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工业互联网召唤新型 5G 2B 架构

2021-07-01

6月17日，，，，，，，，第五届未来网络生长大会在南京召开。。。。。。在下昼的岑岭论坛上，，，，，，，，中国工程院院士邬贺铨做了题为《从5G 2C到5G 2B》的主题演讲。。。。。。他指出，，，，，，，，将5G to C的架构直接搬到5G to B，，，，，，，，不顺应企业内网及与OT（操作手艺）融合的需要。。。。。。我们需要开发新型5G to B架构，，，，，，，，支持企业网低时延、高可靠、高清静的应用。。。。。。

5G与工业互联网均保存误区

针对社会上关于5G赋能千行百业的议论，，，，，，，，邬贺铨指出5G与工业互联网的生长均保存误区。。。。。。现在工业互联网生长保存的误区主要体现在两个方面。。。。。。

头重脚轻：回避笔直行业企业现场数据难收罗问题而主攻企业大脑清静台，，，，，，，，但企业大脑只是搜集底层统计数据和外部数据，，，，，，，，对实时性要求不高，，，，，，，，车间级直接对生产历程控制的企业小脑更为主要。。。。。。

避重就轻：受限于现场级工控装备的协议开放性，，，，，，，，不从机械联网做起，，，，，，，，企业小脑也无数据可挖掘。。。。。。

同样，，，，，，，，5G在工业互联网的应用也保存两点误区。。。。。。

重外轻内：企业的机械数据和传感器数据基本不出企业网，，，，，，，，但现在太过关注建设跨企业的标识系统和高质量的企业外网。。。。。。

以外替内：将5G to C的架构直接搬到5G to B，，，，，，，，不顺应企业内网及与OT融合的需要。。。。。。5G全毗连工厂并不现实。。。。。。现在，，，，，，，，5G主要应用在现场级且多为机械视觉类视频传送，，，，，，，，尚未进入主流应用。。。。。。

三种应用级别要求各不相同

邬贺铨从企业现场级、历程监控与生产管理级和网络与营业应用级睁开了详细先容。。。。。。

企业现场级主要有两种模式：可编程逻辑控制器（PLC）和5G工业模组及基站。。。。。。

PLC接纳可编程存储器，，，，，，，，通过轮询现场级各端口开关量、数字量和模拟量，，，，，，，，执行逻辑运算、顺序控制、准时、计数、算术运算等操作下令，，，，，，，，控制种种机械和生产历程。。。。。。但由于各厂家标准差别导致标准碎片化，，，，，，，，差别厂家的装备不可兼容。。。。。。

5G工业模组可以毗连移动终端。。。。。。工业互联网5G基站的建设又分为三种：一是企业共享运营商建设的5G基站与焦点网。。。。。。焦点网用户面功效（UPF）下沉到企业，，，，，，，，5G工业模组挂号在公网，，，，，，，，数据不会脱离企业去运营商处，，，，，，，，不必担心数据清静问题。。。。。。二是企业共享运营商建设的基站但自建焦点网，，，，，，，，5G工业模组挂号注册和数据均在内网。。。。。。三是企业申请专用频率自建基站和焦点网，，，，，，，，基站可集成UPF及5GC等功效，，，，，，，，更清静可控及低时延。。。。。。

总的来说，，，，，，，，PLC模式接纳的是主从架构，，，，，，，，周期性分时轮询，，，，，，，，是OT模式，，，，，，，，弱点在于标准碎片化；；；；；；；；5G工业模组是扁平化的，，，，，，，，用的是古板标准以太网协议，，，，，，，，适用非周期数据，，，，，，，，接纳统计复用机制，，，，，，，，优点是实现了OT和IT的融合，，，，，，，，弱点是不可包管时延，，，，，，，，以是往往需要TSN来支持。。。。。。

企业现场级TSN基于时钟同步、数据调理、可靠性机制等手艺，，，，，，，，通过在标准以太网第2层的时隙引入优先品级标签，，，，，，，，允许高优先级帧抢占低优先级帧的传输时间以包管低时延。。。。。。TSN作为虚拟局域网可以实现TSN over 5G。。。。。。在TSN之上可以承载种种现场级工控协议。。。。。。支持周期性与非周期性数据同传，，，，，，，，从而实现链路层上支持IT与OT融合。。。。。。

在历程监控与生产管理级，，，，，，，，SCADA起着要害作用。。。。。。SCADA位于管理调理层，，，，，，，，收罗监控现场级数据，，，，，，，，接受事务驱动，，，，，，，，提供人机接口，，，，，，，，实现告警处置惩罚、报表输出及可视化、动态模拟等。。。。。。但自己和PLC协议开放性均缺乏，，，，，，，，需针对性设置参数与应用程序才华实现PLC与SCADA通讯。。。。。。上位机的操作系统大都接纳Windows，，，，，，，，与底层差别，，，，，，，，因此需与底层OT融合。。。。。。

