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工業是5G應用的“主戰場”，我國5G工業應用已從生產外圍輔助環節逐步深入至生產核心控制環節。自2019年5G規模商用以來，全國 “5G+工業互聯網”呈規?；l展態勢。工信部數據顯示，截至目前5G應用已融入97個國民經濟大類中的74個，在工業、礦業、電力、醫療等重點領域規模推廣，“5G+工業互聯網”項目數超過1萬個。
而在“5G+工業互聯網”建設中，工業5G終端設備上承平臺應用、下接工業網絡，在工廠遠程控制、視頻監控、移動巡檢等應用中發揮重要作用，已成為業界關注焦點。預計到2025年5G終端將累計超過3200款，其中行業終端累計達2000款，基礎類和定制類終端同步發展，但其發展依然面臨需求供應、行業適配、規模推廣和生態構建等方面的挑戰。
工業5G終端發展進入“快車道”
工業5G發展潛力巨大
2024年第一季度我國電信業務收入同比增長4.5%，基礎設施支撐能力持續增強。5G商用五年來，我國已累計建成5G基站383.7萬個，5G用戶普及率突破60%。5G產品的功能性能不斷提升，應用場景越發豐富，為垂直行業企業內網建設提供了新的選擇。據GSA最新移動專網報告顯示，在納入統計的1384個實際運行專網案例中，使用5G技術的比例達40%。其中，制造業、礦業、能源等工業場景專網占比超過33%。
與此同時，從工業側來看，5G在工業現場網絡的發展潛力巨大。在2023年全球工業網絡中，現場總線和工業以太網占整個工業網絡市場份額高達92%，以5G為代表的無線市場增長率達到22%，市場份額達8%?；?G R16、R17版本的技術商用將滿足5G在工業自動化領域的應用，推動5G在關鍵生產環節的廣泛應用需求，從而帶來工業5G終端的規?；占啊＞C上所述，工業5G終端整體行業應用需求和產業發展潛力巨大，以5G技術為引領，帶動工業現場的無線網絡全面升級。
工業5G終端發展初期成效顯著
在頂層設計上，我國基于在5G技術上的領先優勢和成效積累，積極推動以5G為代表的新一代信息通信技術持續賦能工業生產。自2019年起，工信部印發了《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》《5G全連接工廠建設指南》等一系列文件，通過布局“5G+工業互聯網”網絡關鍵技術產品、重點行業融合應用、產業生態構建以及資源供給等，推動5G與工業互聯網的融合。
在技術標準上，TC124（全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會）、CCSA（中國通信標準化協會）等相繼開展了工業5G終端的標準化工作。在通用技術方面，TC124正在組織制定《工業5G終端通用技術要求及測試規范》國標。在行業融合終端方面，CCSA制定了面向不同行業和應用的行業標準，例如《面向電力行業的5G+工業互聯網終端設備技術要求和測試》《面向礦山領域的5G+工業互聯網井下終端設備技術要求》《面向遠程控制場景的5G工業網關技術要求》等。
在應用推廣上，產業各方積極推動“5G+工業互聯網”成熟落地與規?；瘧谩Ｖ袊畔⑼ㄐ叛芯吭?、中國工業互聯網研究院、機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所、中科院自動化研究所等單位共同參與編寫了《工業5G終端設備發展白皮書（征求意見稿）》；中國工業互聯網研究院正面向工業企業、信息通信企業、設備制造企業等產業各方，公開征集包含工業5G終端在內的新型工業網絡產品名錄；此外，5G-ACIA（5G互聯產業與自動化聯盟）組織發布《Industrial 5G Devices-Architecture and Capabilities》等工業5G終端相關的報告，協同推進工業5G終端的技術研發與融合應用。
在產業發展上，5G產業鏈上終端芯片、模組產品的多元化和市場規模的穩步增長，推動了工業5G終端的規?；l展。目前，工業5G模組的種類已有近300款，工業5G專網部署和應用成本大幅降低，為5G在工業領域的規模化應用提供了條件。隨著5G網絡基礎設施新建和改造加速，工業5G終端也將同步進入快速增長期。GSA數據顯示，截至2024年6月，全球范圍內5G工業級網關、CPE（客戶終端設備）及路由器的款式數量從2020年的26款大幅躍升至245款。不僅NetModule、Peplink、Cradlepoint等國外企業推出了多款工業5G網關、CPE、路由器，如華為、中興通訊、宏電科技、廈門才茂等國內企業也積極投入研發，并不斷推出多樣化的產品。
