5G 不僅僅是一次資訊通訊技術的升級換代，更是一場影響深遠的全方位變革。5G 無線和網路的一些關鍵技術特性十分契合工業網際網路的應用需求，能夠促進工業、交通、金融等垂直行業迅速轉型升級。5G 與4G技術對比來說，５G峰值速率會提高几十倍，從４G的最高值100Ｍb/s提升至數十Gb/s，端到端延時將從４G的十幾毫秒減少到５G的幾毫秒。另外5G網路系統在網路域安全、使用者域安全、應用域安全、安全可見性等協議設計方面都有增強。
5G技術的應用場景主要有：增強移動寬頻場景（eMBB），聚焦對頻寬有極高要求的業務，提供每秒Gbit級的高傳輸速率，主要是針對手機、移動終端提供服務，包括5G+VR/AR、5G+超高清視訊等，能夠給直播、影視、遊戲社交領域及遠端教育方面帶來新的商機市場；超可靠低時延通訊（URLLC），以5G的低時延、高可靠為特性，提供<1ms的極低時延，主要聚焦輔助駕駛/自動駕駛、工業控制、遠端手術、無人機控制等對時延極其敏感的業務，助力企業降本增效。低功耗大連線場景（MMTC），以5G採用的NB-IOT及eMTC技術，能夠滿足低功耗廣覆蓋的場景需求，主要覆蓋智慧城市、智慧農業、抄表業務等具有高連線密度的場景，提供每平方公里百萬連線，助力物聯網加速發展。
當前5G已成為引領融合創新、激發新型資訊消費的新動力，成為促進產業升級、驅動經濟持續增長的新引擎。相比4G網路，5G技術在無線和系統架構上的革新，使其能夠更好地滿足工業應用的高效能要求。5G與工業網際網路的深度融合發展正在加速工業經濟的數字化、網路化、智慧化轉型，將對我國經濟社會發展產生深遠影響。目前我國也正在積極開展5G與工業的深度融合，面向工業網際網路、智慧能源等重點行業，打造多個5G應用場景，推出一系列5G示範專案，進一步推動5G融入百業。
二、工業網際網路概述
2020年政府工作報告提出，“新基建”主要包括5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大資料中心、人工智慧、工業網際網路七大領域。工業網際網路作為“新基建”的核心部分，是基於雲端計算、大資料、物聯網、人工智慧等技術與工業技術相融合，為工業企業提供數字化、網路化、智慧化服務，實現人、機、物全面互聯的新型網路基礎設施。它將改變工業發展的模式，為第四次工業革命打下堅實的基礎，也是中國製造業轉型升級的重要支柱。
根據工業網際網路的產業鏈來劃分，可將其分為五部分：企業硬體裝置層、資料採集層、平臺層、工業APP及涉及所有層面的工業安全防護體系。當前工業網際網路應用場景不斷豐富，已廣泛應用於智慧裝置製造、新材料研發、生物醫藥研發、食品研發、汽車零部件製造等多個領域。工業網際網路各層之間通過構建專屬的企業專網連線機器、物料、人、資訊系統，以此實現工業資料的全面感知、動態傳輸、實時分析，形成科學決策與智慧控制，提高製造資源配置效率。工業網際網路的“骨架”要靈活運作起來，企業專網很關鍵，企業專網幫助實現工業網際網路平臺各層之間資料互通，實現人、物、資金和資訊“四流”的集中匯聚和高效協同。
5G網路可以通過構建5G企業專網來承載企業、行業和許多其他垂直行業對覆蓋範圍、效能、安全性和可靠性有很高要求的場景。5G網路資源可針對特定使用者進行邏輯及物理隔離，可以從基站到核心網應用全部只服務於一個使用者，同時向用戶開放網路運維管理能力。5G企業專網屬於電信級加密無線網，安全級別高，確保了資料的私密性，確保網路可管可控，可實現資料不出本地區域網。對工業網際網路來說，給企業園區部署的5G企業專網能夠保證企業資料私密性和生產安全性。
