的質量）PUSCH BLER（上行業務信道的質量）面向特定行業的“5G 全連接工廠”組網技術及驗證研究報告35五、五、5G 終端接入性能終端接入性能 KPI：測試項測試項關鍵指標項關鍵指標項5G 終端接入性能RACH Contention Resolution Duration（MSG3 到MSG4 的時延）RACH Initial Tx Power（MSG1 起始發射功率）RACH MSG1 Tx Power（MSG1 發射功率）RACH MSG3 Tx Power（MSG3 發射功率）RACH Latency（MSG1 到 MSG4 的時延）RACH Number of MSG1 Attempts（MSG1 發射次數）RACH RAR Duration（MSG1 到 MSG2 的時延）RACH Timing Advance（MSG2 中的時間提前量）RACH Success Rate（隨機接入成功率）RRC Setup Success Rate（RRC 連接建立成功率）Registration 5GC time（5GC 注冊請求到注冊接受的時延）Registration5GCSuccessRate（5GC 注冊成功率）