中國(guó)移動(dòng)5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床
引言/導(dǎo)讀
以中國(guó)移動(dòng)為代表的運(yùn)營(yíng)商積極推進(jìn)5G等新一代信息通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型構(gòu)建數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施底座。特別在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，中國(guó)移動(dòng)提出從輔助生產(chǎn)到融入生產(chǎn)再到改變生產(chǎn)的發(fā)展路徑，全面推進(jìn)5G賦能數(shù)智工廠高質(zhì)量發(fā)展，已在工業(yè)制造、能源、港口、礦山等行業(yè)，圍繞工業(yè)領(lǐng)域30多個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)5G專(zhuān)網(wǎng)項(xiàng)目的批量落地。隨著5G與工業(yè)生產(chǎn)的融合融通，也將進(jìn)一步影響并帶動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)模式的改變。
為了向工業(yè)客戶提供一流的確定性5G專(zhuān)網(wǎng)服務(wù)，中國(guó)移動(dòng)推動(dòng)確定性能力從外掛式疊加向內(nèi)生式供給演進(jìn)，通過(guò)5G架構(gòu)與確定性能力的深度耦合，實(shí)現(xiàn)內(nèi)生確定性服務(wù)的一體化供給，即“確定能力內(nèi)生供給、確定性能極致服務(wù)、確定可靠全局保障”。
確定能力內(nèi)生供給：通過(guò)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整以及網(wǎng)絡(luò)能力的增強(qiáng)，內(nèi)生提供組網(wǎng)融通、極致通信、運(yùn)營(yíng)保障等端到端確定性服務(wù)能力，極小化甚至無(wú)需對(duì)外部工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提出適配性的改造要求，實(shí)現(xiàn)輕量化、插件化部署；
確定性能極致服務(wù)：全方位推動(dòng)5G通信性能的極致化演進(jìn)，補(bǔ)齊極致低時(shí)延、有界低抖動(dòng)的性能短板，拉長(zhǎng)通信大帶寬、空間廣覆蓋的長(zhǎng)板，鍛造設(shè)備低功耗、網(wǎng)絡(luò)高安全的新板，提供滿足工業(yè)制造核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)的極致性能服務(wù)；
確定可靠全局保障：用全局視角構(gòu)建5G適配工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的確定可靠安全能力，系統(tǒng)性提供多維度、多層級(jí)的可靠性保障手段和安全防護(hù)措施，確保工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，保障通信網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)數(shù)據(jù)的安全。
一、關(guān)鍵詞
5G確定性、工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)、高精度時(shí)間同步、運(yùn)動(dòng)控制、智能分揀
二、測(cè)試床項(xiàng)目承接主體
發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院
徐要強(qiáng)：13581714550
彭偉杰：18813015878
合作公司
中興通訊股份有限公司
羅克韋爾自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司
三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司
施耐德電氣(中國(guó))有限公司
宏電技術(shù)股份有限公司
摩莎科技(上海)有限公司
新華三技術(shù)有限公司
航天新通科技有限公司
思博倫通信公司
三、測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)
在推動(dòng)5G從輔助生產(chǎn)走向融入生產(chǎn)的過(guò)程中，出現(xiàn)了許多新的行業(yè)痛點(diǎn)需求。例如，在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景，通常使用滑環(huán)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備與周邊固定設(shè)備之間的通訊，但滑環(huán)通信依賴機(jī)械接觸，易老化破損，需定期替換，增加生產(chǎn)成本；傳統(tǒng)工業(yè)制造常采用有線方式，產(chǎn)線不易調(diào)整，且調(diào)整時(shí)布線成本高，無(wú)法滿足柔性生產(chǎn)需求。面向5G融入生產(chǎn)的這些新需求，亟待攻關(guān)解決5G服務(wù)于OT工業(yè)控制的“組網(wǎng)融通”、“5G確定性”能力提升以及工業(yè)控制“算網(wǎng)一體化”等關(guān)鍵問(wèn)題。
