一、测试床架构
图1 测试床总体架构
表1 测试床架构各层功能
层级 | 描述 |
边缘层 | 采集各种工业设备、传感器数据。 |
网络层 | 应用5G、IoT等多种网络技术,提供多种网络连接方式,保障设备间互联互通、网络通讯安全、服务器虚拟、海量数据仓储与计算。 |
平台层 | 整合DT(data technology,数据采集与边缘处理)、AT(analysis technology,经验知识模型与算法)、OT(operation technology,工业应用微服务组件)三大技术体系,实现数据管理、分析以及服务。 |
应用层 | 为特定客户、场景设计个性化的工业SaaS以及APP。 |
AI模型可发布为公有云API、设备SDK、私有服务器部署,可部署到边或云,实现计算的边云协同。 |
二、核心内容
1、将MEC下沉到企业,组建5G企业专网
图2 5G企业专网设计框架
具体的5G MEC企业专网特征表现为:
(1)MEC下沉部署到工厂,组建园区5G局域网,解决工厂数据不出园区的安全问题。和企业本地服务器间部署防火墙,实现隔离和访问控制,保障数据的安全快速传输。
(2)在园区下沉部署了园区专用UPF、基站以及接入STN设备,根据生产区域需求灵活部署无线基站,提供物理独享的5G专用网络。此外,UPF控制5G数据流向,进行数据本地分流,实现安全连接到园区各个网络,实现数据安全的双重保护。
图3 5G MEC企业专网
5G终端通过园区专用DNN发起会话建立,具体流程为:
图4 PDU会话建立流程
前置条件:终端配置专用DNN并在UDM上面签约专用DNN。
- 5G终端发起PDU会话建立请求,PDU Session Establishment Request消息携带专用DNN;
- AMF向SMF发送创建SM上下文请求,PDU Session CreateSMContext Request消息包含了用户位置信息、RAT类型、DNN等;
- SMF向AMF回复创建SM上下文响应;
- SMF继续执行用户PDU会话建立流程,根据配置,SMF根据特定DNN为5G终端选择边缘UPF;
- SMF向UPF发送N4会话建立请求,并提供要在该PDU会话的UPF上安装的分组检测(PDR)等;
- UPF向SMF回复N4会话建立响应;
- SMF发送PDU会话建立响应;
- GTP隧道地址和TEID的相互通知,PDU会话创建成功。
表2 5G终端、网络的功能及配置要求
功能及配置要求 | |
5G终端 | 支持配置DNN信息,建议支持多PDU会话并发 |
5GC | 1)SMF:支持根据终端签约的专用DNN选择边缘UPF; 2)UDM:用户签约专用DNN。 |
(3)与现有园区业务无缝连接,实现生产设备、传感器、控制系统、管理系统、工业应用系统等关键要素的泛在互联互通,以及生产区域网络全覆盖。
(4)5G网络切片提供定制的网络特性(大带宽、延时、容量等)、计算特性和存储资源特性,满足不同业务应用(基于数字孪生的设备运维管理、基于5G+AR的远程设备维修、基于5G+8K+AI事件识别的安全预警、基于5G+AGV 智能物流、)在网络方面的不同需求。
其他补充:
1、CMC芯片
CMC芯片集成逻辑控制、运动控制、输入输出、通信接口和存储等功能,不仅可独立应用于单体控制器,还可扩展形成大规模控制系统和物联网应用。可应用于智能家电、智能制造装备、汽车电子、工业互联网、工业机器人等行业。
表3 某司不同CMC芯片功能及应用
CMC芯片类型 | 通讯接口 | 特色功能 | 应用方向 |
CMC运动控制芯片 | SPIx2;I2Cx1;UARTx1;以太网x1;CANx1;12路PWM输出 | 内置算法库,运动控制轴(4轴) | 运动控制 |
CMC通用控制芯片 | SPIx2;I2Cx1;UARTx1;以太网x2;12路PWM输出;最多80路可配置 | 逻辑控制、运动控制轴(4轴) | 通用控制 |
CMC工业通信芯片 | SPIx2;I2Cx1;UARTx2;以太网x1;CANx2 | 内置算法库,支持EPA接口和OPC服务器 | 工业通信网关 |
CMC基础控制芯片 | SPIx1;UARTx1;2路PWM输出;9路ADC | LCD驱动,内置算法库 | 基本控制 |
CMC电机控制芯片 | SPIx1;I2Cx1;UARTx3;18路ADC;6路DAC | LCD驱动,内置算法库 | 电机控制 |
CMC智能家电芯片 | UARTx1;9路ADC;2路PWM输出 | LCD驱动,内置算法库 | 基本控制 |