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1、5G確定性網絡使能5G融入生產中國移動研究院 都晨輝2022.125G融入生產是實現5G全連接工廠的重要攻關方向5G+工業互聯網，已在產業層、企業層、邊緣層打造典型應用，面向5G全連接工廠的愿景，全面打通人、機、料、法、環、測等要素及生產環節、業務流程，還需5G向融入生產邁進，深入到實施框架的設備層安全質檢高清安防數據采集遠程輔助智能巡檢智慧物流AR運維無人礦卡AI質檢輔助生產應用場景工業互聯網網絡實施框架 源自：工業互聯網體系架構（版本2.0）-AIIIT域OT域產業層邊緣層企業層設備層高可靠高安全高融合生產控制網絡邊緣設備接入工業數據采集控制信息傳輸智能機器專用設備儀器儀表成套設備PLC/

2、CNCSCADA/DCSMESCAXERPPLM高可靠全覆蓋大帶寬企業與園區網絡敏捷網絡管理無線網絡覆蓋云邊協同設施企業1企業2企業N公有云/私有云/數據服務高質量專線連接出口網絡設備網絡控制器高可靠低時延大帶寬國家骨干網絡軟件定義資源預留網絡切片普通互聯網連接智能工業產品SDN網絡設備網絡控制器園區無線網絡（5G/WiFi6）私有云/數據服務器園區網絡設備TSN交換機邊緣網關工業總線模塊工業以太網模塊TSN模塊蜂窩網絡模塊無線網絡模塊園區無線網絡（5G/WiFi6/WIA）工業以太交換機RTU5G5G5G工廠外網確定性網絡設備確定性網絡設備SCMCAXERPPLM工廠內網25G融入生產旨在推

3、動工業控制系統的5G化改造根據產業的成熟度以及工業生產無線化層次要求的不同，打造“5G確定性工業生產網”，通過三種模式滿足MES、HMI等IT系統的通信需求，以及SCADA、PLC甚至機器設備伺服/IO等OT系統間的通信需求3模式一：無線數采SCADA/HMI/上位機現場總線5G主PLC工業視覺傳感器電機等機器設備SCADA/HMI/上位機現場總線5G現場總線5G5G工業UPF、工業邊緣平臺虛擬化PLCSCADA/HMI主PLC從PLC5G工業網關工業視覺傳感器電機等機器設備工業視覺傳感器電機等機器設備模式二：遠程控制模式三：云化控制5G融入生產尚面臨三大挑戰5G融入生產，首先需要克服與存量工

4、業生產控制網絡的“組網融通”難題，其次要滿足生產控制的”確定可靠”能力要求，最后還需要實現“算網一體”達成數據和信息在各要素、各系統間的高效傳遞和高性能處理4 協議多樣化：七國八制工控協議 網絡多連接：多樣性存量網絡互聯 環網多層級：多組多層級環網并行 確定性時延：實時、精準的指令下發 確定性可靠：穩定、高質的指令投遞 確定性安全：融合、保密的生產系統 實時性算力：統一、實時的算力底座 算網一體化：高效、靈活的應用融合5G確定性工業生產網助力5G融入生產5中國移動積極推進5G融入生產，構建“5G確定性工業生產網”四層架構，打通5G網絡與工業生產網跨域融合通路，鍛造確定可靠服務保障能力，提供算網

5、一體化的基礎設施底座。5G確定性工業生產網測試床目標及計劃促進5G網絡技術成熟5G技術驗證商用方案催熟，成果固化解決方案孵化協同產業鏈健壯發展產業能力適配測試床平臺迭代技術認證，測試床自演進62022年2023年2024年合作伙伴征集，實驗室搭建測試床籌建OICT多域能力協同，初探融入生產關鍵能力一期：融入生產關鍵能力驗證聚焦典型場景，構建示范案例融入生產產線驗證上下游產業鏈路標迭代，營建改變生產能力演進二期：改變生產關鍵能力驗證5G確定性工業生產網測試床成果簡介75G廠商CT終端OT廠商IT交換機儀表廠商中興高通/宏電/中興羅克韋爾/三菱電機MOXA/H3C/航天新通思博倫5G核心網基站天線