確定性通信是指以高精度時(shí)間同步為基礎(chǔ)，提供低時(shí)延、高可靠、時(shí)延抖動(dòng)有界的通信服務(wù)能力，本測(cè)試床旨在探索5G+工業(yè)確定性網(wǎng)絡(luò)的解決方案，錨定工業(yè)界最先進(jìn)、智能的輸送和分揀場(chǎng)景，針對(duì)實(shí)時(shí)I/O通信、機(jī)器安全控制、運(yùn)動(dòng)控制、虛擬化PLC等工業(yè)全場(chǎng)景提供滿足行業(yè)需求的確定性服務(wù)能力，避免因網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降、產(chǎn)線停機(jī)等問(wèn)題，助力5G融入工業(yè)生產(chǎn)。
實(shí)時(shí)I/O通信是離散制造、流程工業(yè)中最為普遍也最為基礎(chǔ)的通信方式。在測(cè)試床規(guī)劃中，需驗(yàn)證5G服務(wù)于單/雙無(wú)線實(shí)時(shí)I/O通信、冗余PLC與實(shí)時(shí)I/O通信、雙發(fā)選收冗余傳輸I/O實(shí)時(shí)通信等通信場(chǎng)景。
運(yùn)動(dòng)控制特指PLC控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化控制方式，對(duì)通信要求最為苛刻。測(cè)試床需驗(yàn)證PLC控制單伺服電機(jī)、單PLC控制多伺服電機(jī)軸同步運(yùn)動(dòng)、多業(yè)務(wù)流混合組網(wǎng)等場(chǎng)景。
虛擬化PLC是將傳統(tǒng)的硬件PLC以軟件化的方式部署在5G邊緣算力平臺(tái)上，進(jìn)一步降低PLC南向5G控制的時(shí)延。需驗(yàn)證基于5G UPF基座的虛擬化PLC滿足通過(guò)5G進(jìn)行實(shí)時(shí)IO控制、變頻運(yùn)動(dòng)控制、伺服運(yùn)動(dòng)控制、觸摸屏交互、調(diào)試站交互等工業(yè)場(chǎng)景。
5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床將構(gòu)建端到端技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)、產(chǎn)品測(cè)試認(rèn)證平臺(tái)、商用解決方案孵化平臺(tái)，貫徹國(guó)家5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，滿足工業(yè)發(fā)展需求，推動(dòng)5G應(yīng)用需要向工業(yè)生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)滲透。
四、測(cè)試床方案架構(gòu)
1、測(cè)試床應(yīng)用場(chǎng)景
本測(cè)試床測(cè)試驗(yàn)證5G應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、普通IO控制、機(jī)器安全控制、運(yùn)動(dòng)控制等工業(yè)通信的效果和能力；本測(cè)試床測(cè)試驗(yàn)證虛擬化PLC部署于5G邊緣算力平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于5G通信的南向控制效果和能力。測(cè)試床還測(cè)試驗(yàn)證5G用于控制當(dāng)前較先進(jìn)工業(yè)設(shè)備融入工業(yè)生產(chǎn)輸送、分揀等核心環(huán)節(jié)的能力。具體的場(chǎng)景包括：
通過(guò)5G控制多私服電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)
通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)信息的上傳
通過(guò)5G控制Delta分揀機(jī)器人
通過(guò)5G控制磁驅(qū)軌道輸送系統(tǒng)
2、測(cè)試床架構(gòu)
本測(cè)試床屬于AII總體架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部分，其應(yīng)用場(chǎng)景在AII《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)（版本2.0）》中的位置如下圖所示。在關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證上，本測(cè)試床重點(diǎn)測(cè)試驗(yàn)證5G端到端確定性技術(shù)在高精度時(shí)間同步精度、可靠性、時(shí)延和抖動(dòng)等維度可提供的通信服務(wù)能力；在應(yīng)用場(chǎng)景驗(yàn)證上，本測(cè)試床重點(diǎn)測(cè)試驗(yàn)證5G確定性通信技術(shù)應(yīng)用于PLC南向控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能力和效果。
