在今年的政府工作報(bào)告中，***總理明確提出“打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，拓展‘智能+’，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為工業(yè)體系和互聯(lián)網(wǎng)體系深度融合的產(chǎn)物，將是今后我國(guó)堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展，培育壯大新動(dòng)能的重要支撐。深圳聯(lián)通先行先試探索5G通信技術(shù)在制造業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用場(chǎng)景，打造的“富*康5G智慧園區(qū)”入選廣東省第一批5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范園區(qū)名單，成為深圳市唯一入選廣東省“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范園區(qū)”的園區(qū)，對(duì)深圳市政府加速5G技術(shù)應(yīng)用落地、全面推廣5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有示范作用，也將助推中國(guó)制造業(yè)加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展。

圖1? 示范園區(qū)牌

深圳聯(lián)通5G助力無人物流

該園區(qū)目前已完成5G+無人物流車的試點(diǎn)并落地成熟。5G+無人物流車擁有高精度感知定位和機(jī)器視覺驅(qū)動(dòng)能力，對(duì)周圍環(huán)境中的其他人和物體進(jìn)行探測(cè)，有效地規(guī)避障礙和行人，在目標(biāo)地點(diǎn)智能停靠。同時(shí)CPE放置于車內(nèi)，無人物流車的視頻等數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)回傳到后臺(tái)，充分利用5G大帶寬、低延時(shí)的特點(diǎn)，大幅提高無人物流車的效能。

圖2? 5G+無人物流車

5G深度賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

隨著5G技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和深度融合，智慧園區(qū)加速崛起，構(gòu)建起全新工業(yè)生態(tài)體系。在深圳聯(lián)通“富*康5G智慧園區(qū)”，一系列與生產(chǎn)、物流相關(guān)的5G應(yīng)用正不斷試點(diǎn)、推廣、完善。

1.MEC技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

在流量疏導(dǎo)方面，5G核心網(wǎng)通過SMF靈活的會(huì)話管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)本地流量疏導(dǎo)；采用“上行分類”功能和IPv6 Multi-Homing實(shí)現(xiàn)本地流量卸載。

（1）上行分類（UL CL）方案：如圖3所示，UL CL的增加、刪除由SMF依據(jù)切換過程中的終端位置決定，當(dāng)終端移入MEC覆蓋區(qū)域時(shí)，SMF通過N4接口對(duì)UPF增加UL CL功能和PDU Session Anchor完成本地流量通路的創(chuàng)建。SMF可以在一個(gè)PDU會(huì)話的數(shù)據(jù)路徑上引入多個(gè)支持UL CL功能的UPF。PDU Session可以是IPv4或IPv6，UL CL通過識(shí)別業(yè)務(wù)流的傳輸特征信息實(shí)現(xiàn)分流。

圖 3 “上行分類”方案

（2）IPv6 Multi-Homing方案：Multi-Homing 場(chǎng)景下通過對(duì)Branching Point的增加、刪除完成對(duì)本地業(yè)務(wù)Anchor的創(chuàng)建，并完成分流功能。SMF通過N4接口對(duì)UPF功能進(jìn)行控制。當(dāng)會(huì)話為IPv6類型時(shí)通過Branching Point將需要分流的本地流量疏導(dǎo)到本地Anchor 上。PDU session可以與多個(gè)IPv6前綴關(guān)聯(lián)，提供多個(gè)IPv6 PDU錨點(diǎn)接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)DN。

圖4? “IPv6 Multi-Homing”方案

在業(yè)務(wù)連續(xù)性方面，為支持移動(dòng)性下會(huì)話與業(yè)務(wù)的連續(xù)性，5G網(wǎng)絡(luò)提供三種不同的SSC模式。

（1）SSC Mode1：UE移動(dòng)過程中，無論UE所采用何種接入技術(shù)，PDU會(huì)話建立時(shí)的Anchor UPF保持不變。這種模式類似于LTE網(wǎng)絡(luò)中PDN錨點(diǎn)不變更的方式。此時(shí)UE IP不會(huì)發(fā)生變化。

（2）SSC Mode2：當(dāng)終端離開當(dāng)前UPF的服務(wù)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)會(huì)觸發(fā)釋放掉原有的PDU Session，指示UE立即建立與同一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的新的PDU會(huì)話。建立新會(huì)話時(shí)，可以選擇一個(gè)新的UPF作為PDU會(huì)話Anchor UPF，此時(shí)需要保證新建立的Session信息和原Session信息的UE IP相同。

