在今年的政府工作報告中，李克強總理明確提出“打造工業(yè)互聯網平臺，拓展‘智能+’，為制造業(yè)轉型升級賦能”。工業(yè)互聯網作為工業(yè)體系和互聯網體系深度融合的產物，將是今后我國堅持創(chuàng)新引領發(fā)展，培育壯大新動能的重要支撐。深圳聯通先行先試探索5G通信技術在制造業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)的應用場景，打造的“富*康5G智慧園區(qū)”入選廣東省第一批5G+工業(yè)互聯網應用示范園區(qū)名單，成為深圳市唯一入選廣東省“5G+工業(yè)互聯網應用示范園區(qū)”的園區(qū)，對深圳市政府加速5G技術應用落地、全面推廣5G+工業(yè)互聯網具有示范作用，也將助推中國制造業(yè)加速向數字化、網絡化、智能化發(fā)展。

圖1? 示范園區(qū)牌

深圳聯通5G助力無人物流

該園區(qū)目前已完成5G+無人物流車的試點并落地成熟。5G+無人物流車擁有高精度感知定位和機器視覺驅動能力，對周圍環(huán)境中的其他人和物體進行探測，有效地規(guī)避障礙和行人，在目標地點智能?？?。同時CPE放置于車內，無人物流車的視頻等數據通過5G網絡回傳到后臺，充分利用5G大帶寬、低延時的特點，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)互聯網

隨著5G技術、工業(yè)互聯網的迅猛發(fā)展和深度融合，智慧園區(qū)加速崛起，構建起全新工業(yè)生態(tài)體系。在深圳聯通“富*康5G智慧園區(qū)”，一系列與生產、物流相關的5G應用正不斷試點、推廣、完善。

1.MEC技術實現方案

在流量疏導方面，5G核心網通過SMF靈活的會話管理機制，實現本地流量疏導；采用“上行分類”功能和IPv6 Multi-Homing實現本地流量卸載。

（1）上行分類（UL CL）方案：如圖3所示，UL CL的增加、刪除由SMF依據切換過程中的終端位置決定，當終端移入MEC覆蓋區(qū)域時，SMF通過N4接口對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PDU會話的數據路徑上引入多個支持UL CL功能的UPF。PDU Session可以是IPv4或IPv6，UL CL通過識別業(yè)務流的傳輸特征信息實現分流。

圖 3 “上行分類”方案

（2）IPv6 MulTI-Homing方案：MulTI-Homing 場景下通過對Branching Point的增加、刪除完成對本地業(yè)務Anchor的創(chuàng)建，并完成分流功能。SMF通過N4接口對UPF功能進行控制。當會話為IPv6類型時通過Branching Point將需要分流的本地流量疏導到本地Anchor 上。PDU session可以與多個IPv6前綴關聯，提供多個IPv6 PDU錨點接入數據網絡DN。

圖4? “IPv6 MulTI-Homing”方案

在業(yè)務連續(xù)性方面，為支持移動性下會話與業(yè)務的連續(xù)性，5G網絡提供三種不同的SSC模式。

（1）SSC Mode1：UE移動過程中，無論UE所采用何種接入技術，PDU會話建立時的Anchor UPF保持不變。這種模式類似于LTE網絡中PDN錨點不變更的方式。此時UE IP不會發(fā)生變化。

（2）SSC Mode2：當終端離開當前UPF的服務區(qū)域，網絡會觸發(fā)釋放掉原有的PDU Session，指示UE立即建立與同一數據網絡的新的PDU會話。建立新會話時，可以選擇一個新的UPF作為PDU會話Anchor UPF，此時需要保證新建立的Session信息和原Session信息的UE IP相同。

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

圖5? ?5G網絡會話與業(yè)務連續(xù)性示意圖

根據運營商網絡配置SSC模式選擇策略，UE可以為一個應用或者一組應用選擇合適的SSC模式。在該策略中，可以為所有應用配置一個默認SSC模式。如果UE沒有為應用選擇SSC模式，網絡可以根據簽約信息、本地配置和應用請求等，為該應用選擇一個合適的SSC模式，以支撐邊緣計算業(yè)務連續(xù)性。例如圖5所示，UE移動到UPF1覆蓋的區(qū)域內，5G核心網采用業(yè)務連續(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)務的連續(xù)性。當UE移動到UPF2覆蓋的區(qū)域內，5G核心網采用業(yè)務連續(xù)性SSC Mode3，將業(yè)務遷移到新的UPF2，業(yè)務不中斷。當UE移動到MEC覆蓋的區(qū)域之外，5G核心網采用業(yè)務連續(xù)性SSC Mode2，業(yè)務中斷或者通過Cloud接續(xù)。

在智能感知與優(yōu)化方面，MEC將與5G網絡架構深度融合，其業(yè)務分流、策略控制、Qos保證等功能，都將通過標準的5G網絡功能實現。邊緣計算應用（ME APP）通過NEF（Network Exposure Function，網絡能力開放）與5G網絡進行實時交互。一方面，NEF將感知的UE和業(yè)務流相關測量信息，比如UE實時位置、無線鏈路質量、漫游狀態(tài)等傳遞給MEC服務器，MEC服務器基于上述測量信息通過智能分析和抽象，對應用的業(yè)務性能進行優(yōu)化（例如調整視頻播放碼率），進而提升服務質量；另一方面，NEF將感知的應用服務相關信息，比如業(yè)務時長、業(yè)務周期、移動模式等傳遞給網絡，網絡感知分析應用提供的這些信息，進一步優(yōu)化其UE資源配置（例如為VIP用戶分配合適的帶寬資源）與會話管理。

