基于通用硬件平臺(tái)的5G重工業(yè)移動(dòng)專網(wǎng)綜合能力測試床
引言/導(dǎo)讀
伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)的虛擬化，可以運(yùn)行在通用的硬件服務(wù)器上，使得眾多垂直行業(yè)客戶可以使用完全自有、自主控制的5G核心網(wǎng)來組建企業(yè)園區(qū)內(nèi)的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，在基于自主研發(fā)的“博上5G核心網(wǎng)”基礎(chǔ)上，升級(jí)完成了針對(duì)于重工制造業(yè)的“博上5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)專網(wǎng)平臺(tái)”。該平臺(tái)是一套包含5G專網(wǎng)核心網(wǎng)關(guān)鍵網(wǎng)元的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，通過與運(yùn)營商合作以及行業(yè)解決方案提供商的緊密合作，為重工業(yè)制造企業(yè)打造了低延遲、高帶寬、高可用、超高安全性的垂直行業(yè)5G專網(wǎng)。
一、 關(guān)鍵詞
5G重工制造專網(wǎng)、工業(yè)4.0智慧工廠、AGV、網(wǎng)絡(luò)虛擬化。
2.1. 發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，聯(lián)系人：章云鵬，13298311858, yunpeng@boshang-net.com
中國電信股份有限公司湖南省分公司，聯(lián)系人：田野，18973178870
2.2. 合作公司
三一集團(tuán)有限公司 - 重卡事業(yè)部
華曉精密工業(yè)有限公司
三、 測試床項(xiàng)目目標(biāo)
隨著5G網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，越來越多的垂直行業(yè)客戶希望能享受到5G網(wǎng)絡(luò)的高性能能力，以推動(dòng)工廠園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化改造。對(duì)于重工制造行業(yè)，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化改造會(huì)幫助企業(yè)用戶提升生產(chǎn)效率同時(shí)降低生產(chǎn)危險(xiǎn)，減少生產(chǎn)開支。
對(duì)于運(yùn)營商來說，5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會(huì)接入海量的5G終端，勢必會(huì)對(duì)運(yùn)營商移動(dòng)終端大網(wǎng)產(chǎn)生影響。通過5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的模式，可以大幅降低運(yùn)營商公網(wǎng)的運(yùn)營成本并提高5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。通過利用SDN、NFV和云化技術(shù)等方式圍繞網(wǎng)絡(luò)軟硬件解耦、白盒設(shè)備、軟件定義標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)建解決方案，將5G核心網(wǎng)下沉至企業(yè)數(shù)據(jù)中心中，進(jìn)而推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)營商業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型，幫助行業(yè)構(gòu)建低成本、低延遲、高帶寬、高可用、超高安全性的5G垂直行業(yè)專網(wǎng)。5G垂直行業(yè)專網(wǎng)平臺(tái)的核心，就是以開放、通用的網(wǎng)絡(luò)接口以及全新的合作模式，來探討并解決運(yùn)營商在5G垂直行業(yè)專網(wǎng)中所面臨的技術(shù)、商業(yè)、管理、運(yùn)維等挑戰(zhàn)，為運(yùn)營商提供了新的商業(yè)思路與技術(shù)合作模式。
對(duì)于重工制造客戶來說，5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入廠房、產(chǎn)線、園區(qū)已經(jīng)勢在必行。越來越多的智能化設(shè)備，如，工控設(shè)備、AGV運(yùn)載小車、質(zhì)量巡檢記錄儀、訂單終端、物料管理終端等，對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的需求越來越大。伴隨著5G網(wǎng)絡(luò)的使用，更多的服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)也可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，為制造企業(yè)提供準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)與上層決策。通過對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的改造提供穩(wěn)定、高效、安全的5G專網(wǎng)，使得傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用服務(wù)擁有更多的自主管控能力與集成能力。在傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，Wi-Fi被普遍用來進(jìn)行無線接入。Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)缺少了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性管理能力，終端在覆蓋區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)，無法保證網(wǎng)絡(luò)傳輸通道的連續(xù)性與大量終端接入時(shí)的網(wǎng)絡(luò)承載能力，因此無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)改造也是企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化與智能化改造的重要部分。三一重卡當(dāng)前廠房車間，已經(jīng)使用AGV小車打造了靈活、流動(dòng)的生產(chǎn)線，主要分為主車與物料配送環(huán)線場景。在該場景中，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)需要提供大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在Wi-Fi信號(hào)覆蓋的交叉區(qū)域，AGV小車出現(xiàn)掉線、斷連情況，AGV車輛一旦斷線，導(dǎo)致生產(chǎn)線停滯，影響生產(chǎn)效率。
在廠區(qū)安全巡檢模式方面，由于車間廠房面積廣，功能區(qū)域劃分繁多，安全巡檢主要通過傳統(tǒng)的人工方式進(jìn)行，綜合運(yùn)用感官以及一些配套的檢測儀器對(duì)設(shè)備進(jìn)行以簡單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測質(zhì)量分散、主觀因素多、巡視不到位且難以全面監(jiān)控、巡視結(jié)果數(shù)字化不便等缺陷。單純依靠傳統(tǒng)的傳感器及攝像頭監(jiān)控會(huì)由于安裝環(huán)境等問題導(dǎo)致監(jiān)控范圍和監(jiān)控角度無法全覆蓋，而要保證全方位無死角的監(jiān)控，又需要安裝過多的傳感器、攝像頭才能完成，在投入上會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，同時(shí)由于過多的傳感器需要維護(hù)，造成整體解決方案性價(jià)比低。
4.1. 測試床應(yīng)用場景
一期項(xiàng)目應(yīng)用場景：
1. AGV小車
以三一重卡生產(chǎn)車間為例，整個(gè)生產(chǎn)車間中使用的AGV小車，分為主車環(huán)線、SPS物料環(huán)線、分裝環(huán)線這三個(gè)主要AGV環(huán)線，同時(shí)使用工業(yè)操作機(jī)械臂、吊機(jī)、傳送帶等手段將大件裝配運(yùn)送至主車環(huán)線進(jìn)行組裝。主生產(chǎn)線使用43臺(tái)大型AGV小車，SPS環(huán)線37臺(tái)牽引式AGV小車，分裝環(huán)線使用發(fā)動(dòng)機(jī)牽引AGV 6臺(tái)，托舉式AGV5臺(tái)。整個(gè)廠房中AGV磁貼地標(biāo)超過1000個(gè)以上。整個(gè)AGV使用5GHz Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并使用單獨(dú)信道，但是在產(chǎn)線周圍鋼結(jié)構(gòu)架與工業(yè)設(shè)備錯(cuò)綜復(fù)雜，造成較大的信號(hào)干擾與網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定情況，AGV出現(xiàn)不定時(shí)掉線情況，嚴(yán)重影響生產(chǎn)線正常運(yùn)行流程。而且，Wi-Fi在安全認(rèn)證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務(wù)連續(xù)性等方面無法進(jìn)行保障，難以滿足工業(yè)需求。
2. 智能巡檢機(jī)器人
為了滿足工業(yè)生產(chǎn)6S指標(biāo)，三一重卡也安排了大量的巡檢人員不定期在廠區(qū)內(nèi)巡檢。目前巡檢使用以下兩種方式：
1. 使用隨機(jī)抽檢模式，由專門人員進(jìn)入工作區(qū)域，使用自己的手機(jī)進(jìn)行拍照、錄像，上傳至后臺(tái)。
2. 固定攝像頭24小時(shí)不間斷錄像，上傳至后臺(tái)系統(tǒng)之后進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)違反6S指標(biāo)直接報(bào)警截圖。
上述兩種中，隨機(jī)抽檢人員工作量大，缺少專用設(shè)備。固定攝像頭靈活性差，存在監(jiān)控死角，記錄、檢測不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)6S指標(biāo)不合格，留有安全隱患。
為了解決上述痛點(diǎn)，和開發(fā)更多的5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應(yīng)用，北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司聯(lián)合湖南電信分公司，為三一重卡22號(hào)廠房進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造項(xiàng)目。一期項(xiàng)目以測試實(shí)驗(yàn)為主，通過使用北京博上5G工業(yè)移動(dòng)專網(wǎng)對(duì)原有工業(yè)Wi-fi網(wǎng)絡(luò)的替換，解決了之前AGV小車掉線的問題。同時(shí)，博上網(wǎng)絡(luò)對(duì)5G工業(yè)模組的改造，添加了高清攝像頭，使得AGV小車與攝像頭緊密結(jié)合，不漏過任何一個(gè)監(jiān)控死角。在巡檢上，也采用了智能巡檢機(jī)器人做為監(jiān)控視頻補(bǔ)充，保障了產(chǎn)線的安全生產(chǎn)。
4.2. 測試床架構(gòu)
