2025年5G行业应用分析：5G在工业领域的融合与测试技术研究

  5G技术作为新一代信息技术的核心，正在与工业制造深度融合，推动着工业领域的数字化转型。2025年，5G在工业领域的应用已进入规模化推广的关键时期，国内外纷纷出台政策支持5G技术在工业中的应用落地。目前，5G技术在工业自动化产线控制、设备协同作业、远程控制等多个应用场景中已取得显著进展，但仍面临网络质量确定性、可用性等关键指标需进一步提升的挑战。本文通过对5G工业应用融合分析、应用过程、现场应用质量测试方法及关键指标测试验证的研究，探讨了5G在工业领域的应用现状与挑战，并提出了相应的测试方法与解决方案。

  一、5G工业应用融合现状与挑战

  《2025-2030年全球及中国5G行业市场现状调研及发展前景分析报告》5G工业应用已覆盖工业研发设计、生产运行、生产监测、仓储物流、运营管理等关键环节，并在采矿、电力、钢铁等重点行业深度应用。然而，5G与工业领域的深度融合仍面临诸多挑战。首先，5G与工业需求匹配存在差距，工业控制对通信的确定性、实时性、可靠性要求高，5G虽通过切片、关键数据QoS保障等方案提升网络确定性和实时性，但仍存在时延高、抖动大等问题，无法完全满足部分工业核心应用需求。其次，5G与工业网络融合困难，既要承载管理办公、经营等信息业务，又要满足生产管理、数据采集及控制、现场控制类等生产业务要求，同时需满足数据安全不出厂等要求，在数据优先等级划分、可靠性保障、覆盖范围优化、抗电磁干扰等方面面临技术挑战。此外，5G专网建设和开通采用全新流程，不便于根据工厂需求配置修改，对工厂基础设施建设提出新要求，且5G产品管理和维护涉及多个独立管理域，要求运维人员掌握专业维护知识。在智能工厂建设或升级改造过程中，5G应用涉及多个角色，各角色职责尚不清晰，需要进一步明确。ICT和OT领域技术差异大，需要考虑深度融合与双向适配。最后，5G产业生态尚不完善，缺乏规模化应用，终端产品不足，易用性与成本问题待解决，需融入行业信息化、智能化服务，形成行业解决方案。

  二、5G工业应用过程分析

  5G行业应用分析提到5G在工业领域的集成应用是一个系统工程，可分为应用场景设计、应用场景实施、应用集成验收等阶段。应用场景设计阶段需针对5G工业场景业务需求，分析采用5G网络的应用场景及生产要求，梳理5G网络覆盖位置及运行环境要求，形成5G工业应用业务需求，并依据业务需求映射为对5G网络的要求，作为网络设计和建设的输入。在项目建设过程中，部分工程师直接将有线连接方式的工程参数应用于工业5G网络，未进行业务匹配，导致网络不能满足业务性能要求，因此需工业集成商、5G网络运营商等各方协同参与场景设计和需求提取，根据工业5G网络能力给出业务配置调整建议。不同行业用户的应用场景与业务需求差异大，应用场景建设实施要求包括业务质量保障、业务隔离、超低时延需求、数据不出场等，5G专网一般分为虚拟专网、混合专网、本地独立专网，智能工厂目前阶段一般采用混合专网。5G网络建好后，工业场景下缺乏统一的验收和测试方法，网络运营商和工业用户(集成商)的测试侧重点不同，出现问题后责任不明确。