尤其近兩年來，國內廠商依托工業互聯網創新發展工程，已經布局并生產一批技術先進、需求迫切、驗證有效的工業5G融合終端產品。相較于國際競爭對手，國內產品展現出品類豐富、功能持續演進的領先優勢，例如基于大上行、URLLC（超可靠低時延通信）、5G LAN等技術，為工業領域提供了高速、穩定的網絡互聯能力產品。
與此同時，工業領域的需求側也展現出了積極的發展態勢，企業紛紛布局面向行業應用的工業5G終端產品。例如，國網智芯面向電力行業研發5G能源控制器等智能終端，可滿足用戶側和配電側計量與感知設備的靈活接入等需求；石化盈科聚焦石化安全生產和精準遙測等業務場景，自研防爆VOC（揮發性有機化合物）氣體傳感器、防爆閥門回訊器、防爆遙測巡檢機器人等多款5G終端設備。
5G助力工業終端設備更新
5G在工業領域的技術優勢
一般觀點認為，對比傳統工業現場的通信技術，5G的時延高于工業以太網，吞吐量不及光纖，成本高于Wi-Fi，然而在這些方面5G均可以通過技術優化達到甚至超過對標技術的能力。5G技術的核心優勢在于其具有多方面可定制化的優化演進空間，幾乎沒有能力短板。
不僅如此，對于工業領域設備更新來說，5G還具備多項技術長板和應用必要性。一是移動性優勢。相比無線通信的Wi-Fi技術，5G的用戶容量更大（可達10倍以上），切換調度更高效。因此，在AGV、柔性產線、升降機、機運鏈、立體產線、穿戴式設備、工業平板等多終端接入時，5G能夠提供足夠的帶寬和業務連續性。此外，相比于標簽導航方案，5G的靈活性、安全性更高。二是大上行優勢。與Wi-Fi相比，5G的可靠性更高，更適用于“逐線逐幀”掃描判斷的工業相機精細質檢與工業巡檢機器人等場景。與有線網相比，5G可快速解決海量數據回傳的問題，因為工業現場不會為大上行數據預留交換傳輸資源，每新增一個高清工業攝像機，不僅要把線纜布設到設備前，還要規劃新的回傳網絡，否則海量數據很容易造成擁塞，影響現網運行。5G在工業現場的1km范圍內不需要線纜組網，直接擴容與基站相連的交換機即可。三是廣覆蓋優勢。依托5G網絡，企業可在廠房和廠區間、礦區港口等開放作業場景內,實現工業終端的一網覆蓋和連續移動，由此可支撐無人礦卡、廠區巡檢，遠程集控、跨區物流等工業應用。四是全連接優勢。基于5G接入網、核心網、數據及安全管控的完整能力，可以搭建工廠內“一網盡連”的統一基礎設施。企業要部署新應用，只需要考慮終端和軟件，不再需要新建網絡，有效解決工業現場網絡制式繁雜、“數據孤島”和“應用煙囪”等問題，為將來的工業大模型等更多智能應用的孵化提供可能。
工業5G終端的設備更新實現路徑
目前，基于5G的工業終端設備更新主要有三種方案。一是通過將工業終端接入5G CPE，實現5G網絡的接入，這種方式不需要對現有基于有線或Wi-Fi的非5G工業終端設備進行任何改造，因此對現有工業網絡改動最小。二是對傳統工業網關進行5G改造，使得工業網關具備基于5G無線通信的工業協議轉換能力。三是對工業終端進行改造升級，通過內嵌5G模組實現5G網絡的接入，這種方式改造后的工業終端更加靈活，后續可激發一批更加定制化、柔性化、智能化的“5G+工業互聯網”融合創新應用。
工業終端的5G化改造不僅可以實現機器視覺質檢、廠區智能物流、無人智能巡檢等生產外圍輔助環節的應用，還可以逐步深入遠程設備操控、設備協同作業、精準動態作業等生產核心控制環節。
工業5G終端規模發展
面臨的問題及挑戰
在推動工業5G終端實現規模發展的過程中，產業界應正視面臨的問題與挑戰。
行業需求方面
不同于消費互聯網，工業互聯網的行業特點鮮明，需求碎片化問題比較突出。不同行業和應用場景對5G網絡的大帶寬、高可靠低時延、大連接等通信性能的需求不同，并且存在工業協議轉換、確定性傳輸、低功耗、本安防爆等各類行業特定功能需求。因此，消費互聯網的統一化5G產品研發和應用部署模式不適用于工業領域的融合終端。此外，在消費互聯網基礎設施建設過程中，決策權主要掌握在電信運營商和云平臺公司手中，而在工業網絡建設方面，工業企業擁有絕對的主導權。加上供給側方案太多，如工業總線、工業以太網、光網、物聯網、無線網、TSN、確定性網絡等，網絡基礎設施繁雜問題也比較突出。因此，當前工業網絡的建設和設備部署存在專業性、前瞻性和延續性不足的問題，往往難以達到預期效果，并且導致終端管理和網絡運維成本高昂。
融合標準方面
