技术与标准丨5G+工业互联网专利态势研究

5G+工业互联网专利态势研究

张会丽¹  闫坤²  李文宇²

（1.中国信息通信研究院西部分院，重庆 401336；2.中国信息通信研究院知识产权中心，北京 100191）

摘要：工业互联网作为实体经济与新兴技术融合的产物，是加快5G商用部署的重要突破口之一。以5G+工业互联网产业现状为基础，从专利申请趋势、专利技术来源国和布局目标国、专利法律状态、专利主要申请人几方面深入分析专利布局情况，并提出发展建议。

关键词：5G；工业互联网；专利

中图分类号：TN929.5；F424      文献标识码：A

引用格式：张会丽, 闫坤, 李文宇. 5G+工业互联网专利态势研究[J]. 信息通信技术与政策, 2021,47(10):81-85.

doi：10.12267/j.issn.2096-5931.2021.10.016

0  引言

5G作为新一代信息通信技术，具有大带宽、低时延、高可靠特性，是推动数字化产业链上下游企业转型的强大动力，是数字经济发展的重要引擎。工业互联网作为实体经济与新兴技术融合的产物，是加快5G商用部署的重要突破口之一，两者相辅相成，推进制造业高质量发展。

全球5G已进入商用部署关键期，5G将助力工业互联网实现从工业数字化阶段到全面互联阶段的转变。5G将从4个方面由浅入深赋能工业互联网：一是从工业企业（Operation Technology，OT）和信息技术（Information Technology，IT）架构底层向上层逐步延伸；二是从辅助功能向生产过程控制逐步延伸，目前5G 大多聚焦在辅助功能上，并未取代生产过程控制；未来伴随工厂内部5G网络的完善部署，将会实现高效率、零停机、低时延和高稳定可靠的生产过程控制；三是从增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）向大规模机器类型通信（Massive Machine Type Communication，mMTC）和超可靠低延迟通信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）逐步延伸，其中eMBB场景包括超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC场景包括环境监测、海量连接等大规模物联网业务，uRLLC场景包括远程制造、远程培训、远程手术、无人驾驶等低延迟业务；四是从5G无线连接技术向5G网络技术边缘计算、网络切片、时间敏感网络等逐步延伸。5G 3GPP R15版本中制定了基于NSA和SA的eMBB标准，在3GPP R16和R17规划中，3GPP已经开始对5G NR支持工业互联网进行新的研究规划，旨在更好地集成融合5G网络与时间敏感网，预计未来5G将会争取工业标准话语权，并有望颠覆工控及部分装备产品形态^[1]。

1  5G与工业互联网产业的融合

1.1  全球5G+工业互联网产业融合情况

2018年，5G产业自动化联盟（The 5G Alliance for Connected Industries and Automation，5G-ACIA）成立，旨在助力5G在工业领域落地发展，并基于真实业务需求场景开发5G技术。5G-ACIA组织成员汇集了传统自动化和制造业企业以及信息和通信技术行业领先企业，共同促进5G工业互联的标准化工作，加速工业自动化的实现。

2019年3月，5G-ACIA联盟发布《5G for Connected Industries and Automation》 白皮书^[2]，阐述5G应用场景贯穿了工业制造的全过程，覆盖了生产过程的全生态环节。欧盟、美国、韩国等发达国家/地区积极顺应工业互联网领域的良好发展态势，在汽车制造、电子自动化、机械制造领域通力合作，共同助推标准制定、协力推出应用服务，旨在在5G+工业互联网领域迅速布局，以抢占5G垂直产业领域技术制高点。

1.2  我国5G+工业互联网产业融合情况

我国高度重视5G赋能工业互联网领域的发展情况，多次发布指导性文件，力求助推产业良性高速发展。2019年8月13日，工业和信息化部召开“5G+工业互联网”全国现场工作会议，强调紧抓新一代信息技术与实体经济深度融合的重大历史机遇，积极探索“5G+工业互联网”领域实践创新；要求加快推动“5G+工业互联网”，有力支撑制造业高质量发展。2019年11月，工业和信息化部印发《“5G+工业互联网”512工程推进方案》^[3]，明确到 2022年打造5个产业公共服务平台，覆盖10个重点行业，形成至少20大典型工业应用场景。2020年2月，中共中央政治局常务委员会召开会议强调要加快5G网络、工业互联网等新基建产业发展。2020年3月，工业和信息化部印发《关于推动工业互联网加快发展的通知》，详细制定了2020年“5G+工业互联网”的推进措施，提出加快工业互联网发展“二十条”。

从2019年6月工业和信息化部向电信运营商颁发5G商用牌照开始，我国进入5G商用元年。作为制造大国，我国是推动5G和工业互联网融合发展的重要参与者。我国重点聚焦电力、机械、汽车、石化、化工等工业领域的融合发展，期望以重点领域为突破口，引领融合创新发展，确保政产学研系统全面助力5G与工业互联网领域的融合发展生态。

2  5G+工业互联网专利态势分析

本文检索专利所用的数据库包括Derwent数据库^[4]、Innography 数据库^[5]和Innojoy数据库^[6]，检索范围涵盖2012年1月—2019年9月的全球专利申请。

全球范围是指包括且不限于“七国两组织”（七国：中国、美国、日本、韩国、德国、法国、瑞士；两组织：世界知识产权组织、欧洲专利局）的全部公开专利。专利分析在整体趋势分析部分按照同族统计，属于一个专利同族的多项专利合并同族后计为1项专利；在具体技术统计时采用单件统计方式，具体根据图表中单位“项”或者“件”来区分同族统计或者单件统计。由于专利申请公开具有18个月的滞后期，至本文完成日，2018年以及2019年部分专利尚未公开，因此2018—2019年的专利统计数量低于真实申请数量。

2.1  在维持2012—2016年的平稳态势后，2017年5G+工业互联网专利集中爆发

自2012年开始，截至2019年9月，在全球范围内共计申请14 927件5G+工业互联网专利，合并同族后为10 084项。自2012年国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）提出5G需求，产业界开始尝试探索5G与工业物联网融合应用场景与技术，5G+工业互联网专利在2012—2015年呈现平稳增长态势，年度申请量维持在400~700 项左右（见图1）。受2016年3GPP全面启动5G标准化研究工作以及2017年12月5G新空口非独立组网标准的影响，5G面向三大应用场景（eMBB、uRLLC、mMTC）的各项关键技术取得了长足发展；同时，自2017年开始全球各国纷纷发布 5G+工业互联网战略部署政策，全球产业界成立多个5G产业发展联盟和创新中心，共同研讨5G+工业互联网融合应用，5G+工业互联网专利呈现快速增长态势，并于2017年达到3219 项申请量的峰值。2018年6月，3GPP发布5G独立组网标准并启动5G R16标准预研工作，进一步研究uRLLC增强以满足诸如“工业制造”“电力控制”等更多的5G工业物联网应用场景。ICT创新主体和传统制造业由于持续寻求创新与突破，其2018—2019年的5G+工业互联网专利申请量相比于2017年有稳步的增长。

本文刊于《信息通信技术与政策》2021年 第10期

主办：中国信息通信研究院