5G+汽車智造技術(shù)白皮書202365G+汽車智造技術(shù)白皮書5G+汽車智造技術(shù)白皮書目錄一、汽智造景與務(wù)需求 3（）汽智能造業(yè)需求 3（）汽智造務(wù)的絡(luò)需求 6業(yè)務(wù)KQI與絡(luò)KPI關(guān)聯(lián) 6汽智造的5G網(wǎng)指標求 8二、面汽車造5G-Advanced關(guān)技術(shù) 11（）URLLC技術(shù) 115GURLLC的鍵技術(shù) 115G-AURLLC增技術(shù) 12補TDD技術(shù) 12載波HARQ反和重傳 13展FDD系子載間隔 14（）高定技術(shù) 15（）數(shù)物/無物聯(lián)術(shù) 17（）大行技術(shù) 18靈幀結(jié)構(gòu) 18載聚合 18靈頻譜入與下行耦 19分式MassiveMIMO增強 20（）可性與務(wù)確性技術(shù) 20鏈級保技術(shù) 20設(shè)級保技術(shù) 22運級保技術(shù) 25（）5G與業(yè)融技術(shù) 27工協(xié)議over5G演進 275G內(nèi)確定性 29XSO跨協(xié)同術(shù) 31三、汽智造合解方案 34（）概述 34（）無網(wǎng)解方案 36（）核網(wǎng)融方案 37（）智運維決方案 38四、5G-A在車智的實踐 39五、總和展望 435G+汽車智造技術(shù)白皮書5G+汽車智造技術(shù)白皮書--一、汽車智造場景與業(yè)務(wù)需求（一）汽車智能制造業(yè)務(wù)需求O//需求場景1：I/O、機器人控制O環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行連接，其中工業(yè)總線/工業(yè)以太網(wǎng)使用專用線纜，接口在多任務(wù)切換場景中，由于需要與不同外掛O間頻繁插拔切換25G有效提升產(chǎn)線效率。當前焊裝車間PC南向O和機器人控制業(yè)務(wù)無線化需求迫切，通過G無線化機器人控制器PC與其外掛OC與OsPC與O.~%。需求場景2：數(shù)據(jù)采集與AI機器視覺AI機器視覺的應(yīng)用是通過在生產(chǎn)現(xiàn)場部署工業(yè)相機或激光器掃5GMEC65據(jù)在本地經(jīng)過AI，.。需求場景3：定位管理1m~3m精.m需求場景4：物料與資產(chǎn)自動盤存0單個區(qū)塊l)m范圍內(nèi)有上千料箱。從車間的道口到地存儲在小尺寸、超低成本的標簽中，實現(xiàn)周期小時級別、面積（18mx18m）級別內(nèi)的上千料箱的自動遠程快速盤存、庫位級別1~3m表1典型應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)需求應(yīng)用場景需求時延/抖動可靠性帶寬/O抖動<4ms99%小包AI99%300Mbps設(shè)備與人員定位管理秒級~3m物料資產(chǎn)自動盤存秒級定位精度1~3m1給出了典型應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)需求。要實現(xiàn)5G5G能力基礎(chǔ)上聚合URLLC、（二）汽車智造業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求業(yè)務(wù)KQI與網(wǎng)絡(luò)KPI通信服務(wù)可用性生產(chǎn)節(jié)拍和安全三方面的應(yīng)用KQIKPI圖1業(yè)務(wù)KQI和KPI指標對應(yīng)關(guān)系響應(yīng)用KQI接收包間隔影響可用性：一般汽車制造場景應(yīng)用更多的工業(yè)協(xié)議Profinet（次通信服務(wù)可用性5G5G對網(wǎng)絡(luò)的KPI5G平均時延5G5G5G在完整的汽車制造產(chǎn)線上不僅會涉及前面提到的焊接車間與總高可靠低時延業(yè)務(wù)三個網(wǎng)絡(luò)KPI5G-A5G-AKPI4ms@99.999%。