网络与营业应用级接纳基于IPv6的网络层。。。。。。IPv6可实现真实源地址溯源，，，，，，，，并留有很大的编程空间，，，，，，，，可开发更多的功效。。。。。。首先是APN6（应用感知网），，，，，，，，应用感知功效，，，，，，，，古板的IPv4只支持选路，，，，，，，，并不知道IP包承载的是什么营业，，，，，，，，现在IPv6包可以界说营业服务质量，，，，，，，，网络感知营业需求。。。。。。其次是iFIT（随流检查），，，，，，，，已往信道检测是个难题，，，，，，，，往往只能事后离线检测，，，，，，，，iFIT能够将OAM指令嵌入用户报文IPv6包，，，，，，，，可实现丢包、时延中分段检测。。。。。。最后，，，，，，，，通过IPv6可以接纳SRv6分段路由，，，，，，，，在IPv6扩展头中指定流量转发路径，，，，，，，，支持低时延、组播、快速倒换和并发冗余传输，，，，，，，，实现高可靠性。。。。。。SRv6有望成为端边云网统一的简化通讯协议。。。。。。

网络与营业应用级基于OPC-UA的应用层，，，，，，，，OPC-UA是历程控制工具毗连与嵌入协议，，，，，，，，适用于多种硬件平台，，，，，，，，也兼容多种软件平台，，，，，，，，是一个翻译器。。。。。。OPC-UA over TSN买通了从传感器到云，，，，，，，，将IT和OT在语义层面互通。。。。。。

高起点工业互联网召唤新型5G to B架构

现在，，，，，，，，我国机械行业80%的装备仍接纳古板的继电器和接触器举行控制，，，，，，，，尚未使用工控系统产品。。。。。。已用的大中型产品中95%的PLC、75%的小型PLC、49%的DCS、70%的高端SCADA都来自外洋，，，，，，，，清静误差令人担心，，，，，，，，且不少属于相关制造商的专有计划，，，，，，，，协议不开放。。。。。。一个典范工厂的控制点在20世纪90年月末仅有5万个，，，，，，，，到2030年将增添到55万个，，，，，，，，原有的工控产品难以支持。。。。。。别的，，，，，，，，许多工控产品已使用十多年。。。。。。

邬贺铨提出，，，，，，，，要开发新型工控装备，，，，，，，，高起点建设工业互联网。。。。。。现在边沿盘算、5G工业模组、智联网、区块链、IPv6、TSN等手艺生长迅猛，，，，，，，，将这些手艺集成进新型可信工控网关势在必行。。。。。。工厂内网要推进IT与OT无缝融合，，，，，，，，朝着扁平化、IP化、智能化生长，，，，，，，，推念头械联网，，，，，，，，盘活生产线数据。。。。。。

除此之外，，，，，，，，还要开发顺应企业网特点的网络架构。。。。。。公众网焦点网的控制平台离终端较量远，，，，，，，，下行营业带宽高，，，，，，，，而企业网焦点网是下沉到企业，，，，，，，，主要营业终结在车间，，，，，，，，并且往往上行要求高，，，，，，，，对时延敏感，，，，，，，，企业网自己很重视清静和可靠性，，，，，，，，不可简朴靠切片来包管，，，，，，，，需思量多信道冗余并发，，，，，，，，但需设置多AP点等以包管多信道不受滋扰。。。。。。

5G to C的网络架构可以用到部分企业网，，，，，，，，但对大中型企业来说并非科学合理的模式。。。。。。5G to B 需要轻型网络架构，，，，，，，，可接纳5G专网或公网上逻辑切片方法支持5G to B的新架构。。。。。。

最后，，，，，，，，邬贺铨做出了以下四点总结：一是古板基于现场级工控装备的工业互联网层级多、标准碎片化、IT/OT融合难题、网络清静性低。。。。。。

二是5G不但为工业互联网的现场级增添了可供选择的接入模式，，，，，，，，并且在5G工业模组基础上融合新一代信息手艺的新型工控网关，，，，，，，，将推动工业互联网扁平化、IP化、无线化，，，，，，，，展现工业互联网的新名堂，，，，，，，，也可开拓5G工业应用新空间。。。。。。

三是5G to C的架构并不都适合5G to B的企业应用场景，，，，，，，，需要深入研究企业网络的需求，，，，，，，，开发新型5G to B架构，，，，，，，，支持企业网低时延、高可靠、高清静的应用。。。。。。

四是开发5G to B新架构和新型5G工控网关需要增强产学研用合作，，，，，，，，驻足立异，，，，，，，，明确需求标准起步、试点推进、形成工业，，，，，，，，支持我国工业高质量可一连生长。。。。。。（泉源人民邮电报）

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