工联院鲁春丛：5G+工业互联网实现“芯、端、网、云、用”五大突破
【慧聪通信网】2021年，“5G+工业互联网”在10大重点行业形成20个典型应用场景。2022年，我国将实施制造业数字化转型行动计划，完善多层次工业互联网平台体系。5G与工业互联网的融合将加速数字中国、智慧社会建设，加速中国新型工业化进程，为中国经济发展注入新动能，为疫情阴霾笼罩下的世界经济创造新的发展机遇。
2022年1月6日，由通信世界全媒体举办的2022 ICT行业趋势年会以“数智产业新时代，高质量发展新未来”在北京举办。中国工业互联网研究院院长 鲁春丛受邀出席，以“5G+工业互联网发展趋势”主题发表了精彩的演讲。
5G“三个特征”引发工业互联网突破
“我国5G正式商用两年半来，取得了网络领先、产业领先、应用领先的新优势。产业基础高级化、产业链现代化水平持续攀升，不断拓展数字经济新空间。”鲁春丛表示，“5G作为基础性技术、聚合性技术、融合性技术，正在推动数字产业化、产业数字化的快速发展，而工业互联网将为5G发展开辟广阔空间。”
首先，5G网络发展领先。我国已经建成全球最大规模5G独立组网，建成5G基站超过139.6万个，覆盖所有地级以上城市；基础电信企业共建共享持续深入，共建共享基站超过56万，节约建设成本超千亿元；用户市场快速发展，5G终端用户达到4.97亿户。
其次，产业能力领先。5G标准必要专利继续保持领先，欧洲电信标准化协会（ETSI）声明的5G标准必要专利中，我国企业的声明量继续保持全球领先；5G系统终端发展领先，全球5家主流系统设备厂商中我国有2家，芯片设计能力处于国际领先水平，全球前10名手机厂商我国企业占7家。
再次，我国应用创新也是全球领先。鲁春丛介绍称，在消费领域，5G+大数据+人工智能+AR/VR等组合催生新消费模式；在生产领域，“5G+工业互联网”在建项目超过1800个，覆盖22个重点行业领域；形成柔性生产制造、设备预测维护等20个典型应用场景；在民生领域，5G应用创新案例数量已超1万个，特别是在教育、医疗、铁路涌现了很多丰富的场景。
鲁春丛强调，5G正在引发工业互联网新的突破，特别是5G作为基础支撑、聚合创新、融合引领的作用愈发凸显。
5G+工业互联网实现五大突破
5G和工业互联网的融合创新将成为赋能各行业数字化、网络化、智能化转型升级的重要驱动力量，在网络强国、制造强国、数字中国建设中发挥重要作用。
鲁春丛表示，我国的5G+工业互联网发展取得了显著进展。中国的工业制造业具备完整的产业链、多元的行业生态、广阔的市场纵深，特别是大量处于工业2.0到3.0阶段的传统产业企业加快数字化、网络化、智能化改造进程，也将为5G提供丰富的应用场景，开辟更为广阔的发展空间，支撑5G不断发挥着商用价值，释放发展红利，向更高质量、更高水平加快迈进。
“5G作为基础性技术、聚合性技术、融合性技术，正在推动数字产业化、产业数字化的快速发展，重点体现在“芯、端、网、云、用”五大方面的突破。” 鲁春丛如是说。
突破一：“芯”的突破
5G带动芯片的市场规模大幅增长，随着5G基站建设数量不断攀升、5G网络设备和终端设备数量持续上涨，带动基带、射频、处理器等芯片市场规模呈大幅增长态势。
同时，5G带动芯片高水平创新。5G的多模多频特性直接拉动基带芯片向高集成度的SoC芯片方向发展；5G的高频特性为射频芯片中基础材料研发、滤波器、功放等元器件设计提出更高要求；5G核心网用户面设备会引入智能加速解决方案提升数据包处理能力，给智能网卡、FPGA等芯片创造新的市场机会。
突破二：“端”的突破
一方面，5G带动工业模组和终端发展升级。工业行业终端形态各异，目前已经形成5G到现场、5G到网关、5G设备三种接入方式。在鲁春丛看来，目前60%-70%的场景还是5G到现场，希望未来十四五期间从5G到网关发展到5G直接到设备，实现IT、CT和DT的深度融合。
同时，5G与云计算、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术的深度融合，催生传统模组和终端向智能化方向演进，支撑更高级、更复杂的应用；5G推动工业终端向IT和OT相互融合的方向升级，推动工业控制系统加速走向远程集中控制模式。
另一方面，5G带动了工业模组和终端产品的多样化。例如手机、虚拟现实设备、可穿戴设备、工业CPE、车载单元、医疗设备等新终端的大规模商用，促使终端产品规模和种类日趋丰富；终端产品牵引多场景、多形态的5G模组研发生产。
突破三：“网”的突破
5G能够更好地满足工业应用需求。信通院发布的数据显示，2021年三季度我国5G网络下载速率为406.8Mbps，是4G下载速率30.2Mbps的10倍以上，是Wi-Fi下载速率156.9Mbps的2倍以上；5G上行平均速率为49.3Mbps，相比于第二季度的32.2Mbps，提高约53.1%；采用大上行按照8:2的帧时隙配比方案，可达到1G-1.35Gbps，能够满足大部分工业场景需求。
