2019_5G+智能工厂网络及应用白皮书_18页_8mb

5G+智能工厂网络及应用总结

核心内容

本白皮书由美的集团、中国电信和华为联合发布，聚焦于5G技术在智能工厂中的应用，提出了一套完整的网络架构和部署方案，旨在解决传统工业网络在传输速率、时延、连接密度、可靠性及安全性等方面存在的不足，推动智能制造的发展。

主要观点

• 5G技术具备高速率、低延时、高容量和高可靠性的特点，是工业互联网的重要支撑。
• 智能工厂的三大典型应用场景包括数据采集类、管理控制类和信息交互类，分别对网络有不同的性能需求。
• 中国电信提出“三朵云”5G网络架构，结合网络切片、MEC（多接入边缘计算）等关键技术，为智能制造提供定制化、高可靠、低延时的网络服务。
• 5G+工业互联网将推动生产模式向个性化、定制化、智能化、协同化转变，实现从工厂到供应链的端到端服务。

关键信息

一、引言

• 智能制造已成为国家战略，全球各国纷纷提出相关计划，如德国“工业4.0”、美国“工业互联网”等。
• 5G技术是工业互联网的重要推动力，能够满足智能制造对实时性、稳定性、高带宽、高连接数、高可靠性的需求。
• 中国电信、美的和华为共同推动5G在智能工厂中的应用，为智能制造转型提供支撑。

二、智能工厂面临的新需求及新挑战

• 传输速率瓶颈：现有无线网络无法满足AR/VR、高清视频监控等高带宽业务需求。
• 网络时延过大：传统无线网络无法满足智能制造对低时延（如ms级别）的需求。
• 连接数有限：工业场景中需要海量连接，支持数以万计的传感器和设备。
• 网络可靠性低：工业控制需要极高的网络可靠性，否则可能引发重大生产事故。
• 信息安全性不足：随着工业设备联网数量增加，安全风险上升，需要更高级别的安全防护。
• 网络移动性不足：有线网络部署复杂，无法灵活应对复杂生产环境下的移动性需求。

三、5G+智能工厂网络标杆方案

1. 中国电信5G目标网络架构

• 中国电信提出的“三朵云”架构（接入云、控制云、转发云）被国家5G推进组认可，成为5G网络架构的基准方案。
• 该架构支持模块化部署、控制面与用户面分离、统一能力开放等关键特性。

2. 中国电信5G网络发展策略

• 采用多网协同、分阶段演进、充分利用现有资源的原则。
• 初期采用SA（独立组网）方案，优先部署CU/DU合设方案，降低建设成本和复杂度。
• 中远期支持uRLLC和mMTC业务场景，引入CU/DU分离架构。
• 5G核心网采用云化部署，支持语音、数据、边缘计算等多种业务。

3. 中国电信的SA组网优势

• SA方案支持端到端网络切片，满足不同业务的个性化需求。
• 支持边缘计算，实现本地流量处理，降低时延。
• 中国电信在SA产业链上取得多项突破，如5G SA数据连接、异厂商互通、VoNR等。
• 广东公司已实现全球首个基于IPv6和云网融合的5G SA部署。

4. 5G网络切片部署方案

• 网络切片是5G网络的重要使能技术，通过虚拟化实现不同业务场景的差异化服务。
• 网络切片分为eMBB（大带宽）、uRLLC（超低时延、超高可靠性）、mMTC（海量连接）三种典型场景。
• 中国电信已自主研发网络切片管理平台，实现端到端的切片管理与部署。

5. 5G MEC部署方案

• MEC（多接入边缘计算）将计算能力下沉至边缘，实现本地化处理，降低时延。
• 支持数据本地终结，保障数据安全。
• 通过双DC方案和大网迂回提高网络可靠性。
• MEC与应用进行共部署，实现云边协同，提升网络资源使用效率。

四、5G+智能工厂典型应用场景

1. 采集类

• 5G+智能溯源采集：通过扫码枪实现高密度、低功耗的数据采集，支持MES、数字孪生等系统。
• 5G+智能生产信息看板：实现实时数据展示，优化生产流程，提升管理效率。
• 5G+智能视频监控：结合AI和5G大带宽特性，实现高清视频采集、智能分析、实时监控。

2. 控制类

• 5G+SCADA系统：实现对生产现场的实时监控与控制，提升自动化水平。
• 5G+云化PLC：实现远程控制和指令下发，提升工业控制的灵活性与效率。
• 5G+库卡机器人：满足机器人对低时延、高可靠性的需求，实现智能调度和避障。

3. 交互类

• 5G+AI机器视觉：实现产品质量检测、操作规范监控，提升生产智能化水平。
• 5G+云化AGV：实现自动化仓储与物流，提升作业效率。
• 5G+AR/VR：支持远程培训、作业管控、远程协作、巡检维护等场景，提升生产效率和安全性。

五、5G+工业互联网的展望

• 5G+工业互联网将推动工厂进入智能制造时代，实现数据驱动的业务发展。
• 实现从工厂到供应链的端到端打通，提升整体效率。
• 推动工业互联网平台的建设，整合大数据、云计算、AI等技术，实现云边协同与智能决策。
• 构建5G生态圈，推动5G产业链成熟，实现合作、创新、共赢。

结语

本白皮书通过深入分析5G在智能工厂中的应用场景与技术需求，提出了以5G网络切片、MEC、云网融合为核心的解决方案，为智能制造的网络建设与应用部署提供了指引，助力工业互联网的发展与升级。