何銳 何偉 桑育海

摘要：本文主要介紹了伴隨著5G商用服務(wù)的開啟，中國(guó)聯(lián)通南京分公司在行業(yè)市場(chǎng)積極開展合作，探索將5G技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)制造、光纖線路備份等諸多行業(yè)場(chǎng)景，實(shí)踐5G技術(shù)與行業(yè)市場(chǎng)深度融合。作為一家有社會(huì)責(zé)任感的運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)聯(lián)通南京分公司高度重視5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新，圍繞5G應(yīng)用，持續(xù)提升網(wǎng)絡(luò)能力、產(chǎn)品能力、服務(wù)能力，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

關(guān)鍵詞：5G-CPE；智慧工廠；光纖備份

一、市場(chǎng)分析

研究發(fā)現(xiàn)，5G與行業(yè)的融合是一個(gè)漸進(jìn)的過程，需經(jīng)歷預(yù)熱、起步、成長(zhǎng)、規(guī)模發(fā)展四個(gè)階段。不同行業(yè)的數(shù)字化水平和需求，決定了5G技術(shù)創(chuàng)新擴(kuò)散速度。對(duì)照5G應(yīng)用整體發(fā)展規(guī)律，我國(guó)行業(yè)應(yīng)用整體處于發(fā)展初期階段，各領(lǐng)域5G應(yīng)用將梯次導(dǎo)入，呈現(xiàn)出螺旋上升發(fā)展模式。隨著5G產(chǎn)業(yè)鏈體系的逐步成熟以及千行百業(yè)對(duì)5G需求的不斷增長(zhǎng)，5G與行業(yè)的融合更加緊密，促進(jìn)安全、平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)、終端等領(lǐng)域的全方位變革，在原有5G產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，催生了5G行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)新的分支，推動(dòng)形成了新型產(chǎn)業(yè)體系。5G行業(yè)應(yīng)用的商業(yè)模式初具雛形，生態(tài)價(jià)值正在逐漸凸顯，如圖1所示。

隨著行業(yè)需求進(jìn)一步聚焦，通用型終端需求旺盛。5G-CPE、5G網(wǎng)關(guān)、攝像頭/相機(jī)、傳感器等終端需求旺盛，各行各業(yè)對(duì)終端類型的需求進(jìn)一步聚焦。在對(duì)工業(yè)制造、園區(qū)、教育、智慧城市、文旅五個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的分析中發(fā)現(xiàn)，5G-CPE在大部分行業(yè)中使用需求和使用率已超過半數(shù)，成為各領(lǐng)域項(xiàng)目中的剛需。5G-CPE仍然是各行業(yè)普遍采用的5G連接方式，一段時(shí)間內(nèi)，各類5G應(yīng)用解決方案中使用5G-CPE轉(zhuǎn)接信號(hào)連接設(shè)備的方式將持續(xù)。

二、產(chǎn)品介紹

G532i系列5G-CPE終端是基于新一代虛擬化技術(shù)，具備云邊協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)多種邊緣計(jì)算應(yīng)用的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。通常設(shè)備用于在靠近采集節(jié)點(diǎn)的地方進(jìn)行算力輸出，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、本地聯(lián)動(dòng)、故障診斷等功能，為用戶提供一種簡(jiǎn)單可靠的工業(yè)互控、設(shè)備診斷、程序維護(hù)和故障報(bào)警的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案。

工業(yè)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采用無風(fēng)扇工業(yè)級(jí)卡軌安裝設(shè)計(jì)，防塵防震?？梢蕴峁┮蕴W(wǎng)口、RS485/232串口和 ZigBee用于接入用戶業(yè)務(wù)，具備接入多種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)終端能力，還能對(duì)采集上來的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)存和分析，其內(nèi)置的大容量存儲(chǔ)可以支持離線狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)緩存需求。上行采用4G/5G高速無線網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)，支持包括FDD LTE/TDD LTE/WCDMA在內(nèi)的多種網(wǎng)絡(luò)制式。工業(yè)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采用標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核，良好的二次開發(fā)環(huán)境方便用戶通過Docker方式運(yùn)行各類自行開發(fā)的應(yīng)用程序或通過Python/C/go進(jìn)行編程開發(fā)邊緣計(jì)算應(yīng)用，兼容IEC61131-3的編程工具，可以實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)情況下設(shè)備的本地聯(lián)動(dòng)以及數(shù)據(jù)處理分析。

