范济安：5G是新型工业网络的重要组成部分

来源：人民邮电报

“与3G、4G带来的消费互联网时代不同，如今5G有70％～80％的新应用场景聚焦在ToB领域，特别是工业领域；同时，5G还有一大趋势是从人联网转向了物联网，特别是工业物联。”中国联通大数据首席科学家范济安博士在接受《人民邮电》报记者采访时表示，不应以消费互联网时代的视角来研判5G的潜力与价值，而应面向新型工业化、新质生产力发展需要，充分激发5G发展的澎湃动能。

曾获得“2022年度工业互联网十大实践人物”称号的范济安，自2018年开始牵头打造了中国联通工业互联网产品体系并带领团队开发出面向电力、钢铁、煤炭、汽车、服装、装备制造等行业的5G应用解决方案。基于5年多在工业互联网领域的深入实践与探索，他认为，5G网络从公网模式转向专网模式，并越来越朝着更加专业化的“工业5G”方向发展，“5G已经成为新型工业网络的重要组成部分”。

5G是新型工业网络的主要抓手

范济安告诉记者，当前由于数字化转型需求，不少工业企业正从传统工业网络向新型工业网络演进。相比传统工业网络，新型工业网络可实现柔性部署、移动互联、确定传输、应用扩展及通信速率等维度的全面提升。

新型工业网络借助5G、TSN、PON、Wi-Fi、云计算、AI等新一代信息通信技术赋能工业网络升级，打造规模化、智能化工业应用的先进基础设施底座。其中，5G成为基础电信企业进入工业互联网领域的主要抓手。基础电信企业也相继推出了一系列“5G+”服务，如5G+PON、5G+TSN、5G+Wi-Fi、5G+边缘计算、5G+智能终端等，成为新型工业网络的一支新生力量。据介绍，2018年至今，中国联通已打造了6000余家5G工厂，服务于1.3万个5G专网用户，落地超过3.8万个商业化项目，已渗透采矿、制造、电力能源等41个垂直行业。

越来越多的工业企业提出5G专网需求

为了保证数据安全和网络性能，越来越多的工业企业提出5G专网需求，基础电信企业主要通过公网私用的虚拟专网、部分网元设备独享的混合专网及5G核心网下沉的独立专网来实现。

范济安表示，当前，随着需求的不断成熟，一些大型企业提出了公频私用和私频专网的要求。例如，我国大飞机C919能在技术和商业方面取得巨大成功，5G技术功不可没。中国商飞抢抓生产方式革命新机遇，与联通一道创建了全球第一个5G工业园区和国内第一个5G工厂，将5G全面引入生产核心环节。2022年11月，中国商飞获得工信部发放的工业无线专用网络频率资源，通过由商飞、联通、华为联合创建的5G制造创新生态联盟成功打造了5G专频专网系统。

据了解，以这一专用网络频率为基础，中国商飞开始了基于大飞机研制的5G专频专网试验验证。机载系统无线化方面，在国内首次启动无线航空内部通信研究，打造高速率、低功耗、高并发的飞机内部无线通信网络，实现未来海量传感器的智能化无线组网以及部分控制总线信号的无线化替代，降低传统电气线路互联系统的设计和安装成本，实现系统显著减重。同样，在工业控制无线化方面，应用确定性5G无线传输技术，实现机器人之间点对点通信，打造机器人社群式生产模式，显著降低产线部署成本，实现多型号混线生产。

范济安告诉记者，5G专网的另一个发展趋势是多园区5G专网。例如，2021年中国联通与国网山东省电力公司建成中国首套省域5G电力专网，配置生产控制、管理信息等切片，在16个地市部署UPF37套、接入电力5G终端7万余台，在发、输、变、配、用电等12类场景中部署了5G应用，促进了5G与电力系统的深度融合。2023年，中国联通继续与山东电力在济南完成全国规模最大的电力RedCap+硬切片商用部署，包含配电自动化、分布式光伏等业务场景，开通8000多个基站、600多个硬切片，部署了5000多个终端，包括DTU、电力CPE、通信仓等终端。