測試床架構(gòu)的核心是5G移動(dòng)專網(wǎng)平臺(tái)，博上重工業(yè)5G專網(wǎng)平臺(tái)是根據(jù)重工行業(yè)中特殊的網(wǎng)絡(luò)需求，提供的端到端解決方案。其中包括工業(yè)用5G模組、廠區(qū)內(nèi)5G信號(hào)基站、5G專網(wǎng)核心網(wǎng)、邊緣計(jì)算載體與邊緣計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)。
測試床部署環(huán)境簡介：
圖1 – 測試床部署環(huán)境簡介
下圖為宏觀硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)：
圖2 – 測試床宏觀硬件架構(gòu)
博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)同時(shí)附帶管控平臺(tái)，將5G核心網(wǎng)中各網(wǎng)元聯(lián)合管控，并通過數(shù)據(jù)信息采集，實(shí)時(shí)收集網(wǎng)元運(yùn)行狀態(tài)與實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。管控平臺(tái)可以對(duì)整個(gè)5G移動(dòng)專網(wǎng)實(shí)施監(jiān)測、預(yù)警、健康檢查等運(yùn)維基本功能，實(shí)時(shí)匯報(bào)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)是否健康，提供網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化意見，幫助用戶優(yōu)化當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)。
下圖為博上5G SA專網(wǎng)核心網(wǎng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)：
圖3 – 測試床5G核心網(wǎng)網(wǎng)元系統(tǒng)架構(gòu)
4.3. 測試床方案
經(jīng)過對(duì)廠區(qū)內(nèi)調(diào)研了解，測試床一期項(xiàng)目選取三一重卡22號(hào)廠房SPS物料線作為5G AGV小車與智能巡檢部署區(qū)域。首先在22號(hào)廠房進(jìn)行博上5G專網(wǎng)鋪設(shè)，包含5G核心網(wǎng)和5G分布式基站，然后在22號(hào)廠房SPS環(huán)線，對(duì)物料小車進(jìn)行5G改造，替換原有Wi-Fi模組為5G模組，為AGV小車提供5G網(wǎng)絡(luò)接入能力。同時(shí)在5G模組上安裝高清攝像頭、激光測距儀等相關(guān)組件，為AGV小車提供避障能力。這些模塊將采集AGV運(yùn)行狀態(tài)、AGV高清圖像，這些數(shù)據(jù)將通過5G無線通信模組以及SPS環(huán)線附近部署的5G專用基站回傳至博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，并通過核心網(wǎng)中上下行流量分流器與5G網(wǎng)絡(luò)切片功能，選擇專用UPF，將數(shù)據(jù)傳送至后端內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與視頻MEC服務(wù)。整體項(xiàng)目分為三個(gè)部分，終端AGV、博上5G移動(dòng)專網(wǎng)平臺(tái)、企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)服務(wù)。
· 終端AGV：5G工業(yè)模組、高清攝像頭、AGV
o 5G工業(yè)模組：提供終端5G網(wǎng)絡(luò)接入傳輸能力，支持5G SA獨(dú)立組網(wǎng)。
o 高清攝像頭：高清攝像頭為模組內(nèi)置模塊，支持最高4K分辨率的高清圖像采集。
o AGV小車使用的是產(chǎn)線正在使用的華曉CSG小車，主要負(fù)責(zé)為主組床生產(chǎn)線提供物料運(yùn)輸。
· 博上5G移動(dòng)專網(wǎng)平臺(tái)：5G SA核心網(wǎng)、MEC邊緣服務(wù)管理、5G核心網(wǎng)管控平臺(tái)
o 5G SA核心網(wǎng)：北京博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)是北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司獨(dú)立研發(fā)的5G SA獨(dú)立組網(wǎng)核心網(wǎng)。嚴(yán)格遵循3GPP R15協(xié)議開發(fā)，正在向R16邁進(jìn)。整個(gè)核心網(wǎng)包含5G核心網(wǎng)關(guān)鍵網(wǎng)元，使用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)將5G核心網(wǎng)運(yùn)行中通用硬件平臺(tái)。在通用平臺(tái)上還可以額外假設(shè)MEC邊緣服務(wù)，在本測試床中，架設(shè)了視頻錄制MEC服務(wù)。
o 5G核心網(wǎng)管控平臺(tái)：5G核心網(wǎng)管控平臺(tái)是北京博上獨(dú)立研發(fā)，針對(duì)于5G核心網(wǎng)的管控平臺(tái)，包括了對(duì)5G核心網(wǎng)的完全管控功能，如配置、管理、停止服務(wù)、運(yùn)行服務(wù)等管理功能。
o MEC邊緣服務(wù)管理：使用容器化技術(shù)，直接可以直接運(yùn)行服務(wù)容器鏡像。也包含虛擬機(jī)編排管理功能，為邊緣計(jì)算服務(wù)提供完善的運(yùn)行環(huán)境。
· 企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)服務(wù)：AGV工控系統(tǒng)。
o AGV工控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理與調(diào)配AGV小車運(yùn)行路線、跟隨、起停、狀態(tài)監(jiān)控等管理功能。
4.4. 方案重點(diǎn)技術(shù)