（3）SSC Mode3：當(dāng)終端離開Anchor UPF的服務(wù)區(qū)域，保持原有的PDU Session及Anchor UPF，同時(shí)通過選擇新的Anchor UPF，并在該Anchor UPF上建立新的PDU Session，此時(shí)UE同時(shí)擁有到2個(gè)Anchor UPF的PDU Session，最后釋放掉原有的PDU Session，在這個(gè)過程中UE IP保持不變。

圖5? ?5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)話與業(yè)務(wù)連續(xù)性示意圖

根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)配置SSC模式選擇策略，UE可以為一個(gè)應(yīng)用或者一組應(yīng)用選擇合適的SSC模式。在該策略中，可以為所有應(yīng)用配置一個(gè)默認(rèn)SSC模式。如果UE沒有為應(yīng)用選擇SSC模式，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)簽約信息、本地配置和應(yīng)用請(qǐng)求等，為該應(yīng)用選擇一個(gè)合適的SSC模式，以支撐邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)連續(xù)性。例如圖5所示，UE移動(dòng)到UPF1覆蓋的區(qū)域內(nèi)，5G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode1，并通過上行分類或IPV6 Multi-Homing的方式，保持本地分流業(yè)務(wù)的連續(xù)性。當(dāng)UE移動(dòng)到UPF2覆蓋的區(qū)域內(nèi)，5G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode3，將業(yè)務(wù)遷移到新的UPF2，業(yè)務(wù)不中斷。當(dāng)UE移動(dòng)到MEC覆蓋的區(qū)域之外，5G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode2，業(yè)務(wù)中斷或者通過Cloud接續(xù)。

在智能感知與優(yōu)化方面，MEC將與5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)深度融合，其業(yè)務(wù)分流、策略控制、Qos保證等功能，都將通過標(biāo)準(zhǔn)的5G網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)。邊緣計(jì)算應(yīng)用（ME APP）通過NEF（Network Exposure Function，網(wǎng)絡(luò)能力開放）與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。一方面，NEF將感知的UE和業(yè)務(wù)流相關(guān)測(cè)量信息，比如UE實(shí)時(shí)位置、無線鏈路質(zhì)量、漫游狀態(tài)等傳遞給MEC服務(wù)器，MEC服務(wù)器基于上述測(cè)量信息通過智能分析和抽象，對(duì)應(yīng)用的業(yè)務(wù)性能進(jìn)行優(yōu)化（例如調(diào)整視頻播放碼率），進(jìn)而提升服務(wù)質(zhì)量；另一方面，NEF將感知的應(yīng)用服務(wù)相關(guān)信息，比如業(yè)務(wù)時(shí)長(zhǎng)、業(yè)務(wù)周期、移動(dòng)模式等傳遞給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)感知分析應(yīng)用提供的這些信息，進(jìn)一步優(yōu)化其UE資源配置（例如為VIP用戶分配合適的帶寬資源）與會(huì)話管理。

圖6? 5G智能感知與優(yōu)化方案

針對(duì)MEC的各種應(yīng)用，用戶可經(jīng)由NEF查詢網(wǎng)絡(luò)的各種狀態(tài)，如計(jì)費(fèi)策略、網(wǎng)絡(luò)能力等，也可提交各種任務(wù)請(qǐng)求，如定位、帶寬等。

2.MEC建設(shè)方案

在園區(qū)場(chǎng)景方面，富*康智慧園區(qū)要求建設(shè)相對(duì)完善、發(fā)達(dá)且安全的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公室工作企業(yè)內(nèi)部通信、與公共網(wǎng)絡(luò)安全隔離等功能。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，除了對(duì)人人之間通信的需求外，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)管理的需求日益迫切。基于Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期長(zhǎng)、成本高、維護(hù)成本高，不能保證足夠穩(wěn)定、安全覆蓋或提供連續(xù)服務(wù)。對(duì)于用戶體驗(yàn)來說，這是不方便的。對(duì)于終端用戶來說，這種專用網(wǎng)絡(luò)只能用于特殊用途，公共服務(wù)和私人服務(wù)相互分離也很不方便。

圖7? 定制化園區(qū)解決方案

如圖7所示，通過局部分流方式，邊緣云服務(wù)平臺(tái)可以創(chuàng)建移動(dòng)虛擬專用網(wǎng)來分流富*康園區(qū)用戶、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、機(jī)器人設(shè)備的本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)入邊緣服務(wù)器，形成本地5G虛擬專網(wǎng)，保證移動(dòng)辦公、工業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定，避免流量切換，減少服務(wù)訪問延遲。它也可以幫助富*康創(chuàng)建私有物聯(lián)網(wǎng)并部署相關(guān)服務(wù)。