AII 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施框架總體視圖（2.0）
3、測(cè)試床方案
測(cè)試床構(gòu)建了“工業(yè)以太網(wǎng)over 5G”、“工業(yè)以太網(wǎng)over 5G TSN”，以及“5G UPF基座虛擬化PLC”三大技術(shù)測(cè)試路徑：
工業(yè)以太網(wǎng)Over 5G
工業(yè)以太網(wǎng)Over 5G：5G滿足以EtherNet/IP為代表的工業(yè)協(xié)議對(duì)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)的通信和組網(wǎng)需求。
工業(yè)控制協(xié)議Over 5G + TSN
工業(yè)控制協(xié)議Over 5G + TSN：5G滿足以CC-Link IE TSN為代表的工業(yè)協(xié)議對(duì)TSN網(wǎng)絡(luò)的通信和組網(wǎng)需求。
UPF服務(wù)器虛擬化PLC控制
UPF服務(wù)器虛擬化PLC控制：5GUPF服務(wù)器滿足施耐德EAE虛擬化PLC的運(yùn)行要求，同時(shí)滿足與南向設(shè)備的通信需求。
測(cè)試床測(cè)試方法
在測(cè)試方法上，測(cè)試床按工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)用例，按OT設(shè)備的最終工況來(lái)評(píng)判測(cè)試結(jié)果，關(guān)注5G關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，固化測(cè)試成果。
4、方案重點(diǎn)技術(shù)
5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)需要5G端到端確定性技術(shù)來(lái)保障。5G確定性技術(shù)是一個(gè)技術(shù)體系，以5G LAN組網(wǎng)、高精度時(shí)間同步為基礎(chǔ)，以低時(shí)延、抖動(dòng)有界，高可靠通信為關(guān)鍵目標(biāo)。通過(guò)多種原子技術(shù)組合可以分檔分級(jí)滿足不同業(yè)務(wù)的通信需求。
5G LAN工業(yè)組網(wǎng)
基于Ethernet PDU會(huì)話的5G LAN技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備通過(guò)5G實(shí)現(xiàn)層二組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。5G LAN可獨(dú)立組網(wǎng)，也可以與現(xiàn)存控制網(wǎng)絡(luò)融合組網(wǎng)。不同的LAN網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)不同的5G VN組進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，在同一個(gè)5G VN組內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間單播、組播、廣播等通信方式。
5G LAN二層組網(wǎng)
5G LAN組播通信
通過(guò)5G LAN組網(wǎng)，5G LAN內(nèi)部的組播通信，實(shí)現(xiàn)主備PLC的冗余部署。
5G高精度時(shí)間同步
高精度時(shí)間同步是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)技術(shù)。PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器之間需要完成時(shí)間同步，并基于相同的時(shí)間基準(zhǔn)通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，需要5G參與時(shí)間同步，并保證時(shí)間同步精度滿足業(yè)務(wù)需求。
3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了較為完善的時(shí)間同步方案，包括IEEE 1588，TSN 802.1AS等多種時(shí)間同步協(xié)議，5G對(duì)外授時(shí)或業(yè)務(wù)透?jìng)?G進(jìn)行授時(shí)等多種部署方案，以及時(shí)間同步能力開(kāi)放等功能。
3GPP標(biāo)準(zhǔn)高精度時(shí)間同步方案
5G低時(shí)延，抖動(dòng)有界