博上5G工業(yè)專網(wǎng)核心網(wǎng)平臺(tái)是測試床的關(guān)鍵技術(shù)。北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司專注于為企業(yè)客戶、運(yùn)營商合作，搭建快速、低成本的私有LTE/5G專網(wǎng)，亦可針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)需求提供網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)。博上網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)來自美國硅谷，在移動(dòng)通信、園區(qū)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)中積累了大量豐富的技術(shù)與方案經(jīng)驗(yàn)。
博上網(wǎng)絡(luò)自主研發(fā)的5G SA獨(dú)立組網(wǎng)核心網(wǎng)嚴(yán)格遵循3GPP協(xié)議研發(fā)，支持與行業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)公司各種設(shè)備對(duì)接。同時(shí)也具備微服務(wù)管理平臺(tái)，管控5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，給垂直行業(yè)提供最佳的用戶體驗(yàn)。
在5G核心網(wǎng)中，博上網(wǎng)絡(luò)研發(fā)了多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，針對(duì)5G核心網(wǎng)進(jìn)行虛擬化改造，使5G核心網(wǎng)可以運(yùn)行在通用硬件平臺(tái)。同時(shí)，領(lǐng)先于行業(yè)的轉(zhuǎn)發(fā)加速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了端到端網(wǎng)絡(luò)超低延遲的5G數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在5G核心網(wǎng)管控平臺(tái)內(nèi)，博上網(wǎng)絡(luò)根據(jù)5G核心網(wǎng)的特性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了管控平臺(tái)對(duì)5G核心網(wǎng)的網(wǎng)元管理能力，使得5G核心網(wǎng)具備快速部署、快速擴(kuò)縮容的能力，以適配更多不同的場景。
4.5. 方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性
本方案是基于博上5G專網(wǎng)平臺(tái)，面向工業(yè)制造垂直行業(yè)中行業(yè)終端提供5G園區(qū)專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入能力。同時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)也以軟件虛擬化、微服務(wù)化架構(gòu)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，并可快速集成垂直行業(yè)系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用于MEC邊緣計(jì)算平臺(tái)，為企業(yè)提供MEC邊緣計(jì)算能力。本方案也利用廠區(qū)、生產(chǎn)線中現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備，如，AGV小車搭配高清巡檢攝像頭，經(jīng)過改造，達(dá)到傳統(tǒng)設(shè)備復(fù)用、5G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展設(shè)備能力的目的。
在項(xiàng)目二期，還將會(huì)與工業(yè)制造的物流管理、訂單平臺(tái)整體集成，打造更加智能化的5G生產(chǎn)線，包括員工手持終端、物料篩撿、集群內(nèi)部通信等功能。
在創(chuàng)新及先進(jìn)性方面，博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)不僅包含對(duì)5G核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)功能的支持，還具有以下創(chuàng)新功能特點(diǎn)：
· 流量、終端監(jiān)管系統(tǒng)
o 5G網(wǎng)絡(luò)終端簽約信息管理、用戶策略下發(fā)
o 5G網(wǎng)絡(luò)終端接入信息管控，接入網(wǎng)絡(luò)許可管控
o 終端簽約信息管理，特定切片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)定
o 上行流量分流，定向流量定向UPF轉(zhuǎn)發(fā)，UPF智能選擇
o 5G網(wǎng)絡(luò)終端流量策略定制、下發(fā)、應(yīng)用保障
o 用戶自定義切片類型、切片行為，保障切片應(yīng)用至網(wǎng)絡(luò)
· 工業(yè)防火墻規(guī)則應(yīng)用
o UPF隔離轉(zhuǎn)發(fā)
o 內(nèi)網(wǎng)隔離規(guī)則配置
o 內(nèi)、外網(wǎng)互通規(guī)則配置
· 安全監(jiān)測審計(jì)
o 5G網(wǎng)絡(luò)深度可視化監(jiān)控
o 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)行為監(jiān)控
o 根據(jù)用戶需求允許或拒絕指定終端接入網(wǎng)絡(luò)許可
o 5G網(wǎng)絡(luò)基站接入信息管理
o 基站信息獲取，接入許可管控
· 入侵檢測
o 非法終端接入報(bào)警、阻止