三、5G技術在工業網際網路中的應用
1. 工業網際網路對5G 網路的要求
工業網際網路平臺會產生並使用大量資料，從提高效率、降低成本的角度考慮，傳統光纖對企業來講成本太高，而且工廠內的網路也需要實現無線化。無線化減少了機器之間的線路成本，又能夠在各種場景中平滑切換，使得工廠模組化生產和柔性製造成為可能。
隨著工廠規模的擴大和工業工程的複雜化，傳統Wi-Fi在覆蓋範圍、安全性及穩定性方面存在欠缺；而4G網路最高下載速率為100Mbit/s、上傳為50Mbit/s，音訊、視訊和高清影象等大容量資料難以實時傳送，無法滿足工業網際網路平臺實時性要求，這也決定了企業關鍵工序不能全面使用Wi-Fi和4G網路。5G網路的快速性、高可靠性，與工業網際網路低時延、高可靠、廣覆蓋的特性十分契合，工業生產過程中產生的各種資料可通過5G區域網實時彙集到邊緣終端或雲平臺上。此外，面對不同企業的生產場景對網路QoS的要求不同，有的工序環節需要低時延，有的環節需要高可靠，有的需要高頻寬速率，5G網路的切片技術，可以在通用的網路平臺上根據需要靈活調整QoS。可以說5G的到來不僅提升了硬體軟體化、軟體數字化的速度，還推動了通訊行業與各行各業的深度融合。
2. 5G與工業網際網路融合應用場景
工業網際網路是5G最主要的應用場景之一，已成為5G賦能行業的典型代表，“5G+工業網際網路”的融合發展有利於推動工業化與資訊化在更廣範圍、更深程度、更高水平實現融合發展，是經濟社會高質量發展的有力抓手。近年來，各地、各企業結合最新技術和實際業務場景，圍繞工業網際網路進行了充分的研究和討論，5G已在AR/VR、無人機、遠端控制、機器視覺等方面融合衍生出一些通用型應用場景，積累了不少工業網際網路解決方案和最佳實踐。
5G與雲端機器人的融合應用：該場景主要應用於智慧工廠/工業園區，通過5G的低時延、高頻寬特性使得把複雜的處理力放在雲端的架構成為可能，減少了新增控制功能的硬體成本和效率。基於5G+MEC邊緣平臺可以滿足超低延時、高可靠、本地化部署的要求，準確及時掌控生產現場實時資訊，實現上行下行資訊流的閉環；針對安全隔離要求較高、交換時延要求較高的生產資料，採用5G切片技術構建專網，單項隔離，低時延傳輸；針對非實時、長週期分析的管理資料，可將資料通過公網回傳集控中心遠端處理、智慧運維。如2019年8月，青島移動聯合華為集團，共同為海爾打造基於MEC本地分流的5G企業專網，對5G+機器視覺、5G+柔性製造等一系列5G工業網際網路應用場景展開驗證，實現了企業生產資料的隔離化，核心生產資料不出園區，為5G工業網際網路應用打下了良好的基礎。
5G與遠端控制的融合應用：該場景主要應用於煤礦、港口、建築、跨地域跨工廠等作業環境複雜、危險程度高的場景，通過在機械裝置、儀器工具等感測器加裝5G物聯網通訊模組，利用5G網路低時延高可靠特性，操作人員根據接受的資訊進行分析決策併發布指令，遠端裝置執行相應動作完成整個流程，從而達到提升企業裝置裝配效率的目的。如基於5G專網，山東移動聯合山東黃金集團下屬黃金裝備公司，成功實現了5G遠端控制鏟運車、5G遠端控制電機車、5G遠端控制碎石機等創新應用；青島港通過5G無線網路的連線與控制，遠端控制抓取集裝箱成功，實現了作業現場的無人化操作，提升了操作的靈活性和可靠性，作業效率顯著提高。
