5GMEC与工业自动化的融合架构最新课件.ppt

1、与工业自动化的融合与工业自动化的融合2020年02月5G5G主要研究机构和资料来源主要研究机构和资料来源?3GPP:The 3rd Generation Partnership Project(3GPP)is a collaborative project that brings together standardisation organisations from around the world to create globally acceptable specifications for mobile networks.As its name implies,it was first

2、created to establish such specifications for the third generation(3G)of mobile systems.It has continued its work for subsequent generations,including the one considered here,the fifth generation(5G).https:/www.3gpp.org5G ACIA：5G Alliance for Connected Industries and Automation(5G产业自动化联盟产业自动化联盟),http

3、s:/www.5g-acia.org?5G Americas:5G Americas advocates for and facilitates the advancement of 5G and the transformation of LTE networks.5G Americas is invested in developing a connected wireless community while leading 5G development for all the Americas.https:/www.5gamericas.orgETSI:ETSI(欧洲电信标准化协会欧洲电

4、信标准化协会)is a European Standards Organization(ESO).We are the recognized regional standards body dealing with telecommunications,broadcasting and other electronic communications networks and services.?3GPP与工业自动化标准与工业自动化标准TR 22.804:Study on Communication for Automation in VerticalDomains垂直领域自动化行业的通信业务需

5、求研究TR 22.104:Service Requirements for Cyber-physical control applications in VerticalDomains3GPP与工业相关标准垂直领域信息-物理控制应用的服务需求TR 23.734:Study on enhancement of 5G System for vertical and LANservices5G系统支持垂直行业私网的增强研究TR 23.725:Study on enhancement of URLLC support in the 5G Core network(5GC)5G核心网络支持低时延高可靠场

6、景的增强研究TR 23.745:Study on application support layer for Factories of the Future in the 5Gnetwork5G网络未来工厂应用支持层研究TR 23.434:Service Enabler Architecture Layer for Verticals(SEAL);Functional architectureandinformation flows垂直行业服务使能架构层研究TR 38.825:Study on NR industrial Internet of Things(IoT)工业互联网空口研究5G N

7、PN（非公众网络，或称专网、私网）（非公众网络，或称专网、私网）?5G NPNsometimes called a private network)provides 5G network ：a 5G non-public network(NPN,also services to a clearly defined user organisation or group of organisations.The 5G non-public network is deployed on the organisations defined premises,such as a campus or a

8、factory.?High quality-of-service requirements高服高服务质务质量量?High security requirements,met by dedicatedsecuritycredentials高安全高安全?Isolation from other networks,as a form of protection against malfunctions in the public mobile network.Also,isolation may be desirable for reasons of performance,security,pri

9、vacy,and safety 隔离隔离?Accountability.A non-public network makes it easier to identify responsibility for availability,maintenance,andoperation责责任清晰任清晰NFV（网络功能虚拟化）（网络功能虚拟化）?NFV：Network Functions Virtualization，网络功能虚拟化，利用虚拟化技术，将网络节点的，网络功能虚拟化，利用虚拟化技术，将网络节点的功能，分割成几个功能区块，分别以软件方式实现，不再局限于硬件架构。解决了网络设备功能过功能，分

10、割成几个功能区块，分别以软件方式实现，不再局限于硬件架构。解决了网络设备功能过度依赖于专用硬件的问题，降低网络昂贵的设备成本，使资源可以充分灵活共享，实现新业务的快度依赖于专用硬件的问题，降低网络昂贵的设备成本，使资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署。常见的速开发和部署。常见的 NFV 化网元包括化网元包括 5G UPF、vCPE 等等5G UPF（User Plane Function，用户面功能），用户面功能）?5G UPF：The task of the User Plane is to manage data exchange between the UE(UserEqui

11、pment)and the Data Network.用户设备/终端接入网络边缘网络核心网络数据网络网络切片网络切片Network slicing?网络切片：网络切片：Network slicing网络切片是一种按需组网方式，可以让运营商在统一的基础设施上分离网络切片是一种按需组网方式，可以让运营商在统一的基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络，以适配各种各样类型的应用。每个虚拟网络是逻辑独立的，任何一个虚拟出多个虚拟的端到端网络，以适配各种各样类型的应用。每个虚拟网络是逻辑独立的，任何一个虚拟网络发生故障都不会影响到其它虚拟网络。在一个网络切片中，至少可分为无线网子切片、承载网子网络发生故障都

12、不会影响到其它虚拟网络。在一个网络切片中，至少可分为无线网子切片、承载网子切片和核心网子切片三部分。切片和核心网子切片三部分。Network slicingisa means of providing“a network within a network”for the delivery of specific services,and to achieve varying degrees of segregation between the various service traffic types and the network functions associated with thos

