工信部 ：5G 融入工业内网，为 OT 网络技术实现路径和工业奠定基础

　　近日，中国联通大数据首席科学家范济安在2022中国国际数字经济博览会第二届“5G+工业互联网”高峰论坛上表示，R16 5G LAN的商务化推广和 5.5G的研发推进，使得5G 逐渐融入到工业企业内网，为 OT 网络的演进提供了一条“总线-以太网-IP化-无线化-互联网化”的技术实现路径。

　　5G商用三年来，中国联通的5G已经覆盖了11个重点工业行业，发展了近 5000 多个项目， 800 余张5G企业专网。到目前为止，中国联通今年在“5G+工业互联网”方面的收入已超过去两年的总和，在“大应用”业务板块当中占比近60%。

　　5G融入企业内网的难点和痛点

　　5G行业应用发展驶入“快车道”，然而这其中也存在着一些问题。范济安介绍道，但是99%以上的这些工业5G项目都属于外挂式网络，没有融入企业内网，特别是OT网络，更谈不上替代，导致5G难以在工业场景中规模化使用。

　　今年9月，工信部在宁波“5G+工业互联网”现场会上发布了《5G全连接工厂建设指南》。这个指南的核心是什么？在范济安看来，它说明要充分利用以 5G 为代表的新一代移动通信技术来集成打造新型的工业互联网基础设施。特别强调的一点是要新建或改造工业企业内网的产线级、车间级、工厂级等生产现场的工业网络，从而形成生产单元的广泛连接。

　　目前，大部分5G部署都采用的是R15版本，因此在工业方面存在一些痛点和难点。范济安表示，R15 的网络属于三层的网络，且采用基于IP的寻址方式，而企业内网属于二层网络，以往5G 与 OT 内网打通需要通过 AR 路由器+GRE隧道+5G CPE 终端。在这个部署过程当中，要进行企业的 IP 地址规划、防火墙设置等，从而造成配置调试工作耗时耗力。

　　5G LAN打破新局面

　　2020年7月3日，国际标准组织3GPP官宣了5G R16标准的冻结，其中的5G LAN进入工业领域的“视野”。5G LAN是指通过增添用户终端所属的VN（虚拟网络群组），在5G网络中构建二层的局域网。它可以在保持企业原有组网方式不变、IP 地址规划不变的基础上，减免R15版本的隧道、路由等设备的配置，实现了原有企业工业以太网设备的“即插即用”，从而大幅度地降低工业产线 5G 化的改造能力。

　　在主旨演讲中，范济安列举了中国联通在长安汽车实现 5G LAN的测试案例。通过5G LAN替代作业内 PLC 北向到工控机的工业以太网，为冲压车间和焊接车间的工业相机“剪辫子”，解决了Andon等系统柔性化问题，减少了产线换线时间。下一步，中国联通还将计划测试由多个5G LAN构成的跨厂区（跨设备商）大5G LAN。

　　5G LAN需要网络和终端升级

　　“有了5G LAN，5G网络可以为没有IP地址的终端提供路由，UPF（用户平面功能）起到了以太网交换机的作用，实现终端之间的报文转发，整个网络就变成了极简的单层网络，相互之间可以进行L2通信，从而实现跨域移动局域网的互联。此功能对多厂区、多生产基地的企业来说格外重要。”范济安说道。

　　关于5G LAN的发展，范济安提出两点建议。一是要进行5G核心网的升级。由于UPF需要承接L2的交换，UDM需要为每个终端赋予虚拟VN，在这过程中，中国联通充分利用集约 2B 5GC一朵云的优势，快速部署升级5GC来支持5G LAN。二是5G终端/模组成为关键。2021年 7 月，紫光展锐联合中国联通成功完成了全球首个基于 3GPP R16标准的端到端业务验证，业务场景包括增强移动宽带、超高可靠低时延通信和工业物联网，为5G R16商用奠定了基础，目前具备5G LAN功能的商用CPE开始出现。

　　5.5G步入视野

　　R16的5G LAN解决了L2网络的通信问题，极大地减少了5G网络的建设成本，做到设备连接5G的“即插即用”，但它并没有解决困扰客户的确定性时延问题。“这个时候，5.5G开始步入我们的视野。”范济安说。

　　位于河北保定的京东自动化是长城汽车旗下的一家零部件公司，担负着支撑主机厂和各子零部件自动化装备升级的任务。他们发现汽车生产线上机械臂的数据线经常受到磨损，造成生产的中断，所以提出了用 5G 来替代南向工业总线的想法。这种C2IO 的连接对确定性时延有着超高要求，是目前商用5G无法满足的。

　　在中国信通院的协调指导下，中国联通联合华为将尚在研发中的5.5G提前拿出来进行现场测试，打通了从主控PLC到机械臂上的PLC再到前段阀岛的无线数据链路，在国内首次验证了空口时延4ms，稳定性99.999%的性能指标，使得5G融入工业内网又迈进了关键一步。

　　结语

　　范济安最后总结说，按照工信部 《5G 全连接工厂建设指南》指引方向，随着R16 5G LAN的商务化推广和 5.5G的研发推进，中国联通做到将现有的 OT 设备接入 5G 的“即插即用”，也正在解决困扰用户的确定性低时延问题。5G 越来越融入到工业企业的内网，为 OT 网络的演进提供了一条“总线-以太网-IP化-无线化-互联网化”的技术实现路径，为OT和IT的融合，为工业企业的互联网络奠定基础。

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