5G对工业互联网应用的影响

5G对工业互联网应用的影响

鄢文静

四川省通信产业服务有限公司科技分公司   四川成都  610095

摘要：

在信息技术的快速发展背景下，5G技术作为一项新型通信技术备受关注。同时工业互联网的发展也成为了当前科技领域的热门话题。因此，探究5G对工业互联网应用的影响具有重要意义。本研究旨在分析5G技术对工业互联网的影响，并探讨在工业互联网中应用的5G技术。通过此研究，我们可以了解5G技术在工业互联网中的应用潜力，进一步推动工业互联网的建设。通过比较不同案例，分析其中的共同特点和主要挑战，以及针对这些挑战提出的解决策略。它可以实现更高速度率和更低时延的数据传输，为工业互联网应用提供了更强大的支持。然而，5G技术在工业互联网中仍然面临一些挑战，例如网络安全和隐私保护。未来的研究可以继续深入研究这些问题，并提出更好的解决策略，以推动5G技术在工业互联网中的应用发展。

关键词:5G；工业互联网；应用；影响

一、引言

近年来，随着5G技术的广泛应用，工业互联网领域也开始受到重视。5G作为新-一代移动通信技术，具有高速、低延迟和大容量的特点，被认为是推动工业化和计算机化融合的重要技术。工业互联网应用是指利用互联网和相关技术，将工业生产和管理各环节进行数字化、智能化连接，实现信息共享和资源优化利用的一种模式。随着5G技术的不断成熟，将5 G和工业互联网相结合，将推动工业发展，实现产业数字化。

 2019 年工业和信息化部印发了《“5G+工业互联网”512 工程推进方案》，引导各方积极探索5G技术在工业互联网中的应用，总结出了十大重点行业的 20 个典型应用场景。2022年工业和信息化部印发了《5G 全连接工厂建设指南》，为进一步探索5G和工业互联网新技术新场景作出了指导。由此可见，5G技术对工业互联网应用的影响是巨大的。，在整体技术应用过程中，需要采用多种不同的方法来完善工业技术体系。同时，还需要结合工业互联网进行结构性的调整更多应用场景的研究及探索。这样，在多层面的信息控制中，5G技术能够使技术结构更为清晰，从而提升工业互联网的整体应用效率。

二、5G技术在工业互联网中的应用现状

根据国际电信联盟的定义，工业互联网是指利用工业技术连接、管理和优化生产系统的网络。通过5G技术的应用，可以实现对设备数据、工业资源的有效整合，提升生产效率和产品质量，增强工业互联网的安全性、稳定性和可靠性。5G技术在工业互联网中的应用主要是基于工业互联网的应用场景，主要包括研发设计类、生产运行类、检测监测类、仓储物流类、运营管理类五个大类智能制造、远程控制、机器视觉和工业大数据四个方面。工业互联网的发展离不开5G技术的支持。近年来，5G技术在工业互联网中得到了广泛应用。通过5G技术和现有网络技术的结合，可以实现高速率、低时延、大带宽的数据传输，为工业互联网提供可靠、安全和灵活的通信服务。此外，5G技术可以为工业企业提供更多便捷高效的管理手段。为了解决5G技术在工业互联网中应用中所面临的挑战，运营商推出了多种5G技术解决方案，并投入到实际应用中。例如，华为、中兴等设备商推出了5G设备。此外，成都富士康、通威太阳能海尔等企业也在积极探索5G技术在工业互联网中的应用。但是，目前5G技术在工业互联网中应用仍然面临着一些挑战，需要进一步研究和探索解决方案。

三、5G对工业互联网的影响

（一）5G技术对工业互联网数据传输的影响

5G技术的应用可以为工业互联网的发展提供支撑，特别是5G和工业互联网的融合应用，可以满足工业互联网对高速率、低时延、高可靠性的要求。5G技术具有三个关键特性：1.大带宽。5G技术与4G技术相比，其传输速度高出10倍，从而为工业互联网中数据传输提供了强大的带宽支撑。2.高可靠低时延。5G技术的空口时延为4G的1/10，能够实现更快、更低时延和更稳定的数据传输。3.海量机器类通信。5G技术支持100万/k㎡的连接数，可为工业互联网中诸多的数据采集设备、远程控制设备等应用提供稳定可靠的网络接入。高可靠。5G技术可以实现通信网络端到端的服务质量保障，具有非常低的误码率，从而可以提高工业互联网中数据传输的可靠性。

