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OPCUA与5G集成技术规范第1部分：通用要求发展报告

EnglishTitle:DevelopmentReportonOPCUAand5GIntegrationTechnicalSpecification-Part1:GeneralRequirements

摘要

随着工业4.0和智能制造时代的到来，工业通信技术正经历深刻变革。5G无线通信技术凭借其大带宽、广联接和低时延的技术特性，为工业场景提供了前所未有的通信能力。然而，5G技术缺乏应用层语义交互的统一规范，这限制了其在工业领域的深度应用。OPC统一架构（OPCUA）作为工业互操作性的国际标准，为工业自动化系统提供了统一的信息建模和通信框架。本报告深入分析了《OPC统一架构与5G集成技术规范第1部分：通用要求》的制定背景、技术内容和应用价值。研究表明，该标准的制定将有效解决5G技术在工业应用层缺乏统一语义描述的问题，为工业用户、系统集成商和设备供应商提供明确的技术指导，显著降低系统集成复杂度，推动5G与工业互联网的深度融合。该标准的技术创新点主要体现在系统集成架构、协议集成架构、业务集成要求和安全要求等方面，为构建高效、可靠、安全的工业无线通信系统奠定了坚实基础。

关键词：OPCUA；5G；工业通信；系统集成；语义互操作；技术规范；工业互联网

Keywords:OPCUA;5G;IndustrialCommunication;SystemIntegration;SemanticInteroperability;TechnicalSpecification;IndustrialInternet

正文

引言

当前，全球制造业正经历数字化、网络化、智能化的深刻变革。5G通信技术作为新一代信息通信基础设施的核心组成部分，其增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）三大应用场景与工业互联网的需求高度契合。根据工信部《5G+工业互联网512工程推进方案》的规划，到2025年将打造5个产业公共服务平台，构建创新载体和公共服务能力；加快垂直领域5G+工业互联网的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造一批5G+工业互联网内网建设改造标杆、样板工程，形成至少20大典型工业应用场景。

然而，5G技术主要定义了物理层到传输层的技术规范，缺乏应用层的统一语义描述和交互规范。这一问题严重制约了5G在工业领域的深度应用。国际电工委员会（IEC）在TR62390中明确了工业通信各层的任务分工，其中应用层的语义、应用行为以及动态功能属于设备行规的范畴。OPCUA作为IEC62541国际标准，恰好填补了这一空白，它不包含具体传输技术，而是为各种总线和实时以太网提供统一的语义交互规范。

标准制定的目的与意义

《OPCUA与5G集成技术规范第1部分：通用要求》的制定具有重要的战略意义和实践价值。首先，该标准解决了5G技术在工业应用层缺乏统一描述语言的核心问题。通过将OPCUA的信息建模能力和5G的无线通信能力相结合，为工业设备提供了端到端的语义互操作保障。

在实际应用层面，制造商可以通过5G网络将制造装备、机器工具、工厂和仓库中的各类资产连接起来，同时实现信息系统与物理设备的深度集成。这种集成不仅提供了设备连接能力，更重要的是为相关各方提供了丰富的可操作、可追溯、可定位的信息，显著提升了生产过程的透明度和可控性。例如，在智能工厂场景中，基于该标准的OPCUA与5G融合系统可以实现生产设备的无线柔性组网、生产数据的实时采集与分析、生产过程的远程监控与优化，从而大幅提升生产效率和资源利用率。

从技术发展角度看，OPCUA和5G的融合应用为工业通信系统带来了革命性的进步。5G网络的高速率、低延迟和大连接特性与OPCUA的跨平台、跨厂商的语义互操作能力相结合，为实现工业设备的集成互联互通、语义互操作、柔性可重构等关键技术提供了重要支撑。这种融合不仅提高了5G技术的易用性和交互能力，更为工业应用场景的创新提供了无限可能。

范围与主要技术内容

本文件是指导OPCUA与5G集成应用的通用技术标准，旨在提出OPCUA与5G工业集成应用的通用架构及基本要求。标准面向工业用户、系统集成商、系统供应商和网络运营商等多类利益相关方，为其提供统一的应用指导，显著简化系统集成难度。

标准采用分部分制定的方法，包括以下6个部分：

-第1部分：通用技术要求

-第2部分：业务规范

-第3部分：管理规范

-第4部分：安全规范

-第5部分：测试规范

本报告重点分析第1部分通用技术要求的主要技术内容：

系统集成架构

系统集成架构包含部署参考架构、接入方式、通信模型及集成部署方式三个核心组成部分。部署参考