5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展白皮書

1、5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用發(fā)展白皮書(AII )5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣(5G AIA )2020年03月目錄 TOC o 1-5 h z 第一章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀 1全球5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策及應(yīng)用現(xiàn)狀 1我國(guó)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策及應(yīng)用現(xiàn)狀 3第二章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景及需求 5概述5 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 5G+超高清視頻 6超高清視頻對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的需求 75G+AR8專業(yè)培訓(xùn)等價(jià)值鏈的效率。 8AR遠(yuǎn)程協(xié)助對(duì)于 5G網(wǎng)絡(luò)的需求 85G+VR8VR對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)需求 95G+無人機(jī)9無人機(jī)對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的需求115G+云端機(jī)器

2、人11云端機(jī)器人對(duì)于 5G網(wǎng)絡(luò)的需求 125G+遠(yuǎn)程控制 12遠(yuǎn)程控制對(duì)于 5G網(wǎng)絡(luò)的需求135G+機(jī)器視覺13機(jī)器視覺對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的需求145G+云化 AGV 14云化 AGV對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的需求17第三章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 17概述17切片網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 18圖1切片網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)19邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 20圖2邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 22第四章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的典型案例 22案例1: 5G+電子制造22圖3中興5G智能工廠應(yīng)用示范場(chǎng)景 22案例2: 5G+港口242-1德國(guó)漢堡港應(yīng)用案例 24圖4德國(guó)漢堡港5G應(yīng)用示范場(chǎng)景 242-2青島港應(yīng)用案例 25案例3: 5G+電網(wǎng)27案例4: 5G+

3、家電制造30案例5: 5G+物流倉儲(chǔ)31圖5浙江兆豐5G+云化 AGV試驗(yàn)應(yīng)用場(chǎng)景 32第五章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要挑戰(zhàn) 33工業(yè)場(chǎng)景基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化改造有待增強(qiáng) 33ICT與OT企業(yè)跨行業(yè)對(duì)接不足 33產(chǎn)業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)存在問題34第六章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展建議 35加大ICT/OT行業(yè)的對(duì)接交流 35提供融合應(yīng)用政策保障，完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系 37貢獻(xiàn)單位38ii第一章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀5G是新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，5G與工業(yè)融合之后，逐步成為支撐 工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施。5G與工業(yè)生產(chǎn)中既有研發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)控 制系統(tǒng)及服務(wù)管理系統(tǒng)等相結(jié)合，可以全面推動(dòng) 5G垂直行業(yè)的研發(fā) 設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制

4、造、管理服務(wù)等生產(chǎn)流程的深刻變革，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)向智 能化、服務(wù)化、高端化轉(zhuǎn)型。全球5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策及應(yīng)用現(xiàn)狀目前，世界各國(guó)都在以制定政策和成立聯(lián)盟的方式加快推動(dòng)5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，并已開展了 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的初步探 索。2017年起，美國(guó)就開始著手5G的應(yīng)用并逐步擴(kuò)大，美國(guó)聯(lián)邦通 信委員會(huì)（FCC）通過設(shè)立5G基金等方式推進(jìn)5G向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、遠(yuǎn)程 醫(yī)療、智能交通等領(lǐng)域滲透。“5或洲”是美國(guó)的一個(gè)工業(yè)貿(mào)易組織，主要由領(lǐng)先的電信服務(wù)提供商和制造商組成?！?G美洲”通過發(fā)布涉及5G+工業(yè)應(yīng)用的白皮書來推動(dòng)5G技術(shù)在美洲工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，例如在2018年11月發(fā)布了垂直行業(yè)內(nèi)用于自動(dòng)化的5