6、5G傳輸網設備基站 BBU基站 AAU高通5G TSN CPE宏電5G LAN單模CPE宏電5G LAN雙模CPE中興DS-TT中興TUE運動控制、安全、普通冗余PLC伺服驅動器和伺服電機安全遠程IO普通遠程IO時鐘測試儀IP流量測試儀干擾儀H3C、MOXA、航天新通TSN交換機IE Field測試平臺測試床關鍵成果-實時I/O通信8構建5G LAN二層組網環境，結合組播通信和PRP冗余傳輸機制，驗證實時I/O通信四大場景，可滿足離散制造(家電、包裝)、流程制造(化工、水務、冶金等)中基礎實時I/O通信需求化工生產水務監測冶金煉化5G LAN 2UPF5GCUEI/OPLC5G LAN二層組網

7、I/OPLC5G LAN 1UPF5GCUE主PLC5G LAN組播通信I/O備PLC查詢器UPF5GCUEPLC5G LAN+PRP冗余傳輸I/OUEPRP交換機支持PRPLAN ALAN B滿足通過5G現場I/O設備與PLC之間LAN內通信，以及多LAN通信的需求滿足主備PLC冗余部署時，I/O通過IGMP組網通信向主備PLC發送數據的通信需求提升5G通信可靠性滿足替代有線環網、有線AB網通信的需求單無線實時I/O通信雙無線實時I/O通信冗余PLC與實時I/O通信PRP冗余傳輸實時I/O通信測試場景關鍵技術應用場景測試床關鍵成果-機器安全控制9測試床采用DS幀結構、上行周期預調度、高優先級

8、5QI調度等技術，優化安全控制場景的時延指標經驗證可以滿足安全繼電器、急?？刂?、光幕檢測等機器安全控制場景的應用安全繼電器急?？刂乒饽槐O測Fronthaul-IIUPFAMFPCFNRFUDMSMFCUDUAAU(2.6G/4.9G)Fronthaul-ISPNUE5GS5G Grand MasterH3C IE4320MOXA G503PRPH3C IE4320PRP遠程安全IODS幀結構高優先級5QI調度上行周期預調度關鍵技術應用場景測試床關鍵成果-運動控制輸送分揀裝配灌裝UPFNW-TTPLCUEDS-TTI/OUEDS-TTI/OTSN AFTSCTSF8 0 2.1 A S/1 5

9、8 8 V 28 0 2.1 A S/1 5 8 8 V 25G GMUEUPFTSN交換機TSN交換機NW-TTDS-TTCUCTSN AF5G TSN網橋CNC時間同步精度1us平均同步精度 300ns時延抖動 100us多協議時鐘同步TSN確定性時延通信I/OUERANRANUPFDNAMFSMF4.9G，DS幀結構雙向時延 10ms99.99%雙向時延10ms 99.999%高可靠冗余傳輸UE交換機交換機低時延通信UEUPF工業交換機工業交換機4.9G，DS幀結構依托多協議時間同步、TSN、低時延、冗余傳輸四大關鍵技術，面向運動控制五大測試場景，經驗證可滿足輸送、分揀、裝配、灌裝等典型

10、場景的運動控制通信需求單PLC控制單伺服電機單PLC多伺服電機軸同步多LAN多PLC組網單LAN多PLC組網多業務流混合組網測試場景關鍵技術應用場景海爾洗衣機產線的痛點滾筒洗衣機產線需要完成洗衣機缸體的翻轉、托舉、夾抱等動作，將導致拖鏈電纜的折損，進而影響主/從PLC之間的通信穩定性，致使整個產線停機檢修主控PLC從PLC 一個廠房約有10條產線 每條產線有200300個從PLC 產線上主/從PLC之間采用串行連接 20%的從PLC屬于拖鏈系統5G融入洗衣機產線的試點應用聯合海爾、華為共同打造洗衣機產線拖鏈系統5G化解決方案，整合5G LAN、原生雙發選收、低時延和動態QoS四大技術方案，助力洗衣機產線的順利剪辮子，解決剛需問題 Profinet協議的原生承載與直連通信 5G-LAN 滿足產線連續生產的99.99%可靠性 原生雙發選收 滿足主/從PLC通信時延16ms要求 低時延 滿足5G在產線一網多用及差異保障 動態QoS 5G確定性生產網產業展望統一標準、產業架構和技術發展路線針對性技術攻關、標準制定和業務模板設計，OICT技術融合融通以用促研以終為始由點及面協同上下游能力銜接，對齊產品路標構建測試床助力能力貫通，推動新技術新產品迭代演進培育創新應用，樹立產業信心聚焦典型場景，打造標桿工程，從樣板房到商品房，促進產業生態繁榮13中國移動研究院中移智庫