同时，5G将构建工业组网新模式。切片虚拟专网模式，是指企业使用公网5G基站、核心网等基础设施，利用网络切片形成虚拟工业5G专网；混合虚拟专网模式，是指在共享部分公网设施基础上，将用户面功能单元、移动边缘计算服务器部署在工业企业厂区，成为企业专用网络设施；独立专网模式，是指在工厂内建设一张包括基站、核心网等全部设施的5G网络，仅服务企业自身需要。
突破四：“云”的突破
5G加速边缘云商用进程。5G用户面功能UPF下沉实现和数据流量本地卸载，可以将边缘计算节点灵活部署在不同的网络位置，来满足时延、带宽有不同需求的边缘计算服务；5G支持将网络能力开放给边缘应用，实现时延敏感型的工业控制类应用、时延容忍度较高的远程控制类应用、带宽要求较高的视频类应用等业务。
5G核心网通过网络功能虚拟化（NFV）技术实现了云化部署，加速云网融合脚步伐。企业采用NFV，将5G核心网的用户签约数据和策略管理、网络切片管理等功能全部软件化，部署在X86或ARM通用服务器上，后续可以自主软件快速迭代，加速新业务创新和上限。
突破五：“用”的突破
工业和信息化部通过实施“5G+工业互联网”512工程，先后两批次发布了10个重点行业和20个典型应用场景。10个重点行业包括电子设备、石化化工、装备制造、建材、钢铁、港口、采矿、纺织、电力、家电；20个典型应用场景包括协同研发、生产单元模拟、设备预测维护、设备故障诊断、精准动态作业、场区智能管理、企业协同、工艺合规校验等等，应用和产业的相互带动促进了5G产业的繁荣发展。
通过5G技术对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供新的实现途径，助力企业实现降本、提质、增效、绿色、安全发展。
全国已建成“5G+工业互联网”项目超1800个，覆盖22个国民经济重要行业，打造了上万个5G应用创新案例。
聚焦4个方面、10个方向，推进“5G+工业互联网”快速发展
“十四五”时期是我国开启全面建设社会主义现代化国家新征程的第一个五年，也是我国“5G+工业互联网”赋能千行百业，深化融合应用的关键期。鲁春丛强调，虽然我国“5G+工业互联网”迈出坚实步伐，取得了一系列阶段性成果。但是，进一步深化“5G+工业互联网”发展，必须与工业领域特有的技术、知识、经验紧密结合，这一过程难度较大，具有复杂性、长期性，非一日之功、难一蹴而就。
“下一步的工作聚焦四方面，要加强新型基础设施建设，提升产业发展水平，增强应用创新能力，构建良好发展环境。”鲁春丛表示，推进“5G+工业互联网”发展的重点方向有10个。
方向1：推动工业企业建设5G全连接工厂，打造示范标杆，探索形成IT和OT网络融合部署方案，进一步推动5G应用从外围辅助环节向核心生产环节渗透。这将为进一步深化“5G+工业互联网”发展，加快应用创新打下坚实基础，也将开辟“5G+工业互联网”发展的全新赛道，预期到2023年在10个重点行业打造30个5G全连接工厂。
方向2：探索5G专网建设及运营模式，推广切片虚拟专网和混合虚拟专网，满足大部分企业的建设5G、应用5G的需求，同时开展工业5G独立专网试点，推动新的工业网络组网模式探索和应用。
方向3：完善标准体系，加快制定“5G+工业互联网”相关标准，实施标准引领和标准推广计划。
方向4：加快共性技术研发，实施技术产品创新突破计划，攻克5G与TSN等新型网络的关键共性技术，提升技术创新能力。
方向5：推动芯片、模组、终端、系统设备等关键产品发展，加快定制化、经济型工业5G芯片、模组、终端等产品研发和产业化进程，鼓励信息技术与工业技术企业联合推进工业5G芯片/模组/网关。加快满足工业生产特殊环境和安全要求的5G网络和系统设备研制。
方向6：发挥示范标杆引领作用，结合行业实践打造一批“5G+工业互联网”应用创新示范标杆，培育一批可复制、可推广的新应用、新模式、新业态。挖掘更多典型场景和重点行业应用实践，为企业应用创新提供借鉴参考，预期到2023年，针对重点行业培育30个左右典型应用场景。
方向7：构建区域差异化发展格局，开展产业示范基地建设，依托国家新型工业化产业示范基地，推动形成“5G+工业互联网”产业示范基地。鼓励各地建设“5G+工业互联网”融合应用先导区，探索具有地区及产业特色的发展模式，加快赋能各地行业数字化转型。
方向8：建设公共服务平台，提供5G网络化改造、应用孵化、测试验证等服务，开展应用咨询及研发培训，提升公共服务能力，预期到2023年，建成8个“5G+工业互联网”公共服务平台。
方向9：完善网络安全体系，发展“5G+工业互联网”安全大脑，支持重点城市加快“5G+工业互联网”安全大脑建设，强化网络安全保障能力。
方向10：探索适应行业应用发展的商业模式，推进产业各方协同创新、互利合作，推动龙头企业整合创新链、产业链，培育解决方案供应商，加快成熟商业模式推广。
