工业互联网产业联盟：2024工业5G终端设备发展白皮书

工业5G终端设备发展白皮书（征求意见稿）工业互联网产业联盟（AII）2024年4月声 明本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、本报告所有材料或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有（注明是引自其他方的内容除外联系电话箱：aii@编写说明工业互联网5G5G5G目前，5GCPE、5G工业网关、5GDTU、5G实验室测试性能好、现场适配场景调试难”等情（CPE等工业互联网用，中国信息通信研究院技术与标准研究所联合产业界企业编写了《工业5G终端设备发展白皮书（征求意见稿）》。5G工业互联网5G起草单位：中国信息通信研究院技术与标准研究所机械工业仪器仪表综合技术经济研究所中国电信股份有限公司研究院紫光展锐上海）中国联合网络通信有限公司黑龙江省分公司联通（广东）产业互联网有限公司上海）目 录一、发情况 1（一）“5G+工业联网发展背景 1（二）工业5G终端设备发现状 2二、工业5G终端备基本类 4（一）用通工业5G终端设备 5（二）业应工业5G终端设备 6三、工业5G终端备通信制 13（一）工业5G终端设备基架构 13（二）工业5G终端设备的信能力 16（三）工业5G终端设备的管 23四、工业5G终端备发展临的、建议展望 24（一）点挑战 24（二）展建议 25（三）来展望 26附件：用侧业5G终端设备的信需求 28一、发展情况（一）“5G+工业互联网”发展背景5G201911工信部”）工业互联网”512工业互联网20202285G10001005G2023年11《“5G+（“5G+工业互联网”5G5G“5G+打造产”5G5G20244“5G+工业互联网5G5G终端设备5G（二）工业5G终端设备发展现状5G5G5G5GCPE5GAGV/AMR5GAR5G5G5GIO5G掘进机等5G5G5G5G5GCCSA（）5G5G+5G5G5G5GCPEGSA5GCPE/路由器/120202620231795G工业网关/CPE讯物联等，以及国外的西门子、Peplink、Cradlepoint、Telit、Sierrawireless5G5G、URLLC5GCPE/路由器/46%，占比领先欧美等发达国家。随着“5G+工业互联网”的发展，5GAGV/AMR、5G工业终端、5G5G图15GCPE/路由器/网关的款式数量二、工业5G终端设备基本分类工业5G终端设备可分为通用通信类终端设备和行业应用类终端设备两大类。其中，通用通信类终端设备主要包括下图连接方式1、2中的5GCPE、路由器、DTU和工业网关；行业应用类终端设备主5G芯片/5G（5G无人天车5G5G工业5G终端设备的主要接入方式如下图所示：图25G终端设备连接方式示意图5G（5GDTU5GCPE和5G路由器5GWIFI5G25G5G5G5G5G3：PLC5G芯片/5G5G5G直接（一）通用通信类工业5G终端设备5G5G业设备与云平台/服务器/5G5G、5GCPE、5G5GDTU支持RS485RS323Type-C5G5GCPE5GDTUUSB5GWLAN5G55GModbusRTU、IEC101、IEC104、S7COMM、Keyence5G网络接入。（二）行业应用类工业5G终端设备5G按开发方式分类5G5G5G5GAGV/AMR5G5G开发5GAGV/AMR、5G矿卡、5G巡检机器5G模组，5GFPGA、传感器（重力、陀螺仪等、WIFIUSB、RS2325G5G5G5G5G工业相5G5G5G、5G5G5G5G5GPDAAR/VR按应用场景分类按照在工业应用场景中发挥的具体作用，5GACIA发布的“Industrial5GDevices–ArchitectureandCapabilities”（以下简称“5GACIA”）5G72维/3HMI（HumanMachineInteraction）、PLCTSN5G2维/32维/35GHMIXR终端设备5GPLC5G网PLC5G5GTSN5G5GS5GTSN5G5GACIA5G端设备。5G5G5G智能电表、5G5G5G5G电力集1TSNTSN5GTSN类载波通信终端的电量数据，同时利用5G网络与主站进行数据交换。

图35G终端设备和维/3”5GAI5G网络高5G摄像5G5G传输，实现对工业设备外观、运行状态及工作环境的统一监控。5GAGV/AMR5G5G网络支持AGV/AMR5G5G5G5G作业。

图45G终端设备“HMI5G5G5GAR眼镜可4K5G传输拍摄5G工业平5G5G5G定位能力，结合北斗等技术实现室内外融合定位，提供厂区人员定位和管理、应急救援等功能。