三、應(yīng)用方案

（一）5G+智慧工廠應(yīng)用場(chǎng)景

1.項(xiàng)目背景

江蘇某大型制造企業(yè)，原先通過WIFI組網(wǎng)搭建工廠無線網(wǎng)絡(luò)，由于實(shí)際WIFI使用效果太差，經(jīng)過多次探討，大家一致認(rèn)為通過5G網(wǎng)絡(luò)改造智能工廠是未來的方向。5G可以釋放無線技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用空間，為智能制造帶來重大賦能支撐。為此南京聯(lián)通決定采用工業(yè)5G-CPE組網(wǎng)方案，在工廠內(nèi)部署5G室分。用5G無線網(wǎng)絡(luò)替代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)OT層的有線和Wi-Fi連接，從而提升設(shè)備智能化水平，最終實(shí)現(xiàn)柔性制造、智能制造。

2.技術(shù)方案

該企業(yè)初期改造3條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線含三臺(tái)智能運(yùn)輸車和一臺(tái)控制器，控制器和運(yùn)輸車之間希望組建二層網(wǎng)絡(luò)。推薦客戶使用Vxlan的方式建立二層VPN隧道，控制器側(cè)使用交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)打通。中國(guó)聯(lián)通南京分公司在UPF設(shè)備位置直接旁掛一臺(tái)VNF設(shè)備作為總部設(shè)備，該設(shè)備可以給多個(gè)不同的用戶項(xiàng)目提供服務(wù)，每個(gè)用戶項(xiàng)目為一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)。5G-CPE只作為分支點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的二層組網(wǎng)，用戶希望同一個(gè)項(xiàng)目中，不同5G-CPE可以二層互通，該方式對(duì)用戶原有網(wǎng)絡(luò)影響最小。

3.方案描述

①VNF總部設(shè)備，部署在運(yùn)營(yíng)商機(jī)房或者客戶總部機(jī)房，與UPF互聯(lián)（可通過傳輸互聯(lián)）；②各分支點(diǎn)5G-CPE終端采用5G上行，與VNF創(chuàng)建Vxlan隧道，最大可以支持1200條Vxlan；③不同分支點(diǎn)的5G-CPE通過中心點(diǎn)的VNF實(shí)現(xiàn)二層組網(wǎng)互通；④后續(xù)可以升級(jí)為5G智能化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能化管理以及智能化業(yè)務(wù)開通，目前可以在UPF旁掛VNF實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的管控。

4.成果效益性描述

該企業(yè)在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)AGV小車在生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。借助5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、大帶寬的技術(shù)特性，將 AGV所需計(jì)算資源通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行云化，在廠區(qū)實(shí)行層級(jí)部署，并借助5G網(wǎng)絡(luò)無縫切換的移動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)協(xié)同調(diào)度，大幅度提高人機(jī)信息交互和反饋處理速度，降低AGV 的掉線率，提升AGV運(yùn)行效率，提高智能運(yùn)輸車管理、運(yùn)送的靈活性。

在該項(xiàng)目中，落地的5G云化AGV系統(tǒng)，包含了一個(gè)中小規(guī)模的集中式AGV小車控制器系統(tǒng)，在一個(gè)扇區(qū)內(nèi)可包含大約10-20輛AGV小車。集群的規(guī)劃與控制由5G MEC統(tǒng)一執(zhí)行。MEC控制器系統(tǒng)通過AGV上傳的圖像以及傳感器信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有 AGV小車的全局定位和實(shí)時(shí)控制；同時(shí)工廠管理人員能夠通過云端系統(tǒng)直接介入操作，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制其中一臺(tái)AGV。單臺(tái)AGV小車均只帶有基本的低成本圖像傳感器、慣性測(cè)量單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及5G移動(dòng)終端，具有較為明顯的成本優(yōu)勢(shì)，有利于大規(guī)模部署。