  三、5G工业现场应用质量测试方法

  5G工业应用质量现场测试主要面向5G工业应用场景进行性能、功能和稳定性等方面的测试，涵盖5G工业终端、5G工业网络和整体工业应用系统。目前5G工业应用质量指标可分为5G工业应用业务需求指标、5G工业应用网络性能指标、5G无线参数指标。测试原则包括：现场测试应在试生产环境下采用接近实际生产运行的方式进行，记录干扰因素;同类型被测对象宜采用抽样方式测试，综合考虑数量、距离、位置等因素;当现场测试环境不能满足需求时，可采用模拟方式支撑测试。测试方法为：针对每项测试指标，分析网络拓扑结构和通信关系，确定被测对象，研究对应的测试方法，当现场终端等设备不能满足测试条件时，可采用模拟业务方式测试，或构建测试环境，搭建综合测试床进行仿真验证与结果分析，形成测试案例集及标准测试方案，测试过程中的故障、异常可作为5G工业应用故障定位技术评估的样本。结合现场环境并从业务需求角度梳理形成时延、可用性、可靠性三个方面的标准进行工业现场5G工业应用综合评价，关键测试指标包括：时延测试，即具有通信关系的终端设备从一端网络层/应用层到另一端网络层/应用层所需的通信时间，可分为网络层时延和应用层时延;可用性测试，即工业蜂窝网络正常运行状态下，接入工业蜂窝网络的蜂窝终端设备的故障恢复时间，通过设备故障重启恢复后能否顺利连接蜂窝网络来反映网络是否可用;稳定性测试，即采用接近实际生产运行的方式，按照最大生产连续运行时间或至少连续运行36小时，通过设备、系统或SCADA等记录报警状态信息。

  四、5G工业应用关键指标测试验证

  (一)5G工业专网测试环境

  在5G工业应用联合创新实验室建有商用5G专网，基站版本为R15，整体网络采用混合专网，无线侧提供专享基站，核心网采用UPF下沉+MEC方案，满足时延要求，保证数据不出园区，实现安全性和封闭性。针对不同优先级业务，采用5QI方式进行切片区分，实现资源优先调度，工业专网架构包括无线侧专享基站、核心网UPF下沉+MEC方案、5QI切片区分等关键组成部分。

  (二)5G工业应用测试

  为综合验证5G工业现场应用质量，采用三种方式进行对比测试验证。方式一采用运营商常用的测试方式，主要采用Ping方式查验网络状态，单向时延测试采用往返时延的一半作为测试数据，测试结果显示单业务场景的网络性能优于多业务并发场景，数据包尺寸越大，时延越大，5G网络性能配置需与业务需求匹配。方式二在5G工业应用测试验证系统进行测试验证，该系统由5G工业应用基础系统和仿真系统组成，包含典型工业应用设备构成的加工组装生产线，采用5G通信技术实现关键设备互联，并在PLC控制设备上开展应用测试，支持智能运维、实时控制、车间物流等典型5G工业应用场景，从系统层面评估工业5G网络对工业应用需求的满足程度，测试结果表明5G网络可满足系统生产要求。方式三采用5G工业应用模拟器进行测试，可采用数据、业务、场景模拟技术对现场设备进行仿真验证，并可在工业现场按照业务需求进行配置后再测试，支持多业务多设备仿真，解决现场无法获取测试数据的问题，从工业应用角度反映现场的网络性能，测试结果同样表明数据包尺寸越大，时延越大，5G网络性能配置需与业务需求匹配。

  五、总结

  2025年，5G在工业领域的应用已取得显著进展，但仍面临诸多挑战。5G与工业需求匹配存在差距，网络融合困难，专网建设和开通流程复杂，智能工厂建设中各角色职责不清晰，ICT和OT领域技术差异大，产业生态尚不完善。5G工业应用过程包括应用场景设计、实施、集成验收等阶段，目前缺乏统一的验收和测试方法。5G工业现场应用质量测试涵盖性能、功能、稳定性等方面，测试原则和方法需综合考虑现场环境和业务需求。5G工业应用关键指标测试验证表明，5G网络性能配置需与业务需求匹配，以实现降本增效的目标。面向未来，5G与工业的融合需提高认识、持续推进攻关，加强测试验证与标准协同，形成可复制可推广的行业解决方案，不断完善测试验证、提升实时分析等核心能力，推动5G应用在工业领域的规模化部署。

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