o 非法操作報(bào)警、阻止
· 容災(zāi)減災(zāi)、擴(kuò)縮容
o 根據(jù)場景需求對(duì)5G核心網(wǎng)擴(kuò)、縮容管理
o 5G網(wǎng)絡(luò)智能化容災(zāi)
o 5G核心網(wǎng)故障檢測、故障自動(dòng)恢復(fù)
4.6. 方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制
由于廠區(qū)數(shù)據(jù)要求本地加載，不基于公網(wǎng)進(jìn)行回傳，故本方案采用端到端的專網(wǎng)解決方案，起到了與公網(wǎng)數(shù)據(jù)的良好隔離，保證了數(shù)據(jù)的安全及私密性并有效的規(guī)避了外網(wǎng)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)性。
整套測試床的部署核心，是5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，需要使用具備高可用、快速運(yùn)維的專用核心網(wǎng)。博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)支持主備容災(zāi)部署，支持故障快速、自動(dòng)恢復(fù)。通過對(duì)網(wǎng)元數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能分析網(wǎng)絡(luò)使用情況，選擇最佳的、穩(wěn)定的運(yùn)行模式與擴(kuò)、縮容策略。
五、 測試床實(shí)施部署
5.1. 測試床實(shí)施規(guī)劃
序號(hào) | 階段名稱 | 時(shí)間 | 主要工作內(nèi)容 |
1 | 可行性研討 | 2021.01.01 - 02.01 | 1) 博上公司進(jìn)行工業(yè)4.0行業(yè)調(diào)研；定位潛在工業(yè)4.0企業(yè)。 2) 企業(yè)間深度對(duì)接，達(dá)成初步意向； 3) 與行業(yè)客戶明確戰(zhàn)略合作框架，確定價(jià)值場景范圍(可簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議)。 |
2 | 設(shè)計(jì)階段 | 2021.2.01 - 3.01 | 1) 需求對(duì)接，明確企業(yè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)，制定解決方案，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點(diǎn)項(xiàng)目； 2) 聯(lián)合供應(yīng)商，完善平臺(tái)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型；在實(shí)驗(yàn)室完成設(shè)備內(nèi)場測試聯(lián)調(diào)及對(duì)接。 |
3 | 進(jìn)場施工 | 2021.3.1 - 6.1 | 1) 設(shè)備入場施工部署調(diào)測 |
4 | 運(yùn)行驗(yàn)收階段與二期項(xiàng)目設(shè)計(jì) | 2021.6.1 – 9.1 | 1) 根據(jù)客戶需求，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)相關(guān)功能及運(yùn)行穩(wěn)定性； 2) 二期項(xiàng)目需要對(duì)接更多服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，完成整體對(duì)接平臺(tái)設(shè)計(jì)。 |
5 | 宣傳推廣階段與二期項(xiàng)目施工 | 2021.9.1-2021.12.1 | 1) 嘗試輸出白皮書，引導(dǎo)行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計(jì)； 2) 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)可復(fù)制空間； 3) 營造生態(tài)體系，構(gòu)筑商業(yè)粘性； 4) 打造產(chǎn)業(yè)樣板間，進(jìn)一步構(gòu)筑商業(yè)粘性； 5) 二期項(xiàng)目進(jìn)場施工部署。 |
6 | 二期項(xiàng)目集成測試 | 2022.12.1 –2.1 | 1) 集成測試，各服務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到要求。 |
7 | 打造標(biāo)桿項(xiàng)目、燈塔工廠 | 2022.2.1 – 2022.3.1 | 1) 收集用戶使用反饋，完善各個(gè)系統(tǒng)間交互； 2) 打造企業(yè)內(nèi)部標(biāo)桿項(xiàng)目，完成5G智能燈塔工廠建設(shè) |
5.2. 測試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施
測試床實(shí)施的技術(shù)支撐主要圍繞行業(yè)上游 – 北京博上 – 行業(yè)客戶三大環(huán)節(jié)展開相關(guān)工作。行業(yè)上游供應(yīng)商，如智能AGV小車提供商、5G智能設(shè)備提供商，負(fù)責(zé)提供工業(yè)設(shè)備，由北京博上牽頭，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入測試、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)搭建等集成工作，同時(shí)聯(lián)合行業(yè)客戶自有研究院，如三一重卡研究院、三一重卡制造部，展開相關(guān)生態(tài)建設(shè)。北京博上作為5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供商，與運(yùn)營商政企客戶部緊密合作，依托運(yùn)營商政企客戶部市場資源與市場模式，以達(dá)到推廣測試床項(xiàng)目的目的。隨著專網(wǎng)用戶的使用與反饋，不斷完善整套系統(tǒng)，吸納更多行業(yè)設(shè)備供應(yīng)商、解決方案集成商，最終形成生態(tài)閉環(huán)。
