“5G+工業互聯網”在工業園區建設中的應用

關鍵詞：5G專網；工業互聯網；智能園區

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）03-0091-02 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0引言

“5G+工業互聯網”技術全面連接人、機、物、系統，構建起全新的制造和服務體系，覆蓋全產業鏈和全價值鏈。為工業及產業的數字化、網絡化、智能化發展提供了新的實現途徑，助力企業實現成本降低、質量提升、效率提高、綠色發展以及安全保障。

據統計，在智改數轉中約60%的中小型工廠現有的網絡基礎設施無法滿足智能制造對高帶寬、低延遲、高可靠性的需求；超過70%的工廠由于設備老化或缺乏統一的數據接口標準，嚴重制約了信息采集。另一項針對工業園區轉型的調查也指出：超過50%的工業園區與企業之間的信息交流平臺不健全，且傳統工業園區從規劃到投入運營的平均周期比智能化園區長約30%

本文重點研究5G網絡部署與混合現實共享工廠建設，創新的使用MTN承載網下沉方案搭建5G專網、混合現實共享工廠，并采用5G mMTC技術實現大規模數據采集，以打造高效智慧服務體系，促進園區智能化發展[1]。

1“5G+工業互聯網”園區建設關鍵技術

基于園區對網絡的需求、物聯網設備的數量、生產設備的使用情景與混合現實技術的支持，結合5G網絡現有專網形態[2]，將中國移動MTN承載網組件下沉至園區計算中心，構建園區專用網絡。通過邊緣UPF、MEC與MTN承載設備采用專線直連，提供延時低于10ms、擁有米級定位和QoS增強功能的5G LAN內部網絡。對園區網絡使用5G網絡切片技術，將不同加工中心、研究所、創業公司、公共設備等劃分到多個端到端、虛擬的、隔離的、按需定制的專用邏輯網絡，使每個虛擬網絡具備不同的功能，滿足多種業務的不同網絡能力需求?？梢詫崿F園區內數據不出園區，用戶數據直接存儲于園區計算中心，實現業務安全隔離。

在混合現實共享工廠環境中，利用5G提供的高帶寬、低延遲網絡，使用5G+MR技術+Unity，搭建MR 系統，使工作人員可以在MR頭戴設備中實時監測精密加工設備的各項參數、查看各項指令、并根據MR輔助加工手冊進行加工作業。

在園區大規模數據采集場景下，針對大量的基礎抄表服務數據與環境質量、空氣質量監測數據，使用5G的mMTC技術，保障數據傳輸的安全及穩定性；針對工業設備狀態數據部署低延時的無線網絡，通過連接物聯網網關，解決協議眾多難適配、高頻低時延環節數據采集難等問題，實現對加工各環節數據的采集與傳輸。

園區整體應用層部署方案結合邊緣計算技術，形成“云—邊—端”多級架構，云側部署綜合服務平臺，為園區各共享工廠與其他單位提供各類工業SaaS應用、PaaS 能力，為園區管理部門提供園區出入管理、能耗監測、安防管控等多種功能；邊側部署邊緣計算服務器[3]，負責搭載各共享工廠內部署的各場景應用，同時利用現場5G 網絡，實現低時延、數據不出廠等業務需求。

2“ 5G+工業互聯網”園區建設

2.1 園區5G專網建設

為實現園區網絡端到端、大帶寬、低時延、高可靠要求，園區采用SPN切片網絡，結合MEC下沉部署技術、雙發選收技術、PAM4技術、切片SLA保障技術、IFIT隨流檢測技術，確保24小時在線[4]。

園區數據中心的建設有核心網設備機柜、承載網設備機柜，核心網設備機柜部署5GC服務器，采用基于服務接口的5G系統網絡架構[5]。為了實現園區網絡的靈活性、可擴展性，采用單個PDU會話可接入多個數據網絡的體系結構，承載網設備機柜部署SPN一臺、OTN一臺。

無線網絡設備機柜負責園區內兩座AAU信號塔的回傳信號，采用核心SPN+ITBBU 的方式，SPN、ITBBU部署在數據中心，通過光纖管線連接至室外AAU設備。

園區占地面積160萬平方米，其中工業廠區面積占比63%，住宅面積占比15%，綠化面積占比21%，5G網絡園區信號實測結果如表1，滿足設計要求。

2.2室內與園區物聯網數據采集建設

共享工廠場景是本次建設的重點，在該場景中，需要將原有各子系統根據自身特點，以不同方式接入新建的5G網絡，為傳統設備提供數字化能力[6]，并接入全新的智能設備（MR目鏡、AGV運輸小車等） [7]。共享工廠采用MEC+UPF設備下沉至邊緣，部署在共享工廠機房，配合邊緣服務器，支撐低時延、高帶寬等不同設備的工作需求。無線方案采用邊緣SPN 配合邊緣ITBBU、RRU-HUB、室分pRRU模式部署無線信號覆蓋。

混合現實共享工廠占地面積約合2萬平方米，實測5G網絡狀況如表2，室內信號強度穩定在平均-64dBm，時延均小于等于1ms，上行帶寬均值為343.33Mbps，下行帶寬均值為76.22 Mbps，滿足5G三大場景要求。

在園區的改造中，為遵循綠色工業園區的建設要求，園區新增部署了涵蓋水、電、氣、暖、環境空氣質量等各項監測儀表[8]，建立并運行環境管理體系和能源管理體系，建立園區能源監測管理平臺，同時建設并運行太陽能作為可再生能源應用設施。

2.3園區混合云服務建設

園區工業云平臺包含聯接管理平臺、工業智能體、工業應用平臺三部分[9]，通過“聯接管理平臺”連接產業鏈全場景的應用生態，并基于“制造協同平臺IMC”，實現企業應用的統一入口和協同交互；提供數據全生命周期一站式開發運營平臺，提供數據集成、開發、治理、服務等功能，幫助企業快速構建全局數據運營能力；預集成行業典型應用的主要ISV的產品，打通數據壁壘，使得園區企業客戶可以優惠、便捷地完成基礎信息化的建設。

園區與華為云合作，采用本地化私有云部署，確保本地服務的安全性與用戶隱私信息；同時利用華為云提供災備服務實現數據跨云備份與系統跨云容災，實現私有云數據加密容災備份、私有云部分應用云上容災。在災備測試中，可以實現15分鐘內完成災備切換，降低對生產的影響。

3總結和展望

本論文主要探討了“5G+工業互聯網”在智慧工業園區建設中的應用，重點研究了5G專網組網架構技術、混合現實技術、大規模物聯網數據采集技術以及混合云服務技術，推動了“5G+工業互聯網”在智慧工業園區中的應用與發展，為工業園區的智能化升級提供了有力的技術支持和實施方案，為未來智慧工業園區的建設提供了寶貴的參考經驗。

未來“5G+工業互聯網”的應用將向更深層次、更廣范圍拓展，園區將聚焦于經營管理與供應鏈管理方向，促進產業鏈上下游企業的緊密合作，為企業構建更優質的生態環境。