5G低時(shí)延保障，以優(yōu)化無(wú)線空口時(shí)延為主，優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，核心網(wǎng)設(shè)備處理時(shí)延為輔。優(yōu)化無(wú)線空口時(shí)延主要通過(guò)調(diào)度策略的優(yōu)化、幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化、空口資源的冗余傳輸?shù)燃夹g(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5G時(shí)延抖動(dòng)有界保障，當(dāng)前主要通過(guò)TSN 802.1Qbv的時(shí)間門(mén)口機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)分別位于UE和UPF的DS-TT和NW-TT來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)延的調(diào)節(jié)。
5G低時(shí)延、抖動(dòng)有界保障方案
5G可靠性保障
5G網(wǎng)絡(luò)的可靠性保障，主要通過(guò)冗余傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括無(wú)線空口的冗余傳輸、5G內(nèi)部的冗余傳輸（TSN 802.1CB）、業(yè)務(wù)級(jí)的冗余傳輸（比如基于TAN協(xié)議）等。
5G可靠性保障方案
5、方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性
（1）自主研發(fā)性
本測(cè)試床的測(cè)試需求、測(cè)試方案、測(cè)試用例由中國(guó)移動(dòng)研究院主導(dǎo)，聯(lián)合合作伙伴共同完成。
（2）創(chuàng)新性
創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了IEEE 1588和TSN 802.1AS等多種時(shí)間同步協(xié)議多模態(tài)的融合部署技術(shù)和組網(wǎng)方案。
創(chuàng)新性地解決了5G LAN組播通信實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化中主備PLC冗余部署的堵點(diǎn)問(wèn)題。
（3）先進(jìn)性
業(yè)界領(lǐng)先的探索5G在PLC南向進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、普通IO、機(jī)器安全控制、運(yùn)動(dòng)控制全場(chǎng)景覆蓋驗(yàn)證的測(cè)試床；
業(yè)界領(lǐng)先的探索5G與EtherNet/IP，CC-LINK IE TSN等多種工業(yè)協(xié)議融合的測(cè)試床；
測(cè)試床成果在2022年《中國(guó)移動(dòng)5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)白皮書(shū)》中發(fā)布；
測(cè)試床成果《5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)在綠色電網(wǎng)和工業(yè)控制中的創(chuàng)新實(shí)踐》在2022年第五屆“綻放杯”5G應(yīng)用征集大賽5G增強(qiáng)技術(shù)專(zhuān)題賽獲得三等獎(jiǎng)。
測(cè)試床關(guān)鍵技術(shù)、組網(wǎng)方案等測(cè)試成果通過(guò)構(gòu)建的“5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)”在2023年北京展、上海展進(jìn)行展示，獲得業(yè)界關(guān)注和好評(píng)。
測(cè)試床最新成果《5G UPF基座虛擬化PLC部署方案》在2024年世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)“面向工業(yè)生產(chǎn)控制的5G-A確定性關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范聯(lián)合創(chuàng)新”論壇進(jìn)行發(fā)布。
6、方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制
本測(cè)試床從5G網(wǎng)絡(luò)安全、機(jī)器安全控制兩個(gè)方面提供安全風(fēng)險(xiǎn)控制。
5G網(wǎng)絡(luò)安全：采用5G專(zhuān)網(wǎng)尊享模式，獨(dú)享5G無(wú)線、核心網(wǎng)設(shè)備，滿足生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)安全需求，在用5G LAN技術(shù)滿足企業(yè)業(yè)務(wù)隔離的業(yè)務(wù)需求。
機(jī)器控制安全：采用安全PLC組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)SIL3的機(jī)器安全控制級(jí)別。
五、測(cè)試床實(shí)施部署
1、測(cè)試床實(shí)施規(guī)劃