5.3. 測試床實(shí)施的自主可控性
5G專網(wǎng)平臺(tái)支持完全部署在行業(yè)客戶的內(nèi)網(wǎng)中，行業(yè)用戶擁有完全的控制權(quán)。由運(yùn)營商負(fù)責(zé)協(xié)助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營，保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。
六、 測試床預(yù)期成果
6.1. 測試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果
· 針對(duì)廠房網(wǎng)絡(luò)改造，完成基于獨(dú)立組網(wǎng)的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)；
· AGV小車接入5G專網(wǎng)；
· AGV小車通過5G專網(wǎng)，與AGV主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊；
· 不斷集成更多的行業(yè)應(yīng)用服務(wù)，打造完善生態(tài)平臺(tái)；
· 完成廠區(qū)內(nèi)跨廠房云互聯(lián)互通；
· 取得博上5G制造業(yè)專網(wǎng)核心網(wǎng)平臺(tái)相關(guān)軟件著作權(quán)。
6.2. 測試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益
結(jié)合工業(yè)制造行業(yè)部分大中型廠區(qū)存在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的需求，且制造行業(yè)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)封閉，需要較高的安全網(wǎng)絡(luò)能力，不宜接入公網(wǎng)環(huán)境的需求特點(diǎn)，引導(dǎo)企業(yè)發(fā)掘?qū)?G移動(dòng)專網(wǎng)的具體需求；聯(lián)合合作伙伴、制造裝備供應(yīng)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造廠家，提供適用于工業(yè)生產(chǎn)的終端、模組、系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)、接入設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化網(wǎng)元。結(jié)合自建邊緣及專網(wǎng)技術(shù)，聯(lián)合運(yùn)營商，為企業(yè)提供專網(wǎng)接入能力。大幅降低行業(yè)客戶網(wǎng)絡(luò)基建成本、人員運(yùn)維成本與人工成本。
同時(shí)，本測試床可以給垂直行業(yè)客戶帶來諸多好處：低時(shí)延可以使得控制終端反應(yīng)更靈敏；連接穩(wěn)定性可以使得終端7x24小時(shí)在線；高度安全性使得網(wǎng)絡(luò)本身不易遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊；大容量可以支持從幾臺(tái)到幾十萬臺(tái)的終端設(shè)備接入5G無線網(wǎng)絡(luò)、大帶寬可以使得巡檢人等高清視頻、高清監(jiān)控的高質(zhì)量傳輸。
6.3. 測試床的社會(huì)價(jià)值
該測試床項(xiàng)目依托北京博上的5G移動(dòng)專網(wǎng)核心網(wǎng)系統(tǒng)，為企業(yè)打造自有的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，也通過虛擬化、容器化、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等新興技術(shù)，打造靈活、可控以及可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，推動(dòng)了傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的轉(zhuǎn)型，也為整個(gè)通信行業(yè)與行業(yè)客戶在5G網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目上奠定了合作基礎(chǔ)，推進(jìn)了新型ICT技術(shù)與制造業(yè)的融合、創(chuàng)新與新型項(xiàng)目落地，創(chuàng)造了可持續(xù)發(fā)展的良性生態(tài)環(huán)境，也為5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)積累了寶貴的實(shí)例經(jīng)驗(yàn)。
5G專網(wǎng)覆蓋，引入了邊緣計(jì)算的理念，從5G終端的接入控制、基站之間移動(dòng)、以及數(shù)據(jù)平面等網(wǎng)絡(luò)功能全部下沉到客戶的工廠園區(qū)，也初步實(shí)現(xiàn)了工業(yè)4.0的目標(biāo)。
本測試床初步驗(yàn)證了5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的可行性、先進(jìn)性，可以作為工業(yè)4.0的標(biāo)桿，進(jìn)一步在其他工廠進(jìn)行推廣。
6.4. 測試床初步推廣應(yīng)用案例
