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5G在工业互联网的应用场景

一、引言

工业互联网是工业生产与互联网技术相互结合的新型工业架构，

是第4次工业革命的重要部分，是实现工业制造的网络化和智能化的

关键。5G移动通信系统作为当今前沿技术，具有覆盖广、功耗小、

时延低等优点，可提供无缝业务体验，构建性能优异的5G网络将会

有力促进互联网应用的高速发展，加强此方面研究具有重要的现实意

义。

工业互联网是5G的一个重要使用场景。工业互联网基于开放的

网络，将设备、人和数据分析（工业互联网三要素）连接起来，通过

对大数据的分析与利用，提高产品质量，降低生产成本，增加企业效

益。2018～2020年是我国工业互联网建设起步阶段，也是关键阶段，

必须进一步夯实网络基础，打造多层次、系统化的平台发展体系，加

大关键共性技术攻关力度，切实实现工业互联网平台建设及推广。

二、5G环境下的工业互联网关键技术

工业互联网主要包括网络体系、平台体系和安全保障体系三个部

分，其中网络体系是重要基础，构建低时延、高可靠、广覆盖的网络

结构，方可真正实现工业全要素、各环节的深度互联。

1、5G技术需求

为实现工业互联网的稳步发展，需积极开展相关基础设施升级改

造工作，积极利用先进的通信技术，包括：软件定义网络、5G、低

功耗广域网等，实现工厂内网络IP化、扁平化、柔性化发展，工厂

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外网络低时延、高可靠、广覆盖发展。5G需解决的不仅是人与人的

连接，更是人与物、物与物的连接问题，综合工业互联网未来发展需

求，对5G系统提出了以下技术需求：

（1）传输速率需求，要求提高10～100倍，同时用户体验速率、

用户峰值速率分别达0.1～1Gb/s、10Gb/s；

（2）时延需求，要求时延降低5～10倍，达毫秒量级；

（3）设备连接密度需求，要求提高10～100倍，达600万个/km2；

（4）流量密度需求，要求提高100～1000倍，达20Tbps/km2；

（5）移动性需求，要求超过500km/h，提高用户体验。

2、5G关键技术

在5G技术发展方面，4T4R、MassiveMIMO、NBIoT等几项技

术都表现出较快应用趋势。作为5G的起步配置，4T4R技术已经在

全球50多张网络规模部署，MassiveMIMOTDD制式也开始运用，

多个国家发布了NB-IoT商用战略。NB-IoT（NarrowbandInternetof

Thing）即窄带蜂窝物联网，此技术支持海量连接，可全面提高覆盖

广度，具有低功耗、低成本、小功耗的特点，与广泛商用的2G/3G/4G

及其他无线技术相比，优势显著。

三、应用场景类型

2014年5月，华为、沃达丰、中国移动、Orange、TelecomItaly

等公司主导的3GPPNB-IoTGERANStudyItem立项，2016年9月完

成性能部分的标准制定，12月完成最后的一致性测试标准，其继承

了LTE的技术特征，物理层基本兼容LTE的技术标准，有利于实

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现网络快速部署，减小改造建设成本。在国际标准化组织3GPP定义

的