工業5G終端相關標準要跨多個技術領域和行業，協同推進難度高。例如，一項工業5G融合終端的信息通信技術標準涉及產業聯盟、運營商、新技術設備商集成商等，他們分別在傳統的5G工作組、工業互聯網推進組、行業內的標委會、行業協會參與標準的研制工作，缺乏統一的交流協作平臺、明確的體系劃分及協調制度。此外，面向行業應用場景的行業標準制定工作，目前參與單位以信息通信企業為主，缺乏行業企業的廣泛參與。次外，各行業需求顆粒度不同，一些行業尚未發布工業5G終端的行標，存在基礎標準、創新技術和應用標準供給不足的問題。尤其是在新型工業終端的設計與測試方面，應在3GPP定義的5G終端標準基礎上，結合行業需求對協議轉換、接口開放、基本測試要求等內容進行標準化。
規模應用方面
工業5G終端的關鍵技術已基本具備，但在行業規模應用上還存在模組及融合終端價格較高、產業落地困難等問題。對此，5G RedCap（輕量化）技術可從業務需求出發，通過終端剪裁功能在成本與高可靠、低時延、大容量、低功耗等性能之間需求平衡，研發輕量化、可定制的工業5G融合終端，可進一步推動5G規模應用。業界針對典型to B、to C場景積極推動RedCap終端研發，2023年已推出基于RedCap的攝像頭樣機、電力終端樣機等。預計未來兩年，隨著RedCap商用，工業5G模組的價格將有望從300元降至百元以內，部分工業5G數采終端價格可降至500元左右，并且終端類型將更加豐富，從而推動5G在更多行業規模化落地。
產業生態方面
我國擁有超大的工業終端市場、數量眾多的產業工人、萬級的5G工廠建設數量目標，以及趨于成熟的AGV、智能機器人、工業相機/攝像頭等典型5G工業終端應用，共同形成了產業規模的優勢。但在長期的市場實踐中，多家國際自動化集成商巨頭形成了相對成熟、被廣泛認可的工業協議，如業界較熟悉的PROFINET、EtherCAT、CCLink、EtherNet/IP等，大約有30種，而我國工業企業主要使用的PROFINET、EtherCAT、Modbus、PROFIBUS 4種工業網絡協議也在其中。此外，國際巨頭已推出并商用全套的5G專網產品，并有可能借助私有封閉的工業協議形成新的生態壟斷。這將導致工業生產設備由于協議問題難以互通，造成工程內網絡數據互聯困難、系統集成、網絡管理難度加大且成本高昂，從而遲滯工業現場設備的5G升級改造。
加快工業5G終端產業
規模發展的建議
總體來說，雖然5G技術在不斷演進迭代中，而工業5G終端在eMBB、URLLC、RedCap領域的技術研究、標準制定工作也已初見成效，但仍存在終端無法深入工業生產核心環節、因價格高而無法規模應用等問題，二者相差甚遠。
因此，需要改變消費互聯網基于5G技術演進的應用推廣模式，更多地面向工業應用主體，采用基于工業現場需求的研發與應用推廣模式。通過對高價值工業場景的挖掘，根據不同的行業應用需求，研發并推出行業認可的工業5G融合終端產品，為后續融合終端的規模應用、產能提升以及市場主體擴張奠定基礎。
一是推進工業5G終端行業適配，促進不同形態終端的多樣化發展。工業5G終端的應用不能僅局限于通信能力，針對工業級高可靠性需求、生產設備數字化程度不足、融合網絡帶來的系統復雜化等問題，應大力推動5G工業網關、工業現場5G融合終端和5G生產輔助智能終端的多樣化發展，實現工業生產中感知能力、控制能力和通信能力的增強。
二是加強工業5G終端技術研究，推進新型工業網絡融合創新。利用無源無線通信、確定性網絡、毫米波、立體覆蓋增強、空間精確定位與感知等技術，持續提升工業網絡性能和終端管理能力，向生產核心環節深化應用并孵化遠程集控、L4自動駕駛、動態能效管理等新型工業應用，實現工業現場在更廣范圍的連接、更高程度的智能、更精細化的管理等維度的創新升級。
三是加速工業5G終端標準研制，推進工業5G終端測試認證工作。行業需求的差異化容易給工業5G終端帶來產品定位不清晰、功能不完善、價格參差不齊等問題，應積極推進工業5G終端的標準化工作，規范終端能力，保障終端產品在生產使用過程中的安全可靠性等。同時，市場監管部門在相關部委指導下，開展對工業5G終端設備的認證監管工作，推動工業5G終端質量認證體系建設。
四是圍繞工業5G終端拓展應用生態，孵化融合解決方案供應商。鼓勵終端產業鏈上的廠家融合工業需求，推出多種形態的終端產品。通過培養一批“既懂5G又懂工業”的解決方案供應商，提供終端融合設計、統一管控、全生命周期管理等解決方案，進一步拓展應用生態。
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