2022年04月-2022年08月：需求調(diào)研，架構(gòu)設(shè)計(jì)，測(cè)試方案設(shè)計(jì)；
2022年08月-2022年12月：5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床兩輪組隊(duì)測(cè)試，驗(yàn)證5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于PLC南向設(shè)備控制的可行性；
2023年01月-2023年06月：構(gòu)建5G確定性生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)，驗(yàn)證5G確定性技術(shù)用于PLC南向多伺服電機(jī)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制的效果和能力；
2023年07月-2023年12月：構(gòu)建5G確定性生產(chǎn)網(wǎng)智能輸送分揀系統(tǒng)，驗(yàn)證5G確定性技術(shù)用于PLC南向控制先前輸送、分揀設(shè)備融入工業(yè)生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)的能力；
2023年12月-2024年8月：構(gòu)建5G UPF基座虛擬化PLC部署測(cè)試系統(tǒng)，驗(yàn)證5G UPF服務(wù)器是否滿足施耐德EAE虛擬化PLC的運(yùn)行要求，驗(yàn)證5G通信是否滿足與南向設(shè)備的通信需求；
2023年12月-未來(lái)：基于測(cè)試床，繼續(xù)驗(yàn)證5G新方案、新能力；同時(shí)對(duì)合作伙伴開(kāi)放測(cè)試床在5G高精度授時(shí)、5G LAN工業(yè)組網(wǎng)、5G確定性通信的測(cè)試驗(yàn)證能力。
2、測(cè)試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施
測(cè)試床由中國(guó)移動(dòng)研究院主建，由羅克韋爾自動(dòng)化（中國(guó)）、三菱電機(jī)（中國(guó)）、施耐德電氣（中國(guó)）、中興通訊、宏電科技、MOXA、H3C、航天新通等合作伙伴提供工業(yè)自動(dòng)化、5G、TSN等領(lǐng)域技術(shù)支撐。
3、測(cè)試床實(shí)施的自主可控性
本測(cè)試床采用的5G網(wǎng)絡(luò)、5G終端、TSN交換機(jī)等設(shè)備由國(guó)產(chǎn)合作伙伴研發(fā)完成，具有自主可控性。PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、私服電機(jī)、機(jī)器視覺(jué)等關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵部件，為國(guó)際主流自動(dòng)化廠商生產(chǎn)，工業(yè)通信協(xié)議遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
六、測(cè)試床預(yù)期成果
1、測(cè)試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果
本測(cè)試床預(yù)期將獲得如下成果：
5G組網(wǎng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)的可行性，以及5G關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施效果；
驗(yàn)證5G設(shè)備以及TSN通信設(shè)備等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)能力和短板；
構(gòu)建可以固化測(cè)試床成果的集成系統(tǒng)，并提供可對(duì)外開(kāi)放的測(cè)試驗(yàn)證能力。
2、測(cè)試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益
本測(cè)試床充分驗(yàn)證5G確定性方案在工業(yè)控制核心環(huán)節(jié)全場(chǎng)景的應(yīng)用，
5G提供高速、低時(shí)延的數(shù)據(jù)傳輸能力，使得工控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的獲取控制數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率；
5G對(duì)核心控制環(huán)節(jié)改造可以與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，推動(dòng)工控系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)和管理；
5G實(shí)現(xiàn)企業(yè)“一網(wǎng)到底”，大大降低企業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和成本。
3、測(cè)試床的社會(huì)價(jià)值
