主要参考:
1. Performance Analysis of Local 5G Operator Architectures for Industrial Internet
2. 马占军.基于5G网络的工业物联网架构[J].中国新通信,2020,22(18):18-19.
目录
1、工业应用对5G网络的需求
应用 | 简单描述 | 5G网络对应用的支持 |
工业控制系统信息采集 | 包括传感器及工业控制系统(SCADA、PLC、DCS、OPC等)等数据采集和感知; 采集工业生产、制造过程中的数据(各类物理量、标识、定位、图像等)和发生的事件 |
1. 毫秒级低时延(uRLLC场景下0.5~1ms),实现机器人之间、机器人与生产设备间的互动和协调,提供精准高效的工业控制和数据采集; 2. 99.999%的高可靠性; 3. 海量连接的网络 |
工业AR、VR | 包括:数字设计协同、人机协作、生产流程监控、新员工岗前培训、质量检测、远程辅助操作、远程运维等 | 提供可靠的网络带宽保障。R15协议的5G网络支持1 Gbps/用户的峰值吞吐率,R16系统性能将明显提升 |
智能机器人 | 机器视觉在检测方面对网络带宽提出了很高的要求 | 1. 高可靠性5G网络的连续覆盖,使机器人活动区域不受限,进行不间断工作以及工作内容的平滑切换 |
物料跟踪 | 工厂中每个物体都是有唯一“身份”的终端,原材料也具有“信息”属性 | 5G边缘计算和精准的网络定位,使供应链中材料、产品实现可视化跟踪、定位和信息传输 |
2、3GPP发行的5G系统架构规范
图1所示架构显示控制平面内的网络功能(NF)如何使其他授权的NF能够访问其服务。
图2所示架构显示了两个NF之间存在的点对点交互。
3、工业5G用例通信过程
(1)基于5G的AR通信建立步骤
1)设备注册
2)设备与处理服务器间数据会话建立
3)设备与处理服务器间数据传输
(2)基于5G的大规模无线传感网络通信建立步骤
1)传感器、执行器和服务器注册到5G网络
2)异常情况下,建立传感设备与警报管理服务器间的数据连接
3)将异常相关数据从传感器传输到管理服务器
4)建立管理服务器和控制实例之间的会话
5)从管理服务器传输数据到控制服务器
6)建立控制服务器和执行器之间的会话
7)将与动作相关的数据传输到执行器,对执行器采取适当操作