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摘 要：针对工业物联网实时控制场景中的端到端低时延挑战，设计并构建了一种基于5G uRLLC 技术的工业网关架构，着重对工业协议模块设计、切片映射技术和端到端时延验证方案展开研究。实验数据表明，5GuRLLC接入使Modbus双向通信的平均时延较传统SA模式减小了约30%，在引入切片映射技术后时延得到进一步优化，这不仅验证了uRLLC在工业实时控制领域的工程适用性，更为工业现场设备无线化改造提供了创新性的技术实现路径。
关键词：5G uRLLC；工业网关；Modbus协议；低时延通信
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2025.06.006
概述
在工业互联网蓬勃发展的当下，钢铁、油田、物流等行业对生产过程的实时监控与精准控制提出了严苛要求。传统有线网络在应对复杂多变的工业环境时展现出了其局限性，包括扩展性匮乏与部署灵活性不足等，这些短板严重制约了其满足工业智能化深度升级需求的能力。
5G技术以其出色的峰值速率、微秒级的时延特性以及强大的海量连接能力，开启了工业无线化转型的全新篇章。在5G诸多的关键技术里，超可靠低时延通信（uRLLC）技术堪称标志性应用。该技术拥有亚毫秒级的空口时延，且通信可靠性极高［9］，接近无误（达99.999%），能够切实满足工业控制类业务对通信性能的严苛要求，已然成为工业互联网架构中至关重要的核心支撑技术。
尽管5GuRLLC技术前景广阔，但其在实际应用中仍面临诸多挑战。工业领域存在着种类繁多的通信协议，如Modbus、CC-Link、Profinet等，这些协议与5G网络的融合存在兼容性问题，导致难以有效控制数据传输时延，成为制约5G在工业领域深度应用的瓶颈。因此，深入研究基于5GuRLLC的工业网关端到端低时延通信技术，对突破工业协议与5G网络的融合难题，实现工业设备与5G网络的高效协同，为智能制造提供低时延、高可靠的通信解决方案具有重要的现实意义。