5、G通信白皮 書和5G高可靠低時(shí)延通信支持的新業(yè)務(wù)和應(yīng)用白皮書，在 2018 年3月發(fā)布了蜂窩V2X通信到5G白皮書。與此同時(shí)，美國(guó)電信 運(yùn)營(yíng)商也加快了 5G與制造業(yè)融合的應(yīng)用實(shí)踐，例如美國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商 AT&T與三星電子在德克薩斯州打造了美國(guó)第一個(gè)專注于制造業(yè)的5G應(yīng)用測(cè)試平臺(tái)，并且探索了工業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、員工培訓(xùn)等 5G應(yīng) 用。歐盟早在2016年就發(fā)布了 “5G Action Plan并在2018年啟動(dòng)了 5G規(guī)模試驗(yàn)。2018年4月，歐盟成立工業(yè)互聯(lián)與自動(dòng)化5G聯(lián)盟(5G- ACIA ),聯(lián)盟集合了 OT龍頭企業(yè)、ICT龍頭企業(yè)、學(xué)術(shù)界等完整的 生態(tài)系統(tǒng)，共同推進(jìn)對(duì)工業(yè)需求的理解并向 3GP

6、P標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入，同時(shí)探 討5G用于工業(yè)領(lǐng)域所涉及的話題，包括組網(wǎng)架構(gòu)、運(yùn)營(yíng)模式、頻譜 需求等。2018年7月，歐洲5G研究計(jì)劃一一5G公私合作伙伴關(guān)系(5G PP?正式啟動(dòng)了第三階段的研究，其中 5G Verticals創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè) 施項(xiàng)目通過提供端到端(E2E)設(shè)施，支持工業(yè)、港口等垂直行業(yè)應(yīng) 用的端到端試驗(yàn)。德國(guó)作為工業(yè)4.0的發(fā)起國(guó)，更是通過“5GStrategy for Germany 和 Digital Strategy 202雅進(jìn) 5G 在德國(guó)的應(yīng)用， 尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，以西門子、博世為代表的OT企業(yè)積極推進(jìn)5G服務(wù)工業(yè)的應(yīng)用研究與實(shí)踐，并在漢諾威工業(yè)展上展示了基于5G的AGV應(yīng)用等研究

7、成果。歐盟各國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商也紛紛與制造企業(yè)合作開 展5G應(yīng)用探索，如英國(guó)伍斯特郡5G工廠，探索使用5G進(jìn)行預(yù)防性 維護(hù)、機(jī)器維護(hù)遠(yuǎn)程指導(dǎo)等應(yīng)用。在亞洲，日本確定了 2020年東京奧運(yùn)會(huì)實(shí)現(xiàn)5G大規(guī)模商用部 署的目標(biāo)，5GMF組織推動(dòng)了 5G規(guī)模試驗(yàn)，同時(shí)日本發(fā)布了 “White Paper on Manufacturing Industries以推進(jìn)5G在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。韓國(guó) 于2018年底成為全球第一個(gè)向公眾提供基于 3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G商用 服務(wù)國(guó)家，同時(shí)韓國(guó)發(fā)布了 aManufacturing Industry Innovation 3.0,2推進(jìn)制造創(chuàng)新發(fā)展。韓國(guó)在2019年4月發(fā)布5G+

8、戰(zhàn)略，確定五項(xiàng)核 心服務(wù)和十大5G+戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其中智慧工廠是五項(xiàng)核心業(yè)務(wù)之一。韓 國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商在2018年12月推出的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要聚焦在企 業(yè)側(cè)，首批用戶均為制造廠商。韓國(guó) SK電訊的第一個(gè)5G客戶鎖定 為汽車配件商明化工業(yè)，為其提供 5G+AI機(jī)器視覺質(zhì)檢服務(wù)，資費(fèi) 模式因客戶而定制。LGU +的第一個(gè)5G客戶是從事工業(yè)機(jī)械和先進(jìn) 零件的公司斗山工程機(jī)械，LGU+與其共同開發(fā)了 5G遠(yuǎn)程控制挖掘 機(jī)。止匕外，加拿大(Digital Canada 150”)、澳大利亞(Digital Economy Strategy/)、新加坡(Smart Nation 2025”)、沙特阿拉伯(Vi

9、sion 2030 supports digital economy growthf )、 E|3度 (Made in India and Digital India for the future)、E( Efficient Brazil Strategy”)、彳耀斯(Digital Economy Strategy”)、泰國(guó)(“Thailand4.0 ”)、馬來西亞(a DigitalMalaysia )”等發(fā)達(dá)國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家也都制定了數(shù)字化戰(zhàn)略，直接 或間接地為5G服務(wù)工業(yè)提供了國(guó)家戰(zhàn)略支持。我國(guó)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策及應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)高度重視5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，各省市也紛紛制定 政

