13、工业领域的5G、集成策略、安全威胁与IT/OT融合

工业领域的5G、集成策略、安全威胁与IT/OT融合

1. 工业5G的特性与开端

工业5G，即第五代移动网络，为需要更高可靠性、更好能源效率、大量连接密度和更低延迟的应用和服务提供支持。它具有以下关键特性：
- 高速 ：通过增强移动宽带（eMBB），提供比4G网络快10 - 25倍的速度。
- 低延迟高可靠 ：受益于超可靠低延迟通信（URLLC）模式，保证最高可靠性，延迟低于10毫秒。
- 大量连接 ：大规模机器类型通信（mMTC）可在1平方公里区域内支持多达100万并发用户。

2020年初，通过在5G网络上运行PROFINET和PROFIsafe，实现了3毫秒的周期时间和1毫秒的延迟。这使得自动导引车（AGVs）和自动移动机器人（AMRs）等应用成为可能。此外，德国联邦网络局为本地工业场所预留了从3.7 GHz到3.8 GHz共100 MHz的总带宽。

2. 集成策略的构建

一个理想的工业通信网络集成架构如下：
- 传感器、机器、设备和执行器通过实时现场总线（如PROFINET）连接到可编程逻辑控制器（PLCs），实现低延迟数据传输。
- PLCs与SCADA、MES、物联网边缘、ERP和云之间的通信采用OPC UA标准进行统一。
- PROFINET和OPC UA共享APL以太网或单对以太网（SPE）作为物理层，提供无缝连接。
- 时间敏感网络（TSN）保证通信的健壮性，确保消息传递和收件人正确性。
- 整个系统可由工业5G网络提供支持，形成一个融合的生态系统。