大上行業(yè)務(wù)來越復雜，機器視覺應(yīng)用從傳統(tǒng)工業(yè)視覺向基于深度學習的AI工業(yè)視覺過渡。圖2機器視覺業(yè)務(wù)示意圖5GAI一定時間內(nèi)進行多次高精度的拍照并將照片實時傳輸?shù)阶R別管理系統(tǒng)。假設(shè)采用05105MBe，50m1mm50150mm，20632bit度彩色相機，則上行帶寬約為300Mbps。5G+汽車智造技術(shù)白皮書5G+汽車智造技術(shù)白皮書--定位業(yè)務(wù)無線定位是工業(yè)的普遍剛需，主要包含如下場景：場景一：電子圍欄/米級精度即可滿足業(yè)務(wù)需求場景二：車輛調(diào)度車輛調(diào)度主要面向?qū)崿F(xiàn)物流操作的自動化，實現(xiàn)叉車位置以及米級精度通?？蓾M足業(yè)務(wù)需求Pad/Pad場景三：資產(chǎn)跟蹤定位需達到亞米級精度。二、面向汽車智造5G-Advanced關(guān)鍵技術(shù)（一）URLLC技術(shù)5GURLLCG主要通過URC端到端低時延技術(shù)：針對URLLC業(yè)務(wù)設(shè)計專用的高優(yōu)先級的I指示來減少業(yè)務(wù)調(diào)度排隊時延，并支持URC高ARPPDCP空口低時延增強技術(shù)：通過物理層的非時隙調(diào)度、配置授權(quán)URLLC與eMBB5G空口RTT空口高可靠增強技術(shù)：通過物理層重復傳輸、調(diào)制與編碼方5G5GAs5G-AURLLC互補TDDTDD時延，例如DL：U2或:3等。當一個上行的數(shù)據(jù)包沒有在可因此會增加TDD針對這一問題，5G-ATDDTDDFDD0UL:DUL:UE以CTTI實現(xiàn)TTI3互補TDD互補TD的兩載波可以為itea或itrad（）的載波。對于itradTDD收發(fā)跨載波HARQ等待ACK/NACKHARQ反饋或數(shù)據(jù)包重傳且需要3GPPR17已支持跨載波HARQ過DI調(diào)度和半靜態(tài)配置兩種方式選擇反饋AQ對于互補TDDAQTTI級4互補TDD的跨載波HARQ對于跨載波的重傳，實現(xiàn)TI級的靈活重傳調(diào)度需要打破現(xiàn)有HARQ進程管理的機制?；パaTDDTDD的兩個載波共享16HARQPUSCH和PHAQUE忽略小區(qū)D的不同，PUSCH/PDSCH數(shù)據(jù)通過其它載波重傳。擴展FDDFDDURLLCFDD頻譜方面，聯(lián)通和電信在.z頻段有z的優(yōu)質(zhì)頻譜資源，可以承載一定容量的URLLC5GFDD15kHz30kHz26ms30kHz時，F(xiàn)DD4ms。5GFDD30kHz5GFDD15kHz30kHz30kHz5G-AFDD5FDD（二）高精定位技術(shù)5GSRS場強定位、UTDOA定位等，1~3米。SRSSRSRRUUTDOA定位技術(shù)則是基于接收的pRRU間RS信號到達時延差TDTieiffeeefArial知的RRU位置計算UERedCapATE態(tài)進行定位RS信號及PUH小包數(shù)據(jù)DT（smalldatatransmission）發(fā)送，讓終端該功能通過大部分時間處于休眠狀態(tài)的方式，滿足終端的低功耗需求。5GPRS/SRSNR潛力，縮短定位延遲；基于DT技術(shù)擴展和深化在ile和atie的有效性很大程度上取決于接收機是否能對不同載頻上的定位信號載波相位定位：NR載波相位定位主要包括UE-Based和UEied載波相位定位、上行載波相位定位和下行載波相位定低功耗高精度定位：工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景對低功耗、高精度定位要求。