三一集團(tuán)重卡事業(yè)部是三一集團(tuán)旗下專注于重型卡車生產(chǎn)的事業(yè)部門，通過測試床在三一集團(tuán)重卡事業(yè)部22號(hào)廠房的落地與實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)了整個(gè)三一集團(tuán)的智能化進(jìn)程。在測試床項(xiàng)目實(shí)施的同時(shí)，也在三一集團(tuán)其他事業(yè)部，如泵送事業(yè)部，集團(tuán)研究院等部門緊密合作，探索重工制造業(yè)在5G網(wǎng)絡(luò)下新型技術(shù)方案。通過對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造優(yōu)化，打造試點(diǎn)標(biāo)桿項(xiàng)目，加快整個(gè)制造業(yè)在5G網(wǎng)絡(luò)下的智能化轉(zhuǎn)型，也提供了行業(yè)專網(wǎng)在制造業(yè)中的可參考范例，積累了寶貴的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
七、 測試床成果驗(yàn)證
整個(gè)測試床成果驗(yàn)證計(jì)劃包含兩個(gè)方面：
· 端到端5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能力
· 制造業(yè)采用5G移動(dòng)專網(wǎng)的能力
7.2. 測試床成果驗(yàn)證方案
· 端到端5G移動(dòng)專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能力：
o 主要對(duì)5G專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入能力、網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行測試
測試項(xiàng)目：無線網(wǎng)絡(luò)性能測試 |
測試目的：驗(yàn)證AGV小車運(yùn)行路線上信號(hào)覆蓋強(qiáng)度、E2E時(shí)延 |
預(yù)置條件： a) 5G基站上電，連接5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，小區(qū)激活。 b) 使用5G專網(wǎng)核心網(wǎng)管理平臺(tái)為測試SIM卡開卡，確保該卡終端能夠接入。 c) 測試終端上安裝無線信號(hào)測試工具Celluar-Z和Ping工具 |
測試步驟： 1) 找一個(gè)Android測試手機(jī)，插入新開戶的USIM卡。 2) 測試手機(jī)預(yù)先下載并安裝好Celluar-Z工具和PING工具 3) 測試手機(jī)沿著AGV環(huán)線的行經(jīng)錄像移動(dòng)，通過Celluar-Z工具觀察RSRP 4) 測試手機(jī)ping監(jiān)控服務(wù)器，觀察E2E ping 時(shí)延 |
預(yù)期結(jié)果： a) 測試手機(jī)成功接入網(wǎng)絡(luò)。 b) 當(dāng)測試手機(jī)沿著機(jī)器人軌道路線移動(dòng)時(shí)，RSRP在-110內(nèi)。 c) 當(dāng)測試手機(jī)沿著機(jī)器人軌道路線移動(dòng)時(shí)，ping AGV管控服務(wù)器時(shí)延小于15ms。 |
測試結(jié)果：
|
結(jié)論：
|
· 行業(yè)應(yīng)用可用性驗(yàn)證
o 主要測試AGV系統(tǒng)在5G專網(wǎng)環(huán)境下能否正常工作。
測試項(xiàng)目：業(yè)務(wù)驗(yàn)證 |
測試目的：驗(yàn)證AGV系統(tǒng)是否能夠滿足日常的需求 |
預(yù)置條件： a) AGV小車系統(tǒng)啟動(dòng)，使之沿著軌道正常工作。 b) 觀察AGV管控系統(tǒng)監(jiān)控大屏，監(jiān)控結(jié)果能否正常顯示，正確監(jiān)控小車信息。
|
測試步驟： 1) 啟動(dòng)AGV小車。 2) 觀察監(jiān)控大屏，查看AGV小車狀態(tài)是正確，系統(tǒng)下發(fā)運(yùn)行命令是否成功執(zhí)行。 |
預(yù)期結(jié)果： a) AGV小車啟、停狀態(tài)合理，硬件信息、電池信息正確。 b) AGV管控系統(tǒng)下發(fā)跟隨、停止等控制指令，AGV小車正確遵從控制指令。 |
測試結(jié)果：
|
結(jié)論：
|
無
9.1. 測試床成果交付件
階段目標(biāo)：三一重卡22號(hào)廠房，AGV小車5G網(wǎng)絡(luò)接入替換
最終交付：三一重卡22號(hào)廠房、新生產(chǎn)線廠房5G網(wǎng)絡(luò)，包含對(duì)訂單系統(tǒng)、物料管理、物流信息系統(tǒng)的集成。
輸出：北京博上5G工業(yè)制造4.0專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并取得相關(guān)軟件著作權(quán)。
9.2. 測試床可復(fù)制性
該測試床項(xiàng)目可為工業(yè)制造網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化改造提供有力支撐，可將該項(xiàng)目打造為工業(yè)制造5G專網(wǎng)項(xiàng)目模版，并為行業(yè)內(nèi)提供相關(guān)場景的適配依據(jù)。適合大中型制造業(yè)有邊緣計(jì)算、5G專網(wǎng)需求及安全生產(chǎn)的移動(dòng)類網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景提供完善的解決方案，具有100%的可復(fù)制性。
9.3. 測試床開放性
該測試床項(xiàng)目具備很高的開放性，5G專網(wǎng)核心網(wǎng)運(yùn)行在通用硬件平臺(tái)，不僅可以與企業(yè)當(dāng)前應(yīng)用平臺(tái)平滑對(duì)接，可以對(duì)目前制造業(yè)設(shè)備進(jìn)行快速改造，同時(shí)也可以使用MEC邊緣計(jì)算接入不同的行業(yè)服務(wù)應(yīng)用，可以擴(kuò)展到大量應(yīng)用，提升網(wǎng)絡(luò)能力。
10.1. 測試床使用者
該測試床項(xiàng)目將部署在湖南長沙三一集團(tuán)重卡事業(yè)部22號(hào)廠房。