通過富*康智慧園區(qū)解決方案建設(shè)的邊緣云，可以為富*康提供電信級(jí)安全身份認(rèn)證。此外，基于邊緣云的物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)可以管理無線傳感器，如工業(yè)設(shè)備傳感器、消防噴頭、火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，進(jìn)行室內(nèi)定位救援，組織以實(shí)時(shí)火災(zāi)信息為基礎(chǔ)的人群疏散，在智慧園區(qū)內(nèi)建立一個(gè)安全可靠的私有網(wǎng)絡(luò)。

在VR/AR場(chǎng)景方面，5G時(shí)代可采用本地渲染和移動(dòng)邊緣計(jì)算結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在靠近XR內(nèi)容生成端引入MEC移動(dòng)邊緣計(jì)算能力，提供XR云端渲染功能，使得數(shù)據(jù)無需穿越互聯(lián)網(wǎng)而降低時(shí)延，并分擔(dān)了XR終端計(jì)算量。XR終端只需將來自邊緣云的渲染數(shù)據(jù)和本地渲染數(shù)據(jù)進(jìn)行增量合并，然后對(duì)用戶進(jìn)行呈現(xiàn)。此方案實(shí)現(xiàn)云化XR輕前端、重后臺(tái)的整體架構(gòu)，從而滿足XR業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，并擺脫硬件計(jì)算能力不足的掣肘。針對(duì)工廠內(nèi)的VR/AR類業(yè)務(wù)，MEC可以考慮的組網(wǎng)方案如圖8。

圖8 ?VR/AR類MEC組網(wǎng)方案

攝像頭對(duì)接邊緣云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)視頻直播/點(diǎn)播處理及視頻的本地分流/分發(fā)，實(shí)現(xiàn)VR/AR類業(yè)務(wù)。

在AGV場(chǎng)景方面，隨著基于攝像頭的VSLAM（視覺導(dǎo)航）解決方案的成熟,AGV上會(huì)安裝多個(gè)攝像頭，而將基于圖像識(shí)別的導(dǎo)航算法部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)。此外，隨著相關(guān)技術(shù)與AGV機(jī)械臂技術(shù)的成熟(即電池壽命、AI)，并應(yīng)用于未來的AGV，AGV將變成真正的工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人。這些技術(shù)將真正釋放5G的潛力,將5G無線連接到工廠中的移動(dòng)設(shè)備，如移動(dòng)運(yùn)輸機(jī)中的機(jī)械臂、智能倉儲(chǔ)、傳感器和電梯等，在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的聚合、整合，從而將傳統(tǒng)的制造工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能制造工廠。

圖9 移動(dòng)機(jī)器人場(chǎng)景下的應(yīng)用案例

工廠內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人車載和天花板4k/8K攝像頭所采集到的周圍環(huán)境視頻，實(shí)時(shí)地傳到邊緣計(jì)算平臺(tái)服務(wù)器。利用邊緣計(jì)算平臺(tái)上的圖像識(shí)別和人工智能算法，實(shí)時(shí)為移動(dòng)機(jī)器人規(guī)劃路線和導(dǎo)航，完成貨物運(yùn)送任務(wù)。不僅僅是移動(dòng)機(jī)器人，利用5G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行橫向擴(kuò)展，支撐工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)各種應(yīng)用場(chǎng)景，如人流監(jiān)控、無人巡檢、無人固定資產(chǎn)盤點(diǎn)，助力工廠降低人力成本，提質(zhì)增效。

在工業(yè)控制場(chǎng)景方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展促使工業(yè)園區(qū)對(duì)無線通信的要求越來越強(qiáng)烈，目前多數(shù)廠區(qū)/園區(qū)通過Wi-Fi進(jìn)行無線接入。然而，Wi-Fi在安全認(rèn)證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務(wù)連續(xù)性等方面無法進(jìn)行保障，難以滿足工業(yè)需求。如圖所示，結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)和MEC本地工業(yè)云平臺(tái)，可在工業(yè)4.0時(shí)代實(shí)現(xiàn)機(jī)器和設(shè)備相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理和本地分流，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提升生產(chǎn)效率。由于無需繞經(jīng)傳統(tǒng)核心網(wǎng)，MEC平臺(tái)可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地實(shí)時(shí)處理和反饋，具有可靠性好、安全性高、時(shí)延短、帶寬高等優(yōu)勢(shì)。

圖10? 基于 MEC 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制

科技驅(qū)動(dòng)發(fā)展。深圳聯(lián)通將不斷推進(jìn)5G技術(shù)研發(fā)與建設(shè)，依托5G新型網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)業(yè)鏈聚合、系統(tǒng)集成能力等優(yōu)勢(shì)，加速賦能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，驅(qū)動(dòng)工業(yè)向智能化快速發(fā)展。
來源；通信世界