圖6? 5G智能感知與優(yōu)化方案

針對MEC的各種應用，用戶可經由NEF查詢網絡的各種狀態(tài)，如計費策略、網絡能力等，也可提交各種任務請求，如定位、帶寬等。

2.MEC建設方案

在園區(qū)場景方面，富*康智慧園區(qū)要求建設相對完善、發(fā)達且安全的通信網絡，實現移動辦公室工作企業(yè)內部通信、與公共網絡安全隔離等功能。隨著物聯網的發(fā)展，除了對人人之間通信的需求外，對物聯網管理的需求日益迫切?；?u>Wi-Fi的網絡建設周期長、成本高、維護成本高，不能保證足夠穩(wěn)定、安全覆蓋或提供連續(xù)服務。對于用戶體驗來說，這是不方便的。對于終端用戶來說，這種專用網絡只能用于特殊用途，公共服務和私人服務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，邊緣云服務平臺可以創(chuàng)建移動虛擬專用網來分流富*康園區(qū)用戶、物聯網設備、工業(yè)設備、機器人設備的本地數據服務進入邊緣服務器，形成本地5G虛擬專網，保證移動辦公、工業(yè)生產的安全穩(wěn)定，避免流量切換，減少服務訪問延遲。它也可以幫助富*康創(chuàng)建私有物聯網并部署相關服務。

通過富*康智慧園區(qū)解決方案建設的邊緣云，可以為富*康提供電信級安全身份認證。此外，基于邊緣云的物聯網管理平臺可以管理無線傳感器，如工業(yè)設備傳感器、消防噴頭、火災報警聯動，進行室內定位救援，組織以實時火災信息為基礎的人群疏散，在智慧園區(qū)內建立一個安全可靠的私有網絡。

在VR/AR場景方面，5G時代可采用本地渲染和移動邊緣計算結合的方式進行數據處理。在靠近XR內容生成端引入MEC移動邊緣計算能力，提供XR云端渲染功能，使得數據無需穿越互聯網而降低時延，并分擔了XR終端計算量。XR終端只需將來自邊緣云的渲染數據和本地渲染數據進行增量合并，然后對用戶進行呈現。此方案實現云化XR輕前端、重后臺的整體架構，從而滿足XR業(yè)務對時延、網絡帶寬的需求，并擺脫硬件計算能力不足的掣肘。針對工廠內的VR/AR類業(yè)務，MEC可以考慮的組網方案如圖8。

圖8 ?VR/AR類MEC組網方案

攝像頭對接邊緣云平臺，實現視頻直播/點播處理及視頻的本地分流/分發(fā)，實現VR/AR類業(yè)務。

在AGV場景方面，隨著基于攝像頭的VSLAM（視覺導航）解決方案的成熟,AGV上會安裝多個攝像頭，而將基于圖像識別的導航算法部署在網絡邊緣側。此外，隨著相關技術與AGV機械臂技術的成熟(即電池壽命、AI)，并應用于未來的AGV，AGV將變成真正的工業(yè)移動機器人。這些技術將真正釋放5G的潛力,將5G無線連接到工廠中的移動設備，如移動運輸機中的機械臂、智能倉儲、傳感器和電梯等，在網絡邊緣側實現生產數據的聚合、整合，從而將傳統的制造工廠轉變?yōu)橐粋€智能制造工廠。

圖9 移動機器人場景下的應用案例

工廠內移動機器人車載和天花板4k/8K攝像頭所采集到的周圍環(huán)境視頻，實時地傳到邊緣計算平臺服務器。利用邊緣計算平臺上的圖像識別和人工智能算法，實時為移動機器人規(guī)劃路線和導航，完成貨物運送任務。不僅僅是移動機器人，利用5G無線網絡進行橫向擴展，支撐工業(yè)物聯網各種應用場景，如人流監(jiān)控、無人巡檢、無人固定資產盤點，助力工廠降低人力成本，提質增效。

在工業(yè)控制場景方面，工業(yè)互聯網的迅猛發(fā)展促使工業(yè)園區(qū)對無線通信的要求越來越強烈，目前多數廠區(qū)/園區(qū)通過Wi-Fi進行無線接入。然而，Wi-Fi在安全認證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務連續(xù)性等方面無法進行保障，難以滿足工業(yè)需求。如圖所示，結合蜂窩網絡和MEC本地工業(yè)云平臺，可在工業(yè)4.0時代實現機器和設備相關生產數據的實時分析處理和本地分流，實現生產自動化，提升生產效率。由于無需繞經傳統核心網，MEC平臺可對采集到的數據進行本地實時處理和反饋，具有可靠性好、安全性高、時延短、帶寬高等優(yōu)勢。

圖10? 基于 MEC 平臺實現工業(yè)控制

科技驅動發(fā)展。深圳聯通將不斷推進5G技術研發(fā)與建設，依托5G新型網絡、產業(yè)鏈聚合、系統集成能力等優(yōu)勢，加速賦能工業(yè)互聯網，驅動工業(yè)向智能化快速發(fā)展。
來源；通信世界