图55G终端设备“PLC和控制器5GIO5G5G网络将下挂的有线传感5GPLC5GPLC5GIO5G5GPLC5G

图65G终端设备5G终5G（MA）5G5G/5G图75G终端设备三、工业5G终端设备通信机制（一）工业5G终端设备基本架构（1）5G芯片5G5G芯片和面向5G5G5G5G5G行业特性、、ISP（ImageSignalProcessor5G主芯片主要负责信号的采样、编解码和调制解调。其中基带部分ADC/DACDACADC模数/（2）5G模组

图85G芯片通信模块示意图5G5G5G模组5G5GMCU/APSIM/USIM（3）5G

图95G模组示意图5G5G5G5G5G5G5GUSBPOE5G5GWIFI5G网络数图105G终端设备示意图（二）工业5G终端设备的通信能力基本通信能力工业5G终端设备的基本通信能力主要包括如下：5G5GSA、4G5GNR和4GMIMOCA等功能。5G终kbit/sMbit/sGbit/s5G5GNB-IoT、Redcap、eMBB等不5G、带宽和调5G增强通信能力5G（MAC5GTSN（Time-SensitiveNetwork，时间PLCMAC5GLANAR5G5GLANAR5GN6接口的涉DNN19PSAPSAUPF的二5G5GLANN19方VLAN5GVNGroupUPFPSA5G终5GLANVLAN5GVN5G终端UPF5GLAN5GN6MAC

图115GLAN实现方式图示20ms@99.99%时延、双发选收和TSN5G5GOFDMmini-slot5G随到随传”。双发选收PLC5G图12FRER（raeRepictnadiinatnorelait方式，数据传输的可靠性。双终端单模组适用于已有PRP（ParallelRedundancyPRP/TSNTSN