5G技术不仅可以实现更高的数据传输速率和更低的时延。，将5G技术用于工业互联网，可以提高工厂内部通信能力，从而提高工厂内部通信效率，并为工厂内智能设备之间进行通信提供支持。5G技术提供的高质量移动通信网络，也为工厂的柔性化生产提供了基础网络技术支持。此外，5G技术还可以用于工业互联网中其他方面，例如远程控制、基于虚拟现实的远程运维指导等，这些方面也可以利用5G技术实现更好地实现。,5G技术还能为工业互联网提供了更高速度和更低时延的数据传输能力，为工业互联网提供了强大支持。5G技术将进一步推动工业互联网应用发展，为其提供更好地网络通信支持和保障。因此，5G技术对工业互联网应用具有重要意义。

例如，5G网络安全性、网络隐私保护、网络安全等问题仍有待进一步研究和解决。

（二）5G技术对工业互联网设备连接的影响

5G技术与工业互联网结合，为其发展提供了新的契机。5G技术的出现，可以使工业互联网设备连接更加稳定，增强网络连接能力。在5G技术下，工业互联网设备之间可以实现高速率、高可靠低时延的无线连接，从而提高通信效率和稳定性。5G技术相较于传统的WIFI组网具有更高的容量、传输速度、更低的延迟时延、更可靠的传输和更强的抗干扰性。将5G技术和工业互联网结合起来，它能更好地满足工业互联网设备连接的需求。例如，在工厂车间内，5G技术可以通过5G网络实现低时延、高可靠性、（地区）大规模连接接入以及灵活组网等需求。例如，不同网络之间的切换和切换会带来通信时延增加，这会降低数据传输速度，而5G技术具有无缝移动通信机制。此外，工业互联网设备通常具有较大的体积和较大的功率，这就需要更高效的通讯设备。5G技术可以通过“网络切片”、“QoS”等技术减少设备数量、降低成本和提高续航能力等方式来提高数据传输速度、可靠性和安全性，并采用UPF下沉、部署MEC等手段实现业务数据的低时延传输、就近卸载及数据的分析处理。

（三） 5G技术对工业互联网智能化的影响

近年来，我国制造业正在经历一场数字化转型，工业互联网的发展也成为推动制造业转型升级的重要力量。工业互联网的发展不仅可以提高企业效率和质量，还可以优化资源配置，实现智能化。5 G是一种新型的移动通信技术，它将为工业互联网的发展和智能化发展提供新的技术支撑。将5G技术引入工业互联网，能够有效地解决传统制造业生产中所面临的诸多问题。例如，在工业设备、工业控制和工业传感器等方面，5G技术可以实现数据实时采集、传输和处理。通过5G网络技术的支持，可以实现对数据的分析和处理。例如，在5G智能制造中应用5G技术可以实现设备的实时监测、控制和优化等功能，以提高产品质量和生产效率。此外，在5G智能制造中应用5G技术还可以实现无人驾驶智能物流、远程操控、智能工厂机器视觉、无人智能巡检等功能。

四、5G在工业互联网中的应用

（一）5G在智能制造中的应用

智能制造是指利用人工智能、物联网和云计算等技术，根据客户需求设计、生产和部署智能设备，并在制造过程中实现自我感知、自我学习、自我优化和自我调整。5G技术的发展为智能制造提供了新的网络通信基础设施，使其更具有包容性，适用于各种生产设备。5G技术可以支持高速率、低时延和（地区）接入大规模连接的通信，可以满足智能制造系统对实时控制、远程控制和信息感知的要求，使工业物联网系统更加智能化。5G网络还具有更强的抗干扰性，无缝移动通信能力，配合5G智能搬运机器人的应用能够实现生产物料的无人搬运大规模设备连接。随着5G技术的持续进步，5G网络能力也将逐步得到提升完善。，更好地以满足工业物联网系统对通信速度、质量和可靠性等方面的要求，从而为工业互联网应用提供更强大的支持。