5G+雲VR/AR: 是利用5G網路的低時延、大頻寬、廣連線能力將雲端計算、雲渲染的技術引入VR/AR使用者終端，實現高質量VR/AR內容處理。同時，在工廠應用時，5G 將支援AR大規模傳輸三維資訊，滿足遠端觀看低時延的急迫需求。通過AR技術遊客佩戴AR眼鏡對景區環境進行掃描獲取旅遊資料。如在大明湖、臺兒莊、泰山、趵突泉等重點5A級景區部署5G網路，利用全景攝像頭全方位多角度監控各個景區內部的全景視訊。
5G MEC+視覺識別：通過在工業現場或生產線部署工業相機，利用視訊影象分析處理技術，利用5G網路低時延特點，把拍攝的高清視訊影象回傳至邊緣計算節點，依託高效能伺服器和識別演算法，對工業生產的過程質量檢測、成品缺陷檢驗等，提升檢測效率和質量。同時生產人員也能通過佩戴 AR 眼鏡對產線裝置進行掃描實時獲取生產資料，快速瞭解產線的生產狀況，實現線上快速檢測，保證零件的質量。如海爾集團5G+機器視覺場景，在深入瞭解海爾特種電冰箱生產線實際過程後，通過現場安裝工業相機，基於5G+邊緣計算能力，通過端邊雲協同，實現檢測結果共享更便捷、檢測資料更安全，滿足客戶生產線工業質檢、劃痕檢測等生產需求，提高了檢測效率。
5G+高清視訊融合：該項能力主要用於體育賽事直播、旅遊宣傳、醫療手術協同及高清視訊會議等場景。8K視訊解析度是1080P高清視訊的16倍，是4K視訊的4倍,它可以帶來影院級別的臨場感和融入感，提供沉浸式的視覺新體驗。如2018年9月，青島移動聯合海信集團，基於5G高速傳輸能力，完成了首次5G+8K片源的無線傳輸；2019年2月，青島移動與青島電視臺合作，使用5G技術對青島傳統民俗活動“糖球會”進行直播，市民們可以在視訊APP上直接體驗5G服務；2019年4月，青島移動利用5G網路，助力央視首次實現了人民海軍建軍70週年的5G端到端的高清視訊直播，本次直播使用5G手機直接連線5G基站，使用普通4G卡，模擬了未來的5G商用環境。
四、5G +工業網際網路融合當前存在的挑戰
5G 是新一代資訊通訊技術升級的重要方向，工業網際網路是製造業轉型升級的發展趨勢。儘管5G+工業網際網路融合在汽車、船舶重工、煤礦等工業領域應用效果顯著，但當前5G相關技術的複雜度越來越高，5G網路的開放程度也越來越高。如何確保5G網路的安全和隱私保護，對於5G融合工業網際網路的發展至關重要。另外工業網際網路平臺的技術要求高，資金投入大、標準體系不成熟、安全體系也尚未建立起來，這也會導致5G在工業網際網路領域的應用不規範，市場紊亂等問題。尤其是在當前工業網際網路大力發展的背景下，如何讓我們的5G通訊網路與工業網際網路融合釋放出乘數效應，實現人、物、資金和資訊“四流”的集中匯聚和高效協同，助力企業資訊化轉型。這些問題需要各方共同努力，完善頂層設計，加快技術研發和標準制，以5G獨有的技術優勢在工業網際網路領域形成轉型升級新模式，培育新增長點，實現生產要素重構才能有效解決。
五、結論
工業網際網路已成為當前製造業的發展趨勢，如何把5G網路與工業網際網路進行融合已成為當前研究的重點。本文詳細介紹了5G技術及5G網路在工業網際網路中的作用，並結合5G融合工業網際網路的應用場景提出過了下一步應該重點關注的問題，讓5G助力工業網際網路更好的發展。