中国移动研究院发布《行业现场网白皮书》.docx

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1、中国移动研究院ChinaMobi1.eCMRI行业现场白皮书二J;中国移动通信研究院，行业现场网技术作为工业、医疗、交通等场景现场网络与设备间的最后-百米“，是未来设备（渐延传输、箴I度室内定位、高可靠本地通信系统的基础,是行业专网的重要组成部分，也是未来各行业现场业务信息化升级的核心。本白皮书介绍了中国移动对未来行啊场网的理解与认识，并根市场、产业、技术需求等综合方面给出未来行业现场网技术演进及行业发展的整体建议。本白皮书的编写收到各行业专家、企业及研究机构的大力却，特别感谢华为、中兴、紫光展锐、联发科技、翱捷科技、新华三、京信、徐州重型机雌团有限公司、首钢集团、南京钢铁股份有限公司、宝信软

2、件、蜴湘潭钢铁有限公司、阳泉煤业（集团）有限责任公司等行业的专家们提出的真知灼见和宝贵修改意见。1.行业现场网概述1-1行业现场网内涵及特征12行业现场网技术发展背景14国内夕桁网脓41.4.1 41.4.2 新型短3目通信51.4.3 确络61.4.4 高精度室内定位61.4.5 Ki三1.1三71.4.6中低速通信72.行业现场网技术组成82.1 助陶亍网总体晒82.2 Sj三三92.2.1 新型无源通信!聪92.2.2 新型无源通信方案整体框架及关键技术点10223分布式RFID创新方案与运营商网络协同方式102.2.4 新型无源通信方案未来的发展方向1123新型短距三哥林111.4 碓

3、141.4.1 确定性网络概述141.4.2 网络寂技术141.4.3 演鹤势181.5 内日191.5.1 高精度定位的柢解瞠体琳框架、技术点192.52度定位和运营商5G的整合方式212.5.3高精位未来的发展方向22232.6.1术点231.6 宅米波通信2.6.25G亳米三碘协同放242.635G蹄述252.6.45G儆降桅271.7 三1.三三281.7.1 中（田物联网概述281.7.2 AFH魅291.7.3 功耗功率控制技术291.7.4 时间同步技术301.8 行业现场网数字挛生311.8.1 行网fiy311.8.2 行业现场网数字字生魅构成333 .行业现场网典型应用场景

4、343.1 :11三三mt343.2 矿山行业363.3 电力行业373.4 钢螭业403.5 智蕊烂413.6 智慧港口433.7 新港454 .行业现场网的与产业发展展望485 .缩略语50附录1#%礴53附录2联单彳吸储54行业现场网白皮书1 .行业现场网概述1.1 行业现场网内涵及特征根据ISO对行业现场网的定义,行业现场网是行蛆蝌侧设备网络接入i林峻两，它们连留亍业现场末端的各类终端、机器、传感器和系统，满足行业现场对传感、数据、定位、控制、管理等多样业务需求.常见的行业现场网技术包括ZM戏网（EtherNet/IP、ProfiNet.EtherCAT等），现场锁（ProfiBus、

5、CC-1.ink、CAN等），Wi-Fi,朝、ZigBee环，骨(1.ongRangeRadio,物(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT),园隅无1.oRa）、SigFbx等（网底广域网通周材:，咽时间敏感磐蛤（TimeSensitiveNetwork,带(UKra-WideTSN)、辣皮、)5gJ(RadioFrequencyIdentificationRHD)、3Band1UWB)等术.UserentityDataco1.1.ection&devicecontro1.entity(DCOCt)OsUCoi1.ecbontubentityDcv*cCCrtro

6、1.sub-crmty图1-1行业网络框架（ISO23247）1.2 行业现场网技术发展背景随着5G技术全球商用以及智能制造、EM三O蓬勃发展,行业现场网迎来空前的市场需求，也引发了行啊场碰能蜥版韵屈谓和1业蜗的版,击用吾增了在IB财班泗切在.催生了设备信息采集、设备远程控制、设备健康管理、基于视觉的表面缺陷检测、T1.Ik机器人智宜给拣、三8SJv(AutomatedGuidedVehic1.e,AGV)皿、典型应用场景，对行飒场的I专感、数据、定位、控制、管理等提出了较葡隧；同时，不膜、抗同行业的特殊应用场景，比如下矿井、核电由车间、炼化厂的网络覆盖及电磁干扰，工厂内极为设备连接等，也对行

7、业现场网技槐出新课题，需要针对性的解决这些难题.众所周知，相对4G技术，对企业(ToBusiness,2B)业务是5G技术的主要应用场景,5G大带宽/丽延龙的特性,实现了工业快速传输和0艮务上云，使企业B飒场生产管理、上下游供应链打通、企业间协同合作，以及企业与客户定制化需求与服务延伸成为可能，为企业的管理、生产、物流销售、服务打开了巨生间.这也相应要求企业行业现场灯页打破嫡辘和盲亚的爆，企业行飒獭设、机和系箍哪更0口透暇曜能，需要提供更DQ富和强大的网络接入拉札在2021年1月，工信部6U发的MM联网创新发展行动计划(2021-2023年)中明确的提出，力瞅工业设备网络化改造.支持口!企业对

8、工业现场“哑设备通旅烙互联能R集.提升异构:D1.k网络互通能力，推动迎福跨协议互通.这些任务和目标的完成,也都强力缴进行业现场网技术的研究和展.1.3 行业现场网需求与价值定位行业顺网技术的发展,需要考虑行业现场现有系蝌设备的利日性在现有的行施蛎，设S之间过！业K吹风现场艇、WSM等方式进行网络通信，储说为敏感，不可能完全舍弃Z1.Ik设备专臃度高、网络化改造成本大，企业对投A产出效现在系统就沐，现场网技术的演进必须基于现有技术进行逐步改良。从智能制造、ZDIk互联网的典型业务应用来看目前行业现场对确定性蝇专输、广泛的设备信息采集、高精度室内定位、高速率上传、极B娥量设备谢妾等技术布理崛求,