（二） 5G在远程操作中的应用

远程操作是5G技术的一个重要应用，通过远程操作可以减少工人的工作时间，提高工作效率。另外，对于天车等作业条件恶劣的工种，引入远程操作可以改善工人的作业环境，缓解企业在此类工种上招工困难的问题。因此，5G技术在远程操作中的应用前景广阔。例如，5G远程操作应用需要可靠和安全的通信。它必须能够在安全环境中安全地传输数据，避免数据丢失或泄露。，保障数据传输的可靠性，因此，必须采用具有端到端安全通信协议和安全策略的5G网络。为了实现安全通信，5G远程操作需要在两个或多个远程操作设备之间建立可靠和安全的通信。为此，必须采用具有端到端安全通信协议和安全策略的5G技术，并确保其能够支持多个5G远程操作设备之间的安全通信。此外，还应考虑到工业互联网环境下的各种安全挑战。例如，工业互联网环境下可能存在复杂的设备和传感器网络以及其他威胁，必须防止这些威胁对远程操作设备的安全产生影响。如可能存在恶劣的天气条件，因此必须保证5G网络的可靠性和稳定性。其次，还应考虑到工业互联网环境下设备、传感器和控制系统等的多样性和复杂性。因此，应建立适用于不同场景的远程操作平台和协议，以便更好地支持远程操作应用程序和业务流程。

（三）5G在工业物联网中的应用

工业物联网通过物联网技术连接物理设备，实现设备的智能化管理，并利用云计算等技术进行数据分析。工业物联网技术的核心是连接技术。通过5G无线网络连接大量的工业设备和传感器，可以实现设备之间的高速数据传输。

工业物联网的出现是为了解决传统工业制造中存在的问题。5G技术的出现，将为工业物联网的发展带来新的契机。通过5 G网络，可以实现对工业设备的无线通信、遥控等功能。同时，它还可以提高生产效率和安全性，从而促进工业互联网的发展。5G网络可以为工业物联网提供以下功能：1.高速移动性：5G网络具有高带宽、低延迟、

广覆盖高可靠等特点，能够满足工业物联网对数据传输速度和质量的要求。2.低功耗：5G网络可以支持多种应用场景，其中包括远程控制、远程监测、智能维护等。 5G Release 17标准版本中RedCap技术标准的提出，能满足5G终端设备降低能耗、成本的需求。随着5G Release 18中RedCap的演进，将进一步降低5G终端的能耗、成本。 因此，5G网络可以为工业物联网提供低功耗和低成本的连接方式，满足其对数据传输速度和质量要求。3.自组织网络边缘计算：5G网络具有自组织功能边缘计算能力。通过部署边缘网关、边缘云等边缘设备资源，实现工业协议转换、数据本地预处理。这种功能可以使5G网络在满足工业物联网中数据传输的需要之外，并还对数据进行了有效处理和分析，从而提高生产效率和安全性。4.海量连接：5G网络具有大量设备连接的能力，可实现物联网中设备之间大规模、高密度的数据传输。5.海量机器类通信：5G网络具有海量机器类通信能力，可以，满足工业物联网对数据传输速度和质量要求。

（四）5G在工业自动化中的应用

5G技术的发展为工业自动化带来了新的发展机遇。在传统的工业自动化中，人们主要使用有线连接。然而，随着技术的进步，工业自动化朝着无线方向发展，这为5G技术在工业自动化中的应用带来了新的发展机遇。在5G技术的支持下，人们可以建立更加安全、高效和稳定的无线连接，实现更高水平的工业自动化。例如，在医疗设备生产中，无线连接可以降低设备损坏概率，提高生产效率。在建筑和建材行业中，无线连接可以降低工人现场操作风险、减少人力资源成本和提高生产效率。在纺织行业中，5G技术可以提高车间生产效率、质量和产品多样性。同时，5G技术还可以实现远程控制和机器视觉检测，这些应用将提高产品质量、减少人工错误率并促进工业自动化。总之，5G技术将进一步推动工业自动化向无线方向发展，为实现工业互联网的持续演进提供打下坚实的网络基础。