GAATE定位精度<1m（90%），定位間隔/15-30秒的情況下，UE6個月-1RedCapUE5G標準雖然可支持RedCap終端定位，但并未評估RedCap終端能力對定位性能的影響，也沒有定義RedCapUE5G-ARedCapUE定位的相關(guān)內(nèi)容，評估RedCap終端的定位性能，研究是否需要進一步增強RedCapRedCapSidelink定位：研究SL定位參考信號，包括信號設(shè)計、資源分idelik（三）數(shù)采物聯(lián)/無源物聯(lián)技術(shù)NRRedcap5G。微型傳感類連接的典型場景包括能源電力的設(shè)備本體溫度監(jiān)控以及5G-A空口設(shè)置支持超低成本免電池終端并通過對調(diào)制編碼和幀結(jié)構(gòu)等優(yōu)（四）大上行技術(shù)超高分辨率表面質(zhì)檢上行需求80Mbps，復合材料拼縫在線檢測上行350Mbps660Mbps5GG.s350Mbps250Mbps。行解耦和分布式O靈活幀結(jié)構(gòu):3圖6大上行幀結(jié)構(gòu)示意圖載波聚合FR1FR2頻混合網(wǎng)絡(luò)中，可以采用NR-DC/CA勢和高頻的大帶寬優(yōu)勢，在sub6GHz可以通過n1+n78+n78下行3n1+n78/n78+n782圖7載波聚合示意圖靈活頻譜接入與上下行解耦5G25G-A靈活上行頻譜接入技術(shù)可以使終端動態(tài)靈活的使用更多上行頻譜資源，包括TDDFDD和SUL32個的頻段，然后網(wǎng)絡(luò)基于各頻段的業(yè)務(wù)量、TDD幀配置1的頻段給用戶以更好的適應(yīng)信道條件、調(diào)度當前為上行時隙的TDD頻段給用戶以更加有效的利用TDD分布式MassiveMIMO分布式O增強可有效提升上行容量，通過eO技術(shù)將n個連續(xù)覆蓋的4T4R4nT4nR的小區(qū)來消除小區(qū)邊界，在降低小區(qū)間干擾的同時可以通過UO圖8分布式aieO（五）可靠性與業(yè)務(wù)確定性技術(shù)鏈路級保障技術(shù)GGAGGA到之間建立了兩條并行的通信鏈路，如下圖：圖9鏈路級保障技術(shù)示意圖CPE中的雙模組同時發(fā)：PterPreiesEit在這種方案中，兩個終端設(shè)備通過連接到一個專門的雙發(fā)選收網(wǎng)eiGGA設(shè)備級保障技術(shù)核心網(wǎng)用戶面采用EltiaesEdetig）負荷分擔，控制面采用大網(wǎng)組l承載環(huán)形組網(wǎng)，通過環(huán)形路徑提供數(shù)據(jù)傳輸?；竞徒K端設(shè)備沒有冗余，因此需要人工干預來處理故障并恢復網(wǎng)絡(luò)。在基礎(chǔ)可用性方案的基礎(chǔ)上進行增強，采用更多的冗余機制，這種方案可以實現(xiàn)分鐘級的自動倒換，減少故障影響并提高恢復速度。方案部署示意圖如下：圖10高可用性方案組網(wǎng)示意圖分布式O同RHUB下的PRRUPRRUPHUB，確保O系統(tǒng)提供了高可用性、可靠性和用戶體驗的保障。基站側(cè)采用站內(nèi)關(guān)鍵單板冗余，例如U（aadUit）終端設(shè)備建議采用1+1備份，即備用設(shè)備能夠快速接管主設(shè)備的功能。