10、策推進(jìn)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示范落地。2017年11月，國(guó)務(wù)院印發(fā)關(guān)于深化 互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見，明確將5G列為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施， 并開展5G面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，協(xié)同推進(jìn) 5G在工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用部署。2019年1月，工業(yè)和信息化部發(fā)布工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及推 廣指南，工作目標(biāo)中指出到2020年，形成相對(duì)完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)頂層設(shè)計(jì)，初步建成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。5G作為工廠外網(wǎng)及內(nèi)網(wǎng)重要組成部分，將在標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)桿網(wǎng)絡(luò)、公共服務(wù)平 臺(tái)、測(cè)試床等方面獲得國(guó)家項(xiàng)目及政策支撐。2019年，工業(yè)和信息化 部在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程中設(shè)置工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)

11、內(nèi) 5G網(wǎng)絡(luò)化改 造及推廣服務(wù)平臺(tái)項(xiàng)目，支持5家國(guó)內(nèi)工業(yè)企業(yè)及聯(lián)合體開展5G內(nèi) 網(wǎng)部署模式、應(yīng)用孵化推廣、對(duì)外公共服務(wù)等方面開展探索。2019年8 月，工業(yè)和信息化部在上海中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司召開“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”全國(guó)現(xiàn)場(chǎng)工作會(huì)議，會(huì)議首次提出落實(shí)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)” 512工程，加強(qiáng)試點(diǎn)示范、應(yīng)用普及、培育解決方案供應(yīng)商，加 快“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”在全國(guó)推廣普及。同時(shí)我國(guó)已有十幾個(gè)省市地區(qū)發(fā)布了 5G產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，北京、上海、 廣東、深圳、浙江、福建等地都將5G與工業(yè)的融合應(yīng)用作為產(chǎn)業(yè)規(guī) 劃的重點(diǎn)。浙江省明確提出開展“ 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”試點(diǎn)示范，在重 點(diǎn)企業(yè)打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的工廠物

12、聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系，推進(jìn)5G與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的融合應(yīng)用。在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面，我國(guó)以5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣和為跨 界合作交流平臺(tái)，以“綻放杯” 5G應(yīng)用征集大賽為抓手推動(dòng) 5G向 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域滲透，涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀的 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范 企業(yè)，如中國(guó)上飛、杭汽輪、精功科技、青島港、 4南方電網(wǎng)等。依托5G網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)上海飛機(jī)制造有限公司實(shí)現(xiàn)了大飛 機(jī)制造的智慧工業(yè)園區(qū)，青島港已成為全球首個(gè) 5G試點(diǎn)智慧港口， 南方電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電力場(chǎng)景采集和控制類關(guān)鍵業(yè)務(wù)的智能化改造。中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通三大電信運(yùn)營(yíng)商紛紛制定計(jì)劃， 推進(jìn)5G應(yīng)用的落地和發(fā)展。中國(guó)電信正在積極推進(jìn) 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 的

13、創(chuàng)新研發(fā)工作，堅(jiān)持SA發(fā)展方向，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，通過 5G網(wǎng)絡(luò) 切片、行業(yè)MEC、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等自主研發(fā)成果，助力企業(yè)數(shù)字 化轉(zhuǎn)型。中國(guó)移動(dòng)全面實(shí)施“5G+計(jì)劃，通過推進(jìn)5G+4G協(xié)同發(fā)展、 5G+AICDE融合創(chuàng)新、5G+ Ecology生態(tài)共建，實(shí)現(xiàn)5G+X應(yīng)用延展， 推動(dòng)5G融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)，目前已在 14大行業(yè)與頭部企業(yè)開展 探索，在2020年將打造100個(gè)標(biāo)桿示范應(yīng)用。中國(guó)聯(lián)通先后成立了 中國(guó)聯(lián)通5G應(yīng)用創(chuàng)新聯(lián)盟、中國(guó)聯(lián)通工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，面向制造業(yè) 數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化升級(jí)進(jìn)行了深入的研究與探索，結(jié)合自身的通 信管道技術(shù)、云平臺(tái)服務(wù)以及資源優(yōu)勢(shì)賦能工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級(jí)，在 港口

