6月17日,第五屆未來網絡生長大會在南京召開。在下晝的岑嶺論壇上,中國工程院院士鄔賀銓做了題為《從5G 2C到5G 2B》的主題演講。他指出,將5G to C的架構直接搬到5G to B,不順應企業內網及與OT(操作手藝)融合的需要。我們需要開發新型5G to B架構,支持企業網低時延、高可靠、高清靜的應用。
5G與工業互聯網均保存誤區
針對社會上關于5G賦能千行百業的議論,鄔賀銓指出5G與工業互聯網的生長均保存誤區。現在工業互聯網生長保存的誤區主要體現在兩個方面。
頭重腳輕:回避筆直行業企業現場數據難收羅問題而主攻企業大腦清靜臺,但企業大腦只是搜集底層統計數據和外部數據,對實時性要求不高,車間級直接對生產歷程控制的企業小腦更為主要。
避重就輕:受限于現場級工控裝備的協議開放性,不從機械聯網做起,企業小腦也無數據可挖掘。
同樣,5G在工業互聯網的應用也保存兩點誤區。
重外輕內:企業的機械數據和傳感器數據基本不出企業網,但現在太過關注建設跨企業的標識系統和高質量的企業外網。
以外替內:將5G to C的架構直接搬到5G to B,不順應企業內網及與OT融合的需要。5G全毗連工廠并不現實。現在,5G主要應用在現場級且多為機械視覺類視頻傳送,尚未進入主流應用。
三種應用級別要求各不相同
鄔賀銓從企業現場級、歷程監控與生產管理級和網絡與營業應用級睜開了詳細先容。
企業現場級主要有兩種模式:可編程邏輯控制器(PLC)和5G工業模組及基站。
PLC接納可編程存儲器,通過輪詢現場級各端口開關量、數字量和模擬量,執行邏輯運算、順序控制、準時、計數、算術運算等操作下令,控制種種機械和生產歷程。但由于各廠家標準差別導致標準碎片化,差別廠家的裝備不可兼容。
5G工業模組可以毗連移動終端。工業互聯網5G基站的建設又分為三種:一是企業共享運營商建設的5G基站與焦點網。焦點網用戶面功效(UPF)下沉到企業,5G工業模組掛號在公網,數據不會脫離企業去運營商處,不必擔心數據清靜問題。二是企業共享運營商建設的基站但自建焦點網,5G工業模組掛號注冊和數據均在內網。三是企業申請專用頻率自建基站和焦點網,基站可集成UPF及5GC等功效,更清靜可控及低時延。
總的來說,PLC模式接納的是主從架構,周期性分時輪詢,是OT模式,弱點在于標準碎片化;5G工業模組是扁平化的,用的是古板標準以太網協議,適用非周期數據,接納統計復用機制,優點是實現了OT和IT的融合,弱點是不可包管時延,以是往往需要TSN來支持。
企業現場級TSN基于時鐘同步、數據調理、可靠性機制等手藝,通過在標準以太網第2層的時隙引入優先品級標簽,允許高優先級幀搶占低優先級幀的傳輸時間以包管低時延。TSN作為虛擬局域網可以實現TSN over 5G。在TSN之上可以承載種種現場級工控協議。支持周期性與非周期性數據同傳,從而實現鏈路層上支持IT與OT融合。
在歷程監控與生產管理級,SCADA起著要害作用。SCADA位于管理調理層,收羅監控現場級數據,接受事務驅動,提供人機接口,實現告警處置懲罰、報表輸出及可視化、動態模擬等。但自己和PLC協議開放性均缺乏,需針對性設置參數與應用程序才華實現PLC與SCADA通訊。上位機的操作系統大都接納Windows,與底層差別,因此需與底層OT融合。
網絡與營業應用級接納基于IPv6的網絡層。IPv6可實現真實源地址溯源,并留有很大的編程空間,可開發更多的功效。首先是APN6(應用感知網),應用感知功效,古板的IPv4只支持選路,并不知道IP包承載的是什么營業,現在IPv6包可以界說營業服務質量,網絡感知營業需求。其次是iFIT(隨流檢查),已往信道檢測是個難題,往往只能事后離線檢測,iFIT能夠將OAM指令嵌入用戶報文IPv6包,可實現丟包、時延中分段檢測。最后,通過IPv6可以接納SRv6分段路由,在IPv6擴展頭中指定流量轉發路徑,支持低時延、組播、快速倒換和并發冗余傳輸,實現高可靠性。SRv6有望成為端邊云網統一的簡化通訊協議。
網絡與營業應用級基于OPC-UA的應用層,OPC-UA是歷程控制工具毗連與嵌入協議,適用于多種硬件平臺,也兼容多種軟件平臺,是一個翻譯器。OPC-UA over TSN買通了從傳感器到云,將IT和OT在語義層面互通。
高起點工業互聯網召喚新型5G to B架構
現在,我國機械行業80%的裝備仍接納古板的繼電器和接觸器舉行控制,尚未使用工控系統產品。已用的大中型產品中95%的PLC、75%的小型PLC、49%的DCS、70%的高端SCADA都來自外洋,清靜誤差令人擔心,且不少屬于相關制造商的專有計劃,協議不開放。一個典范工廠的控制點在20世紀90年月末僅有5萬個,到2030年將增添到55萬個,原有的工控產品難以支持。別的,許多工控產品已使用十多年。
鄔賀銓提出,要開發新型工控裝備,高起點建設工業互聯網。現在邊沿盤算、5G工業模組、智聯網、區塊鏈、IPv6、TSN等手藝生長迅猛,將這些手藝集成進新型可信工控網關勢在必行。工廠內網要推進IT與OT無縫融合,朝著扁平化、IP化、智能化生長,推念頭械聯網,盤活生產線數據。
除此之外,還要開發順應企業網特點的網絡架構。公眾網焦點網的控制平臺離終端較量遠,下行營業帶寬高,而企業網焦點網是下沉到企業,主要營業終結在車間,并且往往上行要求高,對時延敏感,企業網自己很重視清靜和可靠性,不可簡樸靠切片來包管,需思量多信道冗余并發,但需設置多AP點等以包管多信道不受滋擾。
5G to C的網絡架構可以用到部分企業網,但對大中型企業來說并非科學合理的模式。5G to B 需要輕型網絡架構,可接納5G專網或公網上邏輯切片方法支持5G to B的新架構。
最后,鄔賀銓做出了以下四點總結:一是古板基于現場級工控裝備的工業互聯網層級多、標準碎片化、IT/OT融合難題、網絡清靜性低。
二是5G不但為工業互聯網的現場級增添了可供選擇的接入模式,并且在5G工業模組基礎上融合新一代信息手藝的新型工控網關,將推動工業互聯網扁平化、IP化、無線化,展現工業互聯網的新名堂,也可開拓5G工業應用新空間。
三是5G to C的架構并不都適合5G to B的企業應用場景,需要深入研究企業網絡的需求,開發新型5G to B架構,支持企業網低時延、高可靠、高清靜的應用。
四是開發5G to B新架構和新型5G工控網關需要增強產學研用合作,駐足立異,明確需求標準起步、試點推進、形成工業,支持我國工業高質量可一連生長。(泉源 人民郵電報)