5G工业应用从规模化向全球化延伸

当前，5G已经逐渐从外围辅助走向生产核心。范济安表示，随着龙头企业的引领及工业自动化领军企业的认同，5G在工业物联、工业控制等领域的应用呈现出规模化发展态势，也具有全球引领性趋势。

在华的世界500强欧美日韩企业对5G表现出非常强烈的兴趣与开放度，如华晨宝马、施耐德电气、西门子、江森日立等，它们已经不满足于工业5G应用的试点示范，而更多地涉及核心生产环节。如华晨宝马在其总装车间的智能吊挂线系统EMS的控制中采用了5G技术；施耐德电气在多家工厂升级了5G柔性产线，并与中国联通共同发布了基于5G专网技术的开放自动化白皮书；西门子将其打造的5G工业以太网交换机及工业5G专网设备交由中国联通测试，并拿出其在华最先进的工厂之一南京工厂进行试点；大和热磁将其多个跨省近千台CNC用5G进行连接，并采用多节点MEC热切换平台承载工业控制软件。

另一个新的趋势是5G“出海”，如中国联通携手美的、AIS、华为打造的“美的集团家用空调事业部泰国5G智慧工厂”荣获AMO“亚洲最佳移动技术突破奖”，这意味着5G从规模化向全球化延伸，实现“中国5G经验”走向世界。

在5G逐渐走向生产核心之后，范济安告诉记者，已经出现了以5G为主的新型工业网络替代传统工业网络架构的场景。例如，在新能源发电如光伏、风电大规模发展后，由于这些发电厂区占地面积大、地方偏远，按照传统的方式建设工业网络，从成本到建设周期都满足不了，而5G的泛在网络可以直接用来建设新型工业网络架构，将厂区的管理、生产、控制等都放上去。另外，许多工厂开始有柔性制造的需求，需要进行小批量定制化、个性化生产，移动性的工位、变化的产线以及灵活的配送等都需要5G等无线网络来实现连接、控制。

5G正向越来越专业化的方向发展

范济安认为，新型工业网络中的5G正在向越来越专业化的方向发展，个性化定制的5G“网中网”会成为新型工业网络中的一种特殊现象。

为了满足替代工业总线的需求，PLC到工业终端的控制连接需要超高可靠的毫秒级时延。在长城汽车，中国联通联合长城精工、华为、上海博傲，采用三频段互补TDD及5G与工业网络协议跨层优化调度的XSO等技术使时延达到4ms@99.999％的5G全球纪录，并应用在焊装柔性产线的机器人无线连接上。

定位是工业网络提供的另一项重要服务。目前商用5G定位精度只能达到3～5米，无法满足亚米级的精准度要求。在苏州华兴源创，中国联通联合紫金山实验室，利用毫米波加算法技术，打造了毫米波定位基站，达到50～70厘米精度，应用在AGV制导和立体仓穿梭机上。同样的案例出现在毫米波通感一体基站、900MHz微波直驱无源IoT基站等中国联通自主研发的产品上，可应用在矿山边坡监测、新能源电池测温、低空经济等典型场景。

值得注意的是，这些研发成果都超出了目前3GPP定义并冻结的规范范围。这也从另一个方面说明，工业企业对技术的需求以及5G在工业网络方面的实践，进一步推动5G技术的发展演进。当前，5G-A的发展将大幅降低终端设备集成5G技术的成本，为新型工业网络的早日到来作出贡献。

范济安表示，新技术、新应用在ToB市场的推广历来要比ToC市场困难许多，周期长许多。我们不能把当初消费互联网的经验应用在工业互联网上。新型工业网络是实体经济通向数字经济的桥梁，也是数实深度融合的基础，我们要有信心，更要有铺路搭桥的胸怀与决心，要同政产学研用各方一起探索5G在工业领域的技术模式与商业模式，从而推动5G发展“升格”和“提质向新”，进一步夯实经济社会高质量发展的数字底座。