本測(cè)試床可廣泛應(yīng)用在工業(yè)各行業(yè)數(shù)智化改造的5G+核心控制環(huán)節(jié)，尤其是多品種小批量的離散制造業(yè)。5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)創(chuàng)新解決方案，旨在打造5G滿足PLC南向與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間通信，特別是支持工業(yè)中對(duì)通信要求最為嚴(yán)苛的運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)景的解決方案。現(xiàn)場(chǎng)展示中，以工業(yè)元素、工業(yè)形式，非常直觀的呈現(xiàn)了5G在系列確定性技術(shù)加持下，服務(wù)于PLC無(wú)線化控制多軸伺服電機(jī)高速嚙合的運(yùn)動(dòng)控制效果。該方案的成功實(shí)施，充分展示了5G確定性通信能力，對(duì)提振產(chǎn)業(yè)信心，促進(jìn)5G全連接工廠的場(chǎng)景、連接上量，促進(jìn)5G真正融入生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)有著重要意義。
4、測(cè)試床初步推廣應(yīng)用案例
中國(guó)移動(dòng)5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床，深度契合5G融入生產(chǎn)核心控制環(huán)節(jié)的需求，一階段成果已在2023北京PT展、上海MWC展、中移合大等展會(huì)展出，二階段成果已在2024年世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)上發(fā)布，獲得行業(yè)伙伴的廣泛關(guān)注，未來(lái)在工業(yè)企業(yè)的核心控制環(huán)節(jié)5G化改造具有指導(dǎo)和借鑒意義。
七、測(cè)試床成果驗(yàn)證
1、測(cè)試床成果驗(yàn)證計(jì)劃
按照計(jì)劃，5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床的構(gòu)建氛圍三個(gè)階段：
階段一：基礎(chǔ)探索，2022-04~2022-12，已完成
驗(yàn)證5G確定性技術(shù)的能力，驗(yàn)證產(chǎn)業(yè)的支持度，驗(yàn)證5G與工業(yè)協(xié)議的融合度，驗(yàn)證5G通信能力對(duì)工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用場(chǎng)景（數(shù)據(jù)采集、普通IO、機(jī)器安全控制、運(yùn)動(dòng)控制）的覆蓋能力，發(fā)現(xiàn)并解決存在的問(wèn)題。
階段二：綜合構(gòu)建，2023-01~2024-04，已完成
將測(cè)試床成果應(yīng)用到綜合測(cè)試平臺(tái)上，驗(yàn)證5G用于真實(shí)工業(yè)設(shè)備（電子齒輪、磁驅(qū)軌道、Delta分揀機(jī)器人等）的控制效果。構(gòu)建5G UPF基座虛擬化PLC部署測(cè)試系統(tǒng)，驗(yàn)證5G UPF服務(wù)器上部署施耐德EAE虛擬化PLC，通過(guò)5G與南向設(shè)備的通信的效果。
階段三：能力開(kāi)放，2025~未來(lái)，實(shí)施中
測(cè)試床測(cè)試能力對(duì)外開(kāi)放，吸納更多的合作伙伴，孵化面向商用的解決方案，豐富產(chǎn)業(yè)配套設(shè)備。
2、測(cè)試床成果驗(yàn)證方案
階段一：關(guān)鍵測(cè)試用例（部分）
基于EtherNet/IP的5G確定性技術(shù)測(cè)試方案
階段二：綜合測(cè)試平臺(tái)（5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)）組網(wǎng)和實(shí)物圖
5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)組網(wǎng)圖
5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)實(shí)物圖（工業(yè)部分）
階段二：驗(yàn)證5G UPF服務(wù)器上部署施耐德EAE虛擬化PLC，通過(guò)5G與南向設(shè)備的通信的效果，測(cè)試用例和測(cè)試結(jié)果
編號(hào) | 描述 | 結(jié)果 |
1 | 實(shí)時(shí)虛擬機(jī)VPLC業(yè)務(wù)對(duì)接5G IO站場(chǎng)景 | Pass |
2 | 實(shí)時(shí)虛擬機(jī)VPLC業(yè)務(wù)對(duì)接5G 控制變頻電機(jī)按預(yù)設(shè)頻率旋轉(zhuǎn)和停止場(chǎng)景 | Pass |
3 | 實(shí)時(shí)虛擬機(jī)VPLC業(yè)務(wù)通過(guò)5G 控制IO站和變頻電機(jī)協(xié)同動(dòng)作 | Pass |