14、、鋼鐵、電子家電等行業(yè)進(jìn)行了基于5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)驗(yàn)證與 應(yīng)用，取得了良好的示范效果。第二章5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景及需求2.1概述5G是數(shù)字化從個(gè)人娛樂為主推向全連接社會(huì)的起點(diǎn)，是移動(dòng)通信行業(yè)的機(jī)遇。然而 5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合也對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)通信技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用出現(xiàn)了八大類新型場(chǎng)景，分 別為5G+超高清視頻、5G+AR、5G+VR、5G+無人機(jī)、5G+云端機(jī)器 人、5G+遠(yuǎn)程控制、5G+機(jī)器視覺以及5G+云化AGV,相應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景 對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)提出了新的需求。在應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展節(jié)奏方面：5G與超高清 視頻的融合應(yīng)用已進(jìn)入應(yīng)用成熟期，將成為 5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的 第一批應(yīng)用

15、場(chǎng)景；5G+AR、5G+VR以及5G+機(jī)器視覺等應(yīng)用已進(jìn)入 高速發(fā)展期，經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸顯現(xiàn)，未來1-2年將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主 流應(yīng)用場(chǎng)景；5G+云化AGV、5G+無人機(jī)等應(yīng)用受限于與設(shè)備深度融 合的需求，還需等待產(chǎn)品成熟，未來 2-3年將有較快發(fā)展；5G+遠(yuǎn)程 控制和5G+云端機(jī)器人等應(yīng)用由于涉及工業(yè)核心控制環(huán)節(jié)，目前還處 于探索期，有待進(jìn)一步的測(cè)試驗(yàn)證。2.2 5G+超高清視頻超高清視頻是繼視頻數(shù)字化、高清化之后的新一輪重大技術(shù)革新， 將帶動(dòng)視頻采集、制作、傳輸、呈現(xiàn)、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)生深刻 變 革。高清視頻被認(rèn)為是5G時(shí)代應(yīng)用最早的核心場(chǎng)景之一，加快發(fā)展超 高清視頻產(chǎn)業(yè)，對(duì)滿足人民日益增

16、長(zhǎng)的美好生活需要、驅(qū)動(dòng)以視 頻為核 心的行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型、促進(jìn)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)和文化產(chǎn)業(yè)整體實(shí)力提升等具 有重大意義。隨著技術(shù)發(fā)展，超高清視頻已不局限于監(jiān)視、錄像、回放等傳統(tǒng) 功能，開始向字符識(shí)別、人臉識(shí)別、行為分析、物體識(shí)別等智能化方向 發(fā)展，對(duì)視頻流的清晰度以及流暢度提出了更高的要求，而 5G網(wǎng)6絡(luò)的承載力成為解決這些需求的有效手段。在工業(yè)環(huán)境下，高清視頻 的主要應(yīng)用在于智慧園區(qū)的安防、人員管理等場(chǎng)景，通過 5G高速率 的特性，將采集的監(jiān)測(cè)視頻/圖像實(shí)時(shí)回傳，實(shí)現(xiàn)視頻、圖片、語音、 數(shù)據(jù)的雙向?qū)崟r(shí)傳輸，同時(shí)結(jié)合5G MEC統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)人員違 規(guī)、廠區(qū)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控的實(shí)時(shí)分析和報(bào)警，大大提高作業(yè)安全規(guī)范 性。超高清技術(shù)是高清技術(shù)的延伸，代表了近年來音視頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 主要方向。與高清技術(shù)（1920M080,約200萬個(gè)像素）相比，4K （38402160,約830萬個(gè)像素）超高清像素?cái)?shù)為高清的 4倍，理論 清晰度為高清的2倍；8K （76804320,約3300萬個(gè)像素點(diǎn)）超高清 分辨率為高清的16倍，理論清晰度為高清的4倍。超高清視頻提升 了分辨率、亮度、色彩、幀率、色深、聲道、采樣率等指標(biāo)，這些技 術(shù) 指標(biāo)的提高雖然可以給觀眾帶來極為清晰、逼真和沉浸感的畫面，但是 也使音視頻數(shù)據(jù)量成倍增長(zhǎng)。