測試床也對(duì)工業(yè)制造領(lǐng)域有指導(dǎo)意義，工業(yè)制造企業(yè)可以依照該測試床的場景，搭建5G制造業(yè)專網(wǎng)。
10.2. 測試床知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明
北京博上網(wǎng)絡(luò)科技有限公司擁有相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
10.3. 測試床運(yùn)營及訪問使用
建設(shè)初期，通過專網(wǎng)解決方案模式進(jìn)行推進(jìn)，由中國電信湖南分公司進(jìn)行頻譜資源的調(diào)配、劃分、計(jì)費(fèi)接入以及基礎(chǔ)建設(shè)，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)建成后的運(yùn)營維護(hù)，設(shè)備日常檢修，客戶投訴處理，故障處理等基礎(chǔ)運(yùn)維。由北京博上提供5G專網(wǎng)核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)工業(yè)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接測試。后期企業(yè)客戶可以自行進(jìn)行簡單維護(hù)，整體維護(hù)由湖南電信接手后期運(yùn)維，由北京博上提供技術(shù)支撐。
10.4. 測試床資金
序號(hào)。 | 預(yù)算科目名稱 | 合計(jì)（萬元） | 備注 |
1 | 差旅費(fèi) | 5 | |
2 | 軟件系統(tǒng)服務(wù)費(fèi) | 120 | 包含5G專網(wǎng)核心網(wǎng)及應(yīng)用平臺(tái)授權(quán)費(fèi)用 |
3 | 硬件設(shè)備采購費(fèi) | 80 | 包含基站設(shè)備 |
4 | 設(shè)備安裝費(fèi) | 5 | |
5 | 資本化支出 | 30 | |
合計(jì) | 240 |
10.5. 測試床時(shí)間軸
階段名稱 | 時(shí)間 | 主要工作內(nèi)容 | |
1 | 可行性研討 | 2021.01.01 - 02.01 | 4) 博上公司進(jìn)行工業(yè)4.0行業(yè)調(diào)研；定位潛在工業(yè)4.0企業(yè)。 5) 企業(yè)間深度對(duì)接，達(dá)成初步意向； 6) 與行業(yè)客戶明確戰(zhàn)略合作框架，確定價(jià)值場景范圍(可簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議)。 |
2 | 設(shè)計(jì)階段 | 2021.2.01 - 3.01 | 3) 需求對(duì)接，明確企業(yè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)，制定解決方案，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點(diǎn)項(xiàng)目； 4) 聯(lián)合供應(yīng)商，完善平臺(tái)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型；在實(shí)驗(yàn)室完成設(shè)備內(nèi)場測試聯(lián)調(diào)及對(duì)接。 |
3 | 進(jìn)場施工 | 2021.3.1 - 6.1 | 2) 設(shè)備入場施工部署調(diào)測 |
4 | 運(yùn)行驗(yàn)收階段與二期項(xiàng)目設(shè)計(jì) | 2021.6.1 – 9.1 | 3) 根據(jù)客戶需求，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)相關(guān)功能及運(yùn)行穩(wěn)定性； 4) 二期項(xiàng)目需要對(duì)接更多服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，完成整體對(duì)接平臺(tái)設(shè)計(jì)。 |
5 | 宣傳推廣階段與二期項(xiàng)目施工 | 2021.9.1-2021.12.1 | 6) 嘗試輸出白皮書，引導(dǎo)行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計(jì)； 7) 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)可復(fù)制空間； 8) 營造生態(tài)體系，構(gòu)筑商業(yè)粘性； 9) 打造產(chǎn)業(yè)樣板間，進(jìn)一步構(gòu)筑商業(yè)粘性； 10) 二期項(xiàng)目進(jìn)場施工部署。 |
6 | 二期項(xiàng)目集成測試 | 2022.12.1 –2.1 | 2) 集成測試，各服務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到要求。 |
7 | 打造標(biāo)桿項(xiàng)目、燈塔工廠 | 2022.2.1 – 2022.3.1 | 3) 收集用戶使用反饋，完善各個(gè)系統(tǒng)間交互； 4) 打造企業(yè)內(nèi)部標(biāo)桿項(xiàng)目，完成5G智能燈塔工廠建設(shè) |
聲明
本報(bào)告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應(yīng)替代律師意見。本報(bào)告所有材料或內(nèi)容的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報(bào)告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)方式傳播，不得在任何公開場合使用報(bào)告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
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