（二）5G+光纖備份應(yīng)用場(chǎng)景

1.項(xiàng)目背景

4G/5G光纖備份業(yè)務(wù)組網(wǎng)方案主要定位為集團(tuán)客戶專線用戶提供更完善、更安全的保護(hù)機(jī)制，不僅可以提供基于無線的傳輸，更能提供一路有線+無線的多重級(jí)別的保護(hù)。方案主要應(yīng)用場(chǎng)景：應(yīng)急故障、臨時(shí)開通場(chǎng)景，有線路由備份場(chǎng)景，根據(jù)無線環(huán)境為集團(tuán)客戶提供1M～1Gbps帶寬無線專線。

2.技術(shù)方案

在已具備固網(wǎng)專線點(diǎn)到點(diǎn)路由情況下，增加無線方式第2路由備份場(chǎng)景。在總部和分支公司各部署一臺(tái)5G專線定制終端，通過運(yùn)營(yíng)商5G TOB專網(wǎng)承載企業(yè)跨域數(shù)據(jù)，通過無線備份的方式提高可靠性，如圖4所示。

3.方案描述

本場(chǎng)景應(yīng)用于集團(tuán)客戶重要專線，第一路由無法到達(dá)時(shí)，5G智慧組網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充無線備份場(chǎng)景?？蛻魳I(yè)務(wù)正常情況下通過主用有線傳輸，當(dāng)主用有線通道出現(xiàn)中斷或嚴(yán)重丟包時(shí)自動(dòng)切換到備用無線線路，完成業(yè)務(wù)的保護(hù)倒換，保證業(yè)務(wù)的正常傳輸。中國(guó)聯(lián)通南京分公司通過5G-CPE終端提供有線的專線備份業(yè)務(wù)或重點(diǎn)客戶的專線應(yīng)急搶修業(yè)務(wù)。

借助5G網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)專線備份場(chǎng)景沒有鏈路成本投入，開通快捷，部署方便，運(yùn)營(yíng)成本低，對(duì)于用戶來說，跟專線的網(wǎng)絡(luò)部署一樣，安全性高，無后期運(yùn)維分解問題，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)線路天地雙備。針對(duì)專線的應(yīng)急搶修場(chǎng)景可快速恢復(fù)用戶業(yè)務(wù)，為鏈路搶修提供充足時(shí)間，減少客戶投訴，提高時(shí)效性增加用戶滿意度。

4.成果效益性描述

5G+光纖備份應(yīng)用場(chǎng)景有效減少故障搶修時(shí)間，遇到光纜、設(shè)備類故障搶修時(shí)限從平均3小時(shí)提升到20分鐘左右，提升了用戶對(duì)專線產(chǎn)品的滿意度。同時(shí)可以作為重要用戶鏈路的備份，遇到專線故障自動(dòng)切換至無線5G備用鏈路，提升了用戶使用感知。5G+光纖備份應(yīng)用場(chǎng)景也可替代有線專線無法覆蓋的地區(qū)和樓宇緊急開通，節(jié)省開通時(shí)間和開通成本。

四、結(jié)束語(yǔ)

5G通信技術(shù)作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，需要與前沿信息技術(shù)相結(jié)合，共同走進(jìn)實(shí)體產(chǎn)業(yè)，確定正確的應(yīng)用場(chǎng)景，才能最大化發(fā)揮價(jià)值，為實(shí)體產(chǎn)業(yè)賦能。加快5G建設(shè)，同時(shí)促進(jìn)5G與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的融合顯得更為重要。

疫情之后，更多的企業(yè)開始關(guān)注到5G技術(shù)紅利，加速推動(dòng)5G應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新，從而為促進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)與增長(zhǎng)提供新引擎。從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)，跨界整合的速度進(jìn)一步加快，5G產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出生態(tài)化發(fā)展的趨勢(shì)。

作者單位：何銳 何偉 桑育海 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司南京市分公司

參 ?考 ?文 ?獻(xiàn)

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