13、e services.5G主要服务能力主要服务能力增增 强强 型型 移移 动动 宽宽 带带 eMBB enhanced Mobile BroadBand海量机器类通信海量机器类通信mMTCmassive Machine TypeCommunications超可靠低时延通信超可靠低时延通信uRLLCultra-Reliable and Low Latency Communications超高速低时延通信超高速低时延通信uHSLLCUltra High Speed Low Latency Communications5G能力开放平台能力开放平台MEC（Multi-Access Edge Compu

14、ting）?MEC：多接入边缘计算（：多接入边缘计算（Multi-Access Edge Computing）,是在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网是在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。MEC offers application developers and content prov

15、iders cloudcomputing capabilities and an IT service environment at the edge of the network.?业务应用本地化、缓存加速；业务应用本地化、缓存加速；本地分流、灵活路由；本地分流、灵活路由；网络信息感知与开放；网络信息感知与开放；边缘计算、存储能力；边缘计算、存储能力；?基于基于 IT通用平台。通用平台。MEC架构架构?5G 移动边缘计算由移动边缘计算由 5G 核心网、移动边缘计算平台以及用户终端核心网、移动边缘计算平台以及用户终端UE共同协同实现，满足计费、移动性管理以共同协同实现，满足计费、移动性管理以及

16、及 QoS 的要求。的要求。虚拟化平台（虚拟化平台（NFVI）：基于）：基于 NFV 架构，虚拟化平台。架构，虚拟化平台。数据转发面数据转发面(GW-U/UPF)：提供分流、计费、监听等网络功能。：提供分流、计费、监听等网络功能。移动边缘计算平台（移动边缘计算平台（MEP）：移动边缘计算应用的集成部署和网络能力开放等中间件功能。）：移动边缘计算应用的集成部署和网络能力开放等中间件功能。移动边缘计算平台管理（移动边缘计算平台管理（MEPM）：为）：为 MEP 提供管理功能。提供管理功能。移动边缘计算管理（移动边缘计算管理（MEAO）：提供应用编排。）：提供应用编排。MEAPP：部署在：部署在ME

17、Host上的上的APP 应用。应用。MEC部署位置部署位置?部署位置考虑因素：业务需求、时延、带宽、安全、机房条件、成本等部署位置考虑因素：业务需求、时延、带宽、安全、机房条件、成本等边缘节点边缘云云边缘云平台MEC带来的挑战和机会带来的挑战和机会智能制造智能制造5G边缘计算框架边缘计算框架?边缘节点侧一般使用分布式部署，比如基站机房或接入边缘节点侧一般使用分布式部署，比如基站机房或接入/汇聚机房。系统侧一般使用集中式部署，汇聚机房。系统侧一般使用集中式部署，比如核心网或其他更集中的位置比如核心网或其他更集中的位置.。MEC 系统可与系统可与 G 系统控制面交互，具有应用基础设施资源系统控制面

18、交互，具有应用基础设施资源编排、应用实例化、应用规则配置等功能，其功能相当于应用控制器编排、应用实例化、应用规则配置等功能，其功能相当于应用控制器.。5G 工业互联网边缘计算参考架构工业互联网边缘计算参考架构Industrial 5G典型工业网络架构典型工业网络架构认识工业以太网认识工业以太网EtherCAT网Sercos III 太以CC-Link IE Field时PROFINETIO实业Powerlink工Ethernet/IPModbus TCP?A类：软类：软RT，可伸缩的周期时间，约，可伸缩的周期时间，约100ms?B类：硬类：硬RT，周期时间为，周期时间为1?10ms?C类：等时

19、类：等时RT，周期时间，周期时间250us至至1ms，抖动小于，抖动小于1us在在在在在DMZDMZ在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在在DMZ在在在在在在在在在在在在在在 在 在 在 在 在 在 在 在在在在在在在在在在在在在在在在在在工业自动化系统网络需求工业自动化系统网络需求异构网络互联互通：有线、无线；固网、移动网；异构网络互联互通：有线、无线；固网、移动网；4G、5G、WIFI确定性时延：运动控制确定性时延：运动控制 1ms，过程控制，过程控制10ms100ms可靠连接，丢包率和网络抖动不影响业务可靠连接，丢包率和网络抖动不影响业务工业自动化系统工业自动化系统网络需求网络需求跨域协同和管理，灵活组网跨域协同和管理，灵活组网安全：网络不受入侵、数据不被窃取安全：网络不受入侵、数据不被窃取IP化，以实现从机器设备到化，以实现从机器设备到IT系统的端到端互联系统的端到端互联网络边云协同、跨域协同网络边云协同、跨域协同5G在智能制造中的应用在智能制造中的应用工业应用场景与工业应用场景与5G工业应用场景与工业应用场景与5G感谢您的聆听！感谢您的聆听！感谢您的聆听！感谢您的聆听！感谢您的聆听！感谢您的聆听！