图125G双发选收示意图5G5G5G网络和终端设备需要支持TSN相关的一些特性，包括时间同步协议IEEE802.1ASIEEE802.1Qci协议IEEEIEEE802.1CB于时间感知的业务流量编排，即基于时间感知的流量监管IEEE802.1QciIEEETSNQoS5G图13流量过滤和门控示意图5G5G工业网关需要提供业务流过滤功能，让需要保障的业务流优先使用5G5G5G/3GPPR16DS-TT（DeviceSideTSNTranslator端侧SN转换器PF侧增加-（etorkSdeSNranltr，TSN），5GTSN网络的R17SensitiveCommunicationandTimeSynchronization同步功能）网元，并引入生存时间，5G终端设备之间的TSN确定性转发不用依赖外部TSN网络，建立了5G系统独立支持确定性网络机制。不PR6引入了-（nikieiferceofrva，下Differenceof、DL-AOD（DownlinkAngleofDeparture，下行出射角）、UL-AOA（UplinkAngleofArrival）（Multi-Roundcell-ID，增强小区5G5G5GWIFI0.21100ms，为达成5G5G5GPDU可增加到工业企业网络的AAAServerserver5G5GSMF/SMFUPF5G5G（三）工业5G终端设备的纳管5G5GCPE5G5GAGV/AMR5G5G5G终四、工业5G终端设备发展面临的痛点、建议及展望（一）痛点挑战当前，工业5G终端设备发展主要面临如下痛点及挑战：5G5G5G5G4004G5G5GRedcap商用加速，5GRedcap2005GRedcap模组处于商用初期，网络基站侧也还需进行配套升级，5GRedcap三是5G与工业协议适配、与工控设备融合等关键技术仍待突破。5G5G5G5G5G（二）发展建议为进一步促进工业5G终端设备发展，提出如下建议：5G5G5G5G5G5G二是加快5GRedcap技术在工业5G终端设备中应用，带动研发5GRedcap与5GRedcap5G、5G5GRedcap以用促降5G强协同攻关，推进5G与工业协议XSO（Cross-layerService5G5G与DCS（DistributedControl5G5G与（三）未来展望工业5G5G-A5G5GRedcapNB-IoTPIoT5G5G5G5GRedcap模组商200100效降低工业5G5GRedcap5G与工业终端设备的融合深度将持续深化。随着5GXSO、业网5G5G芯片/5G5G5GPLCDCS等核心变革。5G5G5G端边云5G附件：应用侧对工业5G终端设备的通信需求“5G+工业互联网5G通信需求25G“原生5G5GCPE5G5G接入5GRedcap原生”5G（一）矿山行业AI5G典型场景典型业务典型终端设备类型速率需求时延需求可靠性需求露天开采设备远程操控场景露天开采监控5GAI监控摄像头上行：4Mbp推荐≥6Mbps/路，2K下行：≥100kbps/台传输时延≤100ms≥99.9%2矿山、电力、港口、钢铁、石油化工行业的典型应用场景和通信需求来自CCSA（中国通信标准化协会）的《面向XXXX（行业名称）领域的“5G+工业互联网”应用场景及技术要求》行业标准。控制类设备远程操控5GAI监控摄像头、电机、水泵、皮带等上行：≥2Mbps/720p；下行：≥100kbps/台端到端时延（控制级命令0他 业 务≤100ms≥99.999%车辆类设备远程作业操控5GAI监控摄像头、电铲、挖机、自卸车等矿卡外车辆上行：≥6Mbps/下行：≥100kbps/台端到端时延（控制级命其他≤100ms≥99.999%地上无人矿卡无人矿卡自动驾驶5GAI监控摄像头、5G无人矿卡上行：≥6Mbps/下行：≥100kbps/台传输时延≤10ms≥99.999%作业场景全方位驾驶监控5GAI监控摄像头上行：≥2Mbps/路,720p≥4Mbps/路,1080p下行：端到端时延≤30ms≥99.9%≥100kbps/台地下无人化采掘作业场景智能化采掘作业5G监控摄像头、5G掘进机、采煤机、5G智能信息矿灯上行：≥20Mbps/路，应能支持至少50路并发下行：≥4Mbps/路端到端时延（设备控制端到端时延（视频监控类）≤100ms≥99.9%井下AI高清视频监测（推荐AI监测5GAI监控摄像头上行≥4Mbps/路，1080p；6Mbps/路，2K传输时延≤100ms≥99.9%2K）下行≥200Mbps井下设备采集业务场景井下设备采集5G监控摄像头、5G掘进机、采煤机、5G巡检机器人上行：≥50kbps/持至少100路并发；下行：端到端时延≤100ms；≥99.9%≥2Mbps/50（二）电力行业5G典型场景典型业务典型终端设备类型速率需求时延需求可靠性需求发电设备发电机、变压状态、环境等数据采上行：≥100kbps传输时延≤100ms≥99.9%集温湿度传感器发电动态检测发电场所5G摄像头、发备和环境视频安监1080p；≧6Mbps/路，2K；下行：≥100kbps传输时延≤100ms≥99%采集类智能发电控制（发电设备状态数发电机、变压上行：≥100kbps传输时延≤100ms≥99.9%据，电量负温湿度传感器荷等）发电机、变压5GAR/VR眼镜远程维护：（1080p;RR≥16Mbps/路传输≤30ms时延≥99.9%现场维护等）AR/VR上行：≥20Mbps；下行：≥50Mbps采集类发电机、变压（发电设境数据等上行：≥100kbps传输≤100ms时延≥99.9%信息采集）电厂智能巡检巡检设备的巡检规划、远程控制5G电力巡检5G人机等巡检设上行：≥2Mbps；下行：≥2Mbps传输≤30ms时延≥99%等）备交互类（视5G电力巡检5G人机等巡检设备路，4K；下行：≥1Mbps频/图像传输、位置巡检日志传输≤100ms时延≥99%上传）输电线路在线监测采集类感器等上行：≥2Mbps传输≤200ms时延≥99.9%采集类（输电线境数据等上行：≥10Mbps传输≤200ms时延≥99.9%信