基于毫米波通信的工业 5G 方案创新应用白皮书（2025 年 3 月）
一、应用背景
5G 与工业互联网深度融合，推动经济社会数字化转型，为新型工业化和现代化产业体系提供支撑。5G 毫米波专网在智慧工厂、智慧港口、智慧能源等领域支持大带宽连接和毫秒级时延通信，在低空经济领域提供高精度无人机探测和感知服务。5G 毫米波相比中低频段具备超大带宽、超低时延、易波束赋形、高度集成、高精度定位与感知等技术优势，适用于工业智能化场景，为行业转型升级提供有力支撑。
5G 毫米波工业领域创新应用方向主要包括行业专频专网和通感算一体化。行业专频专网提供更好的行业自主性、更高的资源使用灵活性、更强的网络传输确定性、更高的网络安全性。通感算一体化聚焦于集成通信、感知和计算功能的通感算一体化网络架构，实现一网多用，满足工业安全生产、资产追踪、设备运维等需求。
基于公网的 5G 网络在工业互联网应用中存在网络稳定性不足、时延较高、带宽资源受限、数据安全性风险、缺乏本地化边缘计算支持、虚拟专网难以定制、成本与投资回报 (ROI) 不确定性等瓶颈。
二、基于 5G 毫米波的工业应用
自动移动机器人 (AMR) 是物流机器人的一种，常见于工厂、工地等场景，用于物料搬运。随着业务对物料运输效率要求的提升和人力搬运成本的升高，企业加大了 AMR 部署力度。AMR 依赖于自身的自动识别、控制、行进能力，以及统一的路径规划与协同管理系统。
英特尔针对 AMR 推出了英特尔® 工业边缘控制平台、英特尔® 工业边缘洞见平台和英特尔® AMR 开发平台，实现在边缘端对 AMR 机器人运动控制和智能化应用。
基于 5G 毫米波通信的工业 5G 方案由智慧尘埃、仙工智能、英特尔联合开发，参考英特尔® FlexRAN 架构，结合智慧尘埃的 5G 毫米波专网技术，设计了一套高效的 5G 毫米波专网方案，为仙工智能的 AMR 等机器人及自动化设备统一资源调度系统提供高可靠、高安全、低时延的网络支撑，实现设备的高效协同规划、智慧调度。
英特尔® FlexRAN 架构主要包括基带单元、无线电集线器 (RHUB)、远程无线电单元 (RRU)，RRU 基于英特尔® FPGA，能够为多个天线实时部署数字上变频 (DUC)、数字下变频 (DDC)、波峰因数削减 (CFR) 和数字预失真 (DPD)。
本方案采用英特尔® 至强® 可扩展处理器作为 UPF，搭载 RAN 加速技术，实现面向 5G 的前向纠错 (FEC)，并具备新的 5G 指令集架构 (ISA)，通过半精度 (IEE754) 16 位浮点数据类型处理的支持，实现性能加速，并通过乘积累加计算等支持加速复杂数据操作处理，从而高效支持 MAC 调度器层映射器、资源元素映射器、预编码、前端格式化、特征波束形成、SRS 信道估计、LLR 去映射、PUSCH 信道估计、MMSE 均衡、DMRS 生成等 5G 负载。
英特尔成都工厂采用 AMR 系统提高物料搬运效率，但基于公用网络的 4G 网络存在时延较高、覆盖有限等问题，导致 AMR 经常遇到碰撞或意外暂停的现象。为解决上述问题，英特尔建设了 5G 毫米波专网，结合仙工智能机器人及自动化设备统一资源调度系统，提供更加稳定的运行环境，提高生产效率。
英特尔成都工厂面向 AMR 的 5G 毫米波专网部署分为设备终端/CPE、基站端、基带处理单元 (BBU) 端和 5GC 核心网四个部分，并提供 iNav 网管平台，实现业务的快速开通和定位。在成都工厂的 X、Y、Z 号楼分别部署了四个基站端，以实现 AMR 路线的全覆盖。AMR 集成 CPE，通过毫米波基站，将 AMR 数据上传到公司内部网络系统中的管理后台，保障生产作业的正常运行。
5G 毫米波专网建设完成后，实现 AMR 机器人的数据实时回传，用户可以在管理后台实时查看订单信息，保障生产作业的正常运行，进行实时操作和远程控制等业务，实现无人化的应用。5G 毫米波专网的时延和可靠性可达 20ms@99.99%，组网容量上行峰值吞吐量超过 1.94Gbps，下行峰值吞吐量超过 2.92Gbps；此外，专网下沉到英特尔成都工厂园区，让工厂员工可以自主控制每个网元，真正实现 “数据不出园区”。
三、总结与展望
基于毫米波通信的工业 5G 方案在时延、稳定性、安全性等方面相较于基于公网的 5G 工业专网有着显著的优势，可满足工业互联网的严苛要求，加快推动 5G 专网在工业领域的普及，同时也展现了该方案在人形机器人、远程设备操控、无人智能巡检、现场辅助装配、生产现场检测等场景的巨大应用潜力。
未来，智慧尘埃、仙工智能、英特尔将携手对于基于毫米波通信的工业 5G 方案进行进一步的创新，包括采用英特尔® Edge Insights（英特尔® EIS），将 5G 毫米波工业网络能力融入到更广泛的边缘工业平台中；在方案中扩展 AI 应用，实现 AMR 等设备的自动规划规划，依托智能化转型进一步推动工业企业的降本增效；实现虚拟化的工作负载整合，将更多负载集中在同一边缘平台进行处理，从而简化基础设施设计并降低成本；以及实现多个节点的集中管理，增强对于平台的可视性与可管理能力，确保平台处于高效稳定的运行状态。
在智能制造转型大潮中，5G 毫米波专网将有望扮演更加重要的角色，赋能行业的深度变革。
