5G技术在工业领域的应用正推动社会经济进入一个全新的智能化时代。本书作为一本专为本科生和研究生设计的教材，致力于以深入浅出的方式帮助学生全面掌握5G的基本概念、核心技术和实际应用。本书的编写基于大连理工大学史彦军教授课题组在5G技术与工业互联网深度融合领域的长期研究积累，课题组在多年的研究过程中，见证了5G技术在工业互联网中的发展与挑战，从通信架构设计到典型应用场景实现，积累了丰富的理论和实践经验。本书立足5G与工业互联网深度融合的前沿需求，以5G核心技术体系为脉络，结合工业场景的实际应用与工程实践，系统构建了;基础原理关键技术融合应用安全保障场景落地的完整知识框架。全书从5G基础概念、典型应用场景与关键性能指标入手，循序渐进地讲解5G工业通信、工业组网、工业网络、工业人工智能、工业边缘计算、工业网络安全六大核心技术方向，内容覆盖MIMO、UPF、MEC、NOMA、5G网络切片、SDN、NFV、云边协同等关键技术，并结合智能工厂、智能风电、智能矿山、智慧钢铁和智慧港口等典型工业场景展开案例解析。全书遵循由浅入深、由理论到实践、由技术到工程的认知规律，知识点体系化、案例典型化、表述简洁化，既夯实本科生入门阶段所需的理论基础，又满足研究生与工程技术人员进阶学习、方案设计与实践落地的需求。各章配有小结和习题，多数章节编入典型应用分析，便于课堂教学、自主学习与工程实践，为学生搭建从5G技术入门到工业场景落地的完整学习路径，同时为从事工业互联网相关工作的工程技术与科研人员提供系统的理论支撑和实践指引，助力读者建立完整的知识体系与工程能力。在本书的编写过程中，史彦军、李佳键和宁诗铎任主编，负责全书框架设计、大纲审定；王晓丛、杨雨、魏婷婷和孙若依任副主编，负责重点章节的研究整合与案例分析；参编成员也发挥了各自的专业特长，对不同模块的撰写与技术细节把控贡献良多。具体分工如下：第1章由史鸿雁和李佳坤编写，第2章由张宸卿和王绮睿编写，第3章由马龙飞和高硕远编写，第4章由汪浩和焦洋编写，第5章由杜国涛和庞泽华编写，第6章由赵鹏和于程嘉编写，第7章由王玉辰和梁玉坤编写，第8章由李超颖和张开宇编写，稿件整理由王琰琳完成，最终统稿由王晓丛完成。本书在编写过程中参考了大量国内外相关文献、技术标准与行业报告，在此谨向所有文献作者、行业专家及给予支持与帮助的单位和个人致以诚挚的谢意。由于5G工业应用技术发展迅速，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者批评指正。编者2026年4月

本书通过深入浅出的方式，引导学生系统学习5G技术的核心原理及其在工业领域的应用。本书内容涵盖5G应用技术概述、核心技术和实际应用等，包括5G工业通信技术、5G工业组网技术、5G工业网络技术、5G工业人工智能应用技术、5G工业边缘计算技术、5G工业网络安全技术等，同时展示了5G在智能工厂、智能风电、智能矿山、智慧钢铁和智慧港口等场景中的实际应用案例。本书结构清晰，语言简洁，结合理论知识和实践案例，能够帮助学生掌握5G技术的核心内容及其在工业中的

本书通过深入浅出的方式，引导学生系统学习5G技术的核心原理及其在工业领域的应用。本书内容涵盖5G应用技术概述、核心技术和实际应用等，包括5G工业通信技术、5G工业组网技术、5G工业网络技术、5G工业人工智能应用技术、5G工业边缘计算技术、5G工业网络安全技术等，同时展示了5G在智能工厂、智能风电、智能矿山、智慧钢铁和智慧港口等场景中的实际应用案例。本书结构清晰，语言简洁，结合理论知识和实践案例，能够帮助学生掌握5G技术的核心内容及其在工业中的