息采集）感器等输电线控制类（巡路巡检检设备的远程控制5G巡检无人机上行：≥20Mbps；下行：≥20Mbps传输≤200ms时延≥99.9%等）交互类（视频/图像传5G巡检无人机上行：≥50Mbps；下行：≥10Mbps传输≤200ms时延≥99.9%输、位置/巡检日志上传）5G巡检机器人、采集类温湿度和气体监测等环境监上行：≥4Mbps传输时延≤3s≥99.9%电力隧测传感器道巡检远程机器人操控5G巡检机器人上行：≥1Mbps；下行：≥100kbps传输时延≤200ms≥99.9%高清视频监测5G摄像头上行：≥10Mbps；下行：≥100kbps传输时延≤200ms≥99.9%5G巡检机器人、5GAR/VR眼变电站采集类镜、电缆测温探头、温湿度上行：≥2Mbps传输时延≤50ms≥99.9%综合监和气体监测等测环境监测传感器控制类（巡检机器人远程控制）5G巡检机器人下行：≥4Mbps传输时延≤50ms≥99.9%变电站巡检采集类5G巡检机器人上行：≥4Mbps传输时延≤50ms≥99.9%智能分布式配配网差动保护5G配网差动保护终端上行：≥2Mbps；下行：≥2Mbps≤15ms, 授时≤10us≥99.999%电自动化智能分布式馈线自动化配电自动化馈线终端上行：≥20kbps；下行：≥20kbps传输时延≤1s≥99.999%配电自动化三遥遥信、遥测、遥控配电自动化三遥终端上行：≥20kbps；下行：≥20kbps传输时延≤1s≥99.999%配电场景同步相量测量PMU同步相量测量装置PMU上行：≥80kbps；下行：≥80kbps传输时延≤1s,授时≤1us≥99.999%配电场景精准负荷控制精准负荷控制终端上行：≥2Mbps；下行：≥2Mbps传输时延≤50ms≥99.999%智能配电房采集类端、烟感传感器、水浸传感器、温湿度传感器等上行：≥3Mbps；传输时延≤200ms≥99.9%智慧用能采集类5G智能电表上行：≥3Mbps；传输时延≤1s≥99.9%（三）港口行业AI5G典型场景典型业务典型终端设备类型速率需求时延需求可靠性需求港机半自动/上行：港机半自动/自自动远程作业监控（8-30路摄像头）5G监控摄像头4Mbp下行：≥100kbps/路端到端时延≤100ms≥99.9%动远程作业港机远程操控岸边集装箱箱门式起重机上行：≥100kbps下行：≥100kbps端到端时延≤30ms≥99.9%上行：≥128kbps/每无人驾驶调度业务5G无人水平运输车辆下行：≥128Kbps/每端到端时延≤200ms≥99.9%辆港口无人水平运输车辆远程控制指（米/秒）5G无人水平运输车上行：≥128kbps/每辆下行：≥128Kbps/每辆端到端时延≤30ms≥99.9%上行：≥4Mbps/每远程实时视频5G无人水平运输车路，1080P下行：≥100Kbps/每端到端时延≤100ms≥99.9%路港区人员身5G监控摄像头，推荐4k上行：≥4Mbps/每路，1080p端到端时延≤200ms≥95%异常行为监≥16Mbps/每路，测4K；下行：≥100Kbps/每路港区监控及AI识别货运车辆管理系统5G设备上行：≥4Mbps/每路，1080p；下行：≥100Kbps/每路端到端时延≤150ms≥99%上行：≥4mbps/每港区司机行为管理5GAI边缘检测一体机路，1080p；下行：≥100Kbps/每端到端时延≤200ms≥95%路上行：≥4Mbps/每5G无人巡检路，1080p；人机智能巡检实时视频监控车/机器人、5G巡检无人机上行：≥16Mbps/每路，4K；下行：≥100Kbps/每路端到端延时≤100ms≥99.9%5G无人巡检上行：≥128kbps/每远程控制车/机器人、5G路下行：≥128Kbps/每端到端延时≤30ms≥99.99%机路上行：≥4Mbps/每智能理货视频回传5GAI摄像头路，1080p；下行：≥100Kbps/每≤150ms≥99%路（四）钢铁行业5G典型场景典型业务典型终端设备类型速率需求时延需求可靠性需求智慧料场远程堆/取料控制堆/取料机上行：≥1Mbps传输时延≤20ms≥99.99%环境监测5G摄像头、温湿度传感器、化学气体传感器上行：≥10Mbps传输时延≤40ms≥99.9%皮带智能检测视频图像监测5G摄像头4Mbp18p;≥16Mbps/路，4K;≥64Mbps/路，8K；传输时延≤100ms≥99.9%无人行车视频图像监测5G摄像头4Mbp18p;≥16Mbps/路，4K;≥64Mbps/路，8K；传输时延≤100ms≥99.9%远程作业控制5G无人车上行：≥1Mbps传输时延≤20ms≥99.99%焦化四大车联锁四大车运行控制5G装煤车、推焦车、拦焦上行：≥2Mbps传输时延≤20ms≥99.999%四大车状态监测5G装煤车、推焦车、拦焦上行：≥4Mbps/路，≥16Mbps/路，4K传输时延≤100ms≥99.99%钢包实时跟踪图像/视频流上传5G摄像头上行：≥64Mbps/路，8K传输时延≤100ms-生产过程数据采集图像/视频流上传5G摄像头4Mbp18p;≥16Mbps/路，4K;≥64Mbps/路，8K传输时延≤100ms≥99.9%带钢出口表面质量检查视频图像监测5GAI摄像头4Mbp18p;≥16Mbps/路，4K;≥64Mbps/路，8K传输时延≤100ms≥99.9%钢卷物料盘点图像/视频流上传5G摄像头4Mbp18p;≥16Mbps/路，4K;≥64Mbps/路，8K传输时延≤100ms≥99.9%云化AGV控制5G 云化AGV上行：≥1Mbps传输时延≤20ms≥99.99%能源设施智能管理智能巡检5G智能巡检机器人≥6Mbps/2k;≥16Mbps/路，4k;下行：≥5Mbps传输时延≤100ms≥99.99%能源介质监测水电气等能源介质监测传感器上行：≥2Mbps;传输时延≤100ms≥99.9%（五）石油化工行业/5G典型场景典型业务典型终端设备类型速率需求时延需求可靠性需求野外地震勘探大范围地震数据采集可控震源设备上行：≥30kbps；传输时延≤100ms≥99.