4 | 從5G UE下掛的SCADA客戶端訪問(wèn)UPF服務(wù)器內(nèi)置的非實(shí)時(shí)應(yīng)用SCADA服務(wù)和實(shí)時(shí)vPLC業(yè)務(wù) | Pass |
5 | 單PLC控制單伺服驅(qū)動(dòng)器工作，以5ms作為發(fā)包間隔，采用URLLC技術(shù)保證通信可靠性，業(yè)務(wù)進(jìn)行過(guò)程中，構(gòu)造故障，業(yè)務(wù)無(wú)影響 | Pass |
6 | 驗(yàn)證實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的最大時(shí)延 | Pass |
7 | 驗(yàn)證實(shí)時(shí)虛擬機(jī)的平均時(shí)延 | Pass |
8 | 驗(yàn)證實(shí)時(shí)虛擬機(jī)空載16線程任務(wù)切換性能 | Pass |
5G UPF服務(wù)器上部署虛擬化PLC測(cè)試用例和測(cè)試結(jié)果
八、與已存在AII測(cè)試床的關(guān)系
5G確定性端到端測(cè)試床是對(duì)現(xiàn)有AII測(cè)試床體系的補(bǔ)充，豐富了5G確定性技術(shù)在實(shí)時(shí)IO控制、機(jī)器安全控制、伺服運(yùn)動(dòng)控制、磁驅(qū)控制以及機(jī)器人控制等場(chǎng)景的測(cè)試驗(yàn)證方法。
九、測(cè)試床成果交付
1、測(cè)試床成果交付件
測(cè)試床的交付件包括：
測(cè)試方案和測(cè)試報(bào)告；測(cè)試平臺(tái)兩套，“5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電子齒輪系統(tǒng)”、“5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)智能輸送分揀系統(tǒng)”；專(zhuān)利若干。
2、測(cè)試床可復(fù)制性
測(cè)試床成果可在工業(yè)制造領(lǐng)域，特別是基于EtherNet/IP、CC-LINK IE TSN、Modbus TCP等工業(yè)協(xié)議的數(shù)據(jù)采集、普通IO控制、安全控制等場(chǎng)景進(jìn)行推廣復(fù)制，在運(yùn)動(dòng)控制等對(duì)通信嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景做商用探索。
3、測(cè)試床開(kāi)放性
本測(cè)試床從構(gòu)建之初就凝聚了包括5G廠商，自動(dòng)化頭部企業(yè)，以及IT通信等合作伙伴的廣泛共識(shí)。在中國(guó)移動(dòng)研究院的主導(dǎo)下，大家共同發(fā)掘行業(yè)關(guān)鍵痛點(diǎn)問(wèn)題，識(shí)別5G關(guān)鍵、討論測(cè)試方案制、構(gòu)建落地測(cè)試床，共同推薦5G的向工業(yè)生產(chǎn)核心環(huán)節(jié)滲透。
十、其他信息
測(cè)試床使用者：測(cè)試床初期僅限現(xiàn)有合作伙伴使用，待成熟后面向行業(yè)伙伴征集技術(shù)合作測(cè)試項(xiàng)目。
測(cè)試床知識(shí)產(chǎn)權(quán)說(shuō)明：中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院對(duì)本測(cè)試床的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及使用擁有產(chǎn)權(quán)，本測(cè)試床相關(guān)的技術(shù)、專(zhuān)利、軟件著作權(quán)等在測(cè)試建設(shè)合作單位中根據(jù)情況協(xié)商確定。
測(cè)試床運(yùn)營(yíng)及訪問(wèn)使用：測(cè)試床部署在中國(guó)移動(dòng)國(guó)際信息港（北京昌平）。初期僅限項(xiàng)目參與單位開(kāi)展技術(shù)驗(yàn)證，待成熟后將征集更多合作伙伴共同規(guī)劃新技術(shù)驗(yàn)證。
測(cè)試床資金：三年總投入預(yù)計(jì)約200萬(wàn)人民幣，中國(guó)移動(dòng)研究院自主投入。部分設(shè)備合作伙伴提供。
測(cè)試床時(shí)間軸
本測(cè)試床通過(guò)兩年的運(yùn)行，目前已取得多項(xiàng)階段性進(jìn)展，并進(jìn)行了發(fā)布。2024年的工作重點(diǎn)包括，繼續(xù)按原計(jì)劃進(jìn)行5G確定性關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證和商用方案的孵化，推動(dòng)測(cè)試床驗(yàn)證能力的對(duì)外開(kāi)發(fā)，吸納更多的合作伙伴參與進(jìn)來(lái)，為5G在行業(yè)的發(fā)展做更多的貢獻(xiàn)。
中國(guó)移動(dòng)5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測(cè)試床工作計(jì)劃時(shí)間軸
聲明
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