五、5G技术对工业互联网的挑战与应对策略

（一） 5G技术在工业互联网应用中的安全问题

5G技术作为一项新兴技术，在工业互联网领域的应用也会面临一些安全问题。这些安全问题可能会影响5G网络的安全性。5G技术具有相对较短的物理传输距离，这意味着可以轻松地建立不同基站之间的无线连接，因此可以广泛应用于工业互联网场景。然而，在5G网络的发展与应用中，5G网络的这种特性也会为攻击者所利用。因此，5G网络容易受到各种安全威胁和攻击。此外，5G网络的无线信道存在较高的电磁干扰和噪声。由于这些影响，工业互联网场景中使用5G网络可能会面临许多安全问题。例如，工业互联网中使用5G网络可能会使信息泄露，这是因为5G网络存在信号传输失真和信号丢失等问题。此外，5G网络中还可能存在病毒、木马等恶意程序，这将导致工业互联网应用出现安全问题。因此，5G技术在工业互联网应用中的安全问题是需要重点研究和解决的。

（二一）5G技术在工业互联网应用中的技术难题

5G技术在工业互联网中的应用面临一些技术难题，这些问题包括：1.网络安全问题一直是工业互联网的一个重要问题。因此，需要针对网络安全进行进一步的研究和分析，以提高工业互联网的安全性。2.隐私保护：随着工业互联网的发展，企业的业务数据呈现出了大规模和高度敏感的特点。如何保证这些数据的隐私性和安全性，是5G技术在工业互联网应用中需要解决的问题之一。3).成本：5G技术在工业互联网中应用，需要对终端设备进行升级改造，不同的组网方式也将带来一系列新的管理和运营问题。4.网络延迟：由于5G技术具有低延迟特性，因此它可以降低工业互联网中设备之间通信时延。

（三二）5G技术在工业互联网应用中的应对策略

在工业互联网中，5G技术面临的挑战是如何提高网络安全、稳定性和数据隐私。这就要求建立安全的工业互联网系统，同时需要确保数据的安全性。为了解决这个问题，可以考虑以下措施：首先，从标准方面入手，制定工业互联网标准，同时加强行业和政府合作，为5G技术在工业互联网中的应用提供统一的标准。其次，从网络安全方面入手，提高网络安全性。5G技术作为一项新兴技术，其安全性还没有得到完全的保障行业客户的完全认可。因此，应加强工业互联网网络安全监管和防范工作，提升行业客户认可度。再次，从网络传输质量稳定性入手，结合新兴的TSN等通信技术手段，实现确定性的网络服务，从而保障网络传输质量的稳定性。从次，从数据隐私角度入手，采用“网络切片”、UPF下沉等技术手段，实现数据逻辑隔离、数据不出园区等应用场景，提高数据隐私保护能力。5G技术在工业互联网中的应用涉及大量的个人信息和敏感数据。因此，应加强对数据隐私的保护工作，建立安全、高效、可靠的工业互联网系统。最后，通过对5G Release 17中的关键技术进行深入研究和应用实践，包括Redcap、终端节能、URLLC/IIOT、MIMO

进一步增强、TSN、5G LAN支持等特性，推动底层工业连接的标准化和低成本IIOT，并从行业角度入手，促进工业互联网标准体系和管理机制的制定，解决5G技术在工业互联网应用中实现规模化推广所遇到的成本问题和标准化问题，为基于“5G全连接”能力落地的典型应用场景提供更加成熟、可靠的技术支撑，促进工业互联网的快速发展从行业角度入手，制定工业互联网标准体系和管理机制。

六、结论

随着信息技术的快速发展，5G技术应运而生，并得到了广泛的应用。5G技术以其高速度速率、低时延和大容量等特点，为工业互联网的发展提供了强大的支持。但是，5G技术在工业互联网中仍面临一些挑战，如网络安全、网络稳定性、隐私保护和终端设备可靠性等。因此，5G技术在工业互联网中的应用需要采取一定的措施来解决这些问题。本文针对5G技术在工业互联网中的应用进行了详细分析，研究了5G技术在工业互联网中的应用潜力，并介绍了5G技术在工业互联网中的应用案例。本文旨在为进一步促进5G在工业互联网中的应用提供参考。

参考文献

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