9、tts11，m曲因Imy要犯艇在1.IomS,远程(乍业书上传带宽要求在5MbpsUU：,机甥人、AGV导侬机器皆喻椎希望精确到H米级,工T内同时连接的AGV或传感器数量上万等，这些应用场景是企业或工业互联决方案中的重点需求和难点问题，也成为当前行业现场网技术首当其;中需要解决的1,瞰SG作为蜂窝移动通信技术具有高速率大带强广覆盖的典型特点，可以远距离、高速率的进行传输，实嬲据上云Iwk务上云，实现产业链各环节智能协同，为智能生产的网络接和传提供高性能、高可靠、高灵活、高安全的网络服务.根据当前智能制造和ZDU恒联网的技术现状和述发展需求，可以将SG与行业现场网相结合，形成优势互补，针对行业现

10、场对低时延、高可靠性、高精度定位、低功耗、抗干扰等,用5G树亍y&WS，7睡、硒、TSN,毫米波、定位等技术的一体修亍业现场网，支持企业对亍业现场的“哑设备”进行网络互联能力改造，支撑多元口J采集，促进多网并存,提升异构工业网络互通能力，降低络无线化改造1,不监，形成贴近行业现场生产的5G+工业现场网整体解决方案，实现信息技术(InternetTechno1.ogy,IT)与技术(OperationTechno1.ogy,OT)网络融合,更好的;龌智能制造新需求1.4国内明过现场网发展现状针对当前行业现场最迫切的低时延、高可靠性、高精度定位、低功尼抗干扰售问题,新型无源通信、新磐的直信、确定性

11、网络、高精内定位、空米波通信、中低速通信等技术成为行业现场网技术的研究热点.1.4.1RFID技术可通过无线电讯号识S脸目标并读写相关，而无需识别系;特定目标之i赚立机械或光学接触，在仓储物流资产盘点、都能巡检领哪有广泛应用。RFID的产业樵主要由芯片设计、标签封装、读写设备的设计和制造、系统集成、中间件、应用软件等环链成目前RFID产业短三三RFID技栖用1醐决的欧知跖飞甫、西,万、ST、TI等半导体厂?沐垄断了RHD芯片市场；IBM、HP、微软、SAP、Sybase.Sun等国际巨头占据了RF1.D中间件、系统集成研拗位置；A1.ien,Intermec.Symbo1.Transcore.

12、Matrks、ImPinj等公司0龌供RFID痛、天线、读写器等产品及设备。RRD读写甥设计与制造的发展造势向多功能、多接口、多制取并向模块化小型化嵌入式方向发展新型无源RRD技术,若力研究RRD激励和H信功能分离技术，解决复杂的干扰对消S通信距离近的难迤,降低RFID读写器豆杂阂瞅本,提升通信距,实现无源RnD与5G组网覆盖1.4.2新眄丽通信Wi-R渤是目前！厂加诩就广滔）两帼限髓闾娇，割同点副曙磁护成本低，但通信距离有限,稳定性、组网能力、安全性较差，功耗较X在国际Wi-Fi联盟的推动下，Wi-Fi技术每4-5年实现一次迭代f檄,最新的Wi-Fi6标准于2018年推出市场。在Wi-Fi6

13、标准中，正交频分多址（Orthogona1.FrequencyDivisionMu1.tip1.eACCeSS,0FDMA）J支术、多用户-多输入多输出（MU1.ti-USerMu1.tip1.e-Input涧上提供多路并发技术西寺，显MUItiPIeQUtPUtIMU-M1.MO分另著提升网络整体性能与速度，降僚理S时延，优化用户（梭BSS着色机制可降低!司顷道干扰，前媲升频1骏脐懒蟀.Wi-Fi6标准还通过引入目标0例时间CrargetWakeTime,Iwr版术图磔端IS备功耗，新吁Wi-Fi技术础5联翩蓝牙技术版本由美铁术联盟制定并发布,自1999年以来总共发布了12个版本，整他牙版本

14、都会在传输速度、传输距稳定性、安全性等方面得蹦升；2016年推出的蓝牙5.0,传输速俩倍避IJ48Mbps,有效传输距离提升四倍i接J300M,支持室内定位导航,实现Mesh组网功能，目前已经发展到52版本.新型短距三三5术也在不断翻!，2020年成立的“星闪联盟”正在主导制定SPark1.ink短SS1.信技术,通过将网元分为G和T两种网络节点,T节点是普通的末端网元，G节点负责局部短距三信域中各T节点的通信调膈透传，从触现微秒低时延、旌发干扰行业现场网白皮书等功能，并做Spark1.ink技枷5G碘进彳撅合，构建公、专网一体化的网络架构。1.4.3通信的性在工业领域是T广泛的需求,5G技相腌定性网络技术融合成为业界研究热点.5G技术本身为了知啕可崩画延(U1.traRe1.iab1.e1.ow1.atencyCommunication,uR1.1.C)场g麟，3GPP在R15阶，以5QI为盅,配合湖灵;璇帧结构、支持更的调度周期Mini-S1.ot灵活的物理下行控制信道(PhySiCa1.Down1.inkContro1.Channe1.PDCCH)配宜以及采用边缘计算技术将用户面功能(USerP1.aneFUnCtion,UPF）用户i=i1.僦下港