史彦军，大连理工大学，教授，博士生导师，长期从事工业物联网、机器人调度等研究，2005年博士毕业于大连理工大学计算机应用技术专业，现任学校智能工厂学科方向负责人，高性能精密制造国家重点实验室智能制造方向专家。本人担任复杂装备MBSE联盟数字孪生使能技术委员会副主任委员，中国计算机学会协同计算专业委员会委员，中国机械工程学会工业大数据与智能系统分会委员。担任IET_CIM国际期刊副主编，IEEE SMC Society(系统、人和控制论分会)高级会员，多次受邀做5G智能制造领域报告，包括2019年在全国先进生产系统理论与应用研讨会上的5G物联网与智能制造大会报告等。本人长期从事5G工业互联网研究。在学术研究方面，2020年发表了5G智能制造场景应用研究论文，阐明了工厂5G组网、5G工厂无人物流的关键技术；2021年给出了基于5G网络下云_边_端架构设计，发表于中国工程院院刊Engineering的智能制造专题，并在该刊大讲堂做报告，还入选了国际智能制造联盟的《2021智能制造报告》。有关5G国际合作方面，申请人牵头负责的国家重点研发政府间国际合作项目（2020_2022），题目为面向多路段下协同网联自动驾驶(CCAM)的5G应用技术，国际合作单位为欧洲智能交通协会，涉及5G网络切片、云边端协同等技术；作为中方负责人和项目指导委员会委员，参与了欧洲地平线H2020项目5G_MOBIX（2018_2022，总经费约1.93亿人民币），通过14个国家、58家机构的攻关合作，基于5G云边端协同技术，建设了8个5G试验场，构建和测试了3个5G CCAM场景，相关工作得到欧洲ERTICO多次报道，以及国内科技日报的报道1次。

前言第1章5G应用技术概述111认识5G技术1111移动通信技术发展简史11125G的基本概念21135G的三大场景41145G的关键性能指标4125G的演进与发展概述51215G技术的演进51225G产业应用的发展6135G工业应用趋势与挑战8131我国5G产业发展现状8132发展驱动因素9133难点和挑战10习题11参考文献12第2章5G工业通信技术1321MIMO技术13211MIMO基本概念13212MIMO技术需求14213MIMO技术原理15214MIMO部署方式16215MIMO应用场景1722UPF技术21221UPF基本概念21222UPF技术需求21223UPF技术原理22224UPF部署方式25225UPF应用场景2723MEC技术27231MEC基本概念27232MEC技术需求28233MEC技术原理29234MEC部署方式29235MEC应用场景3024NOMA技术31241NOMA基本概念31242NOMA技术需求31243NOMA技术原理32244NOMA部署方式32245NOMA应用场景3325微基站技术34251微基站基本概念34252微基站技术需求35253微基站技术原理35254微基站部署方式36255微基站应用场景37本章小结37习题38参考文献38第3章5G工业组网技术40315G工业组网403115G工业组网概述40312总体架构设计40313接入网45314承载网47315核心网51325G工业组网架构533215G工业组网架构概述53322基于NSA或SA的方案评估573235G组网架构特点分析58335G核心网的云化技术593315G核心网云化部署基础框架593325G核心网云化部署关键技术62本章小结68习题68参考文献69第4章5G工业网络技术70415G切片技术704115G切片基本概念704125G切片的技术优势704135G切片的技术原理724145G切片的部署方式7342SDN技术74421SDN基本概念74422SDN的技术优势74423SDN的技术原理75424SDN的部署方式7643NFV技术78431NFV基本概念78432NFV的技术优势78433NFV的技术原理80434NFV的部署方式8044典型工业网络技术应用83441工业5G切片应用场景83442工业SDN应用场景83443工业NFV应用场景85本章小结87习题87参考文献88第5章5G工业人工智能应用技术89515G工业人工智能概述89511人工智能技术概述895125G工业人工智能发展趋势9052人工智能赋能5G工业网络能力94521人工智能相关技术94522人工智能技术在5G中的应用95535G与人工智能融合97531人工智能赋能5G接入网97532人工智能赋能5G核心网100533人工智能赋能5G智能终端103534人工智能赋能SDN/NFV105535人工智能赋能边缘计算107本章小结108习题108参考文献109第6章5G工业边缘计算技术110615G工业边缘计算概述110611工业边缘计算基本需求1106125G边缘计算基本概念1126135G工业边缘计算面临的挑战112625G工业边缘计算关键技术1156215G工业边缘算力网络技术1156225G工业边缘存储技术1166235G工业边缘网络技术1176245G工业边缘安全技术1206255G工业边缘智能技术1216265G云边协同管理技术12263云边协同的5G工业应用123631云边协同需求123632云边协同架构124633典型云边协同的智能制造应用126本章小结128习题129参考文献129第7章5G工业网络安全技术131715G工业网络安全概述1317115G工业网络安全威胁1317125G工业网络安全发展趋势1337135G工业网络安全标准135725G安全防御技术136721区块链技术136722隐私计算技术141723零信任技术143735G工业网络安全场景1467315G车联网安全1467325G远程医疗安全1477335G智能制造安全150本章小结151习题152参考文献152第8章5G工业应用场景15481智能工厂154811需求概述155812应用案例155813解决方案15682智能风电156821需求概述157822应用案例158823解决方案15983智能矿山161831需求概述162832应用案例163833解决方案16584智慧钢铁166841需求概述166842应用案例167843解决方案16885智慧港口170851需求概述170852应用案例170853解决方案171本章小结172习题173参考文献173附录5G工业应用技术相关中英文术语对照清单174