1+1圖11超高可用性方案組網(wǎng)示意圖運維級保障技術(shù)基于前期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以獲得滿足網(wǎng)絡(luò)要求的開銷最低的網(wǎng)絡(luò)方SLATTISLA智能調(diào)度中心檢測到網(wǎng)絡(luò)SLA存在風險時，進行跨域協(xié)同SLA智能調(diào)度中心無法找到最優(yōu)解，則把監(jiān)控到的用戶SLA狀態(tài)信息上報給上層系統(tǒng)，供上層系統(tǒng)進行閉環(huán)保障業(yè)務(wù)SLA（）。圖12運維級優(yōu)化方案示意圖單域自治部署在基站，主要包括SLASLASLAMACRLCPDCP數(shù)據(jù)包滿足一定時延目標的可靠性指標。無線智能SLA算法根據(jù)SLA調(diào)整調(diào)度優(yōu)先級或者ERCNTN、RANSLA域協(xié)同系統(tǒng)綜合考慮CNTNRANSLA目達成EEA智能調(diào)度中心基于各域上報的PISLAE2ESLA目標QoS配置要求，對每類況考慮策略，如TCP協(xié)議的慢啟動、擁塞控制等機制，部分視頻流（六）5G與工業(yè)融合技術(shù)工業(yè)協(xié)議over5Gover5G5Gover5G13over5G5GE2E5GLAN5G/IP5G5G5GLAN負面影響：//因此，隧道封裝的方式并不是工業(yè)協(xié)議over5G5GE2ELAN5GEthernet5GE2E/E2E隨著工業(yè)協(xié)議over5G5G5G5GTSN5G3GPPR165G5GSTSN網(wǎng)絡(luò)的一個或多個虛擬或邏輯TSNTSN145GTSNTSN5G5G5GTSNTSN息下發(fā)以及QoS在UPF和UE側(cè)分別增加邏輯功能NW-TT及DS-TT802.15GSTSN802.1QbvTSNAF5GSTSNTSNCNC引入?yún)⒖级〞r信令SIB9、RRCUE根據(jù)TSN5G分配更小的預配置資源周期；可以同時配置和激活多套預配置資源。5G網(wǎng)絡(luò)與TSN145GSTSNR17/R185GTSN5G155G新增網(wǎng)元TSCTSF5GTSN與外部AFTSCAIRAN進一步擴展時間同步能力，通過靈活配置同步主控，增強時支持UE-UETSN支持時間同步能力開放增強、支持TSN155GTSN，5GTSNTSNTSN，5G性內(nèi)生能力，不依賴于TSN不論采用上述何種方式，5GURLLC的XSOXSO5GTSCTSFTSN5G持現(xiàn)有的Profinet等工業(yè)協(xié)議傳輸?？缬騾f(xié)同主要實現(xiàn)流程如下：5G無5G5GXSO發(fā)送時間起點發(fā)送起點調(diào)整量；發(fā)送時間起點：基于雙方約定的時間機制，提供周期發(fā)包發(fā)送起點調(diào)整量：指示周期報文后續(xù)的發(fā)送調(diào)整量（向前）；over5G5G5GXSO5G了滿足業(yè)務(wù)的SLA體驗要求，需要預留多個調(diào)度機會保障，16(aXSO跨域協(xié)同技術(shù)后，5G16(b)/5G （a）應(yīng)用前 （b）應(yīng)用后圖16XSO在單個工控業(yè)務(wù)應(yīng)用中的效果從多個工控業(yè)務(wù)角度：多個工控設(shè)備間存在業(yè)務(wù)隨機并發(fā)，峰均比高（并發(fā)峰值高、均值低、不均勻）17(a)所示；一方面會導致部分工控設(shè)備引入緩存等待、時延可靠性5GXSO17(b低、體驗提升，并且無線系統(tǒng)URLLC （a）應(yīng)用前 （b）應(yīng)用后圖17XSO在多個工控業(yè)務(wù)應(yīng)用中的效果XSO5G統(tǒng)一的一套雙向協(xié)同感知調(diào)度接口Over5G三、汽車智造融合解決方案（一）概述汽車智造融合解決方案是為滿足汽車智造場景多業(yè)務(wù)共存的需（SLA）。滿足URLLC（超可靠低延遲通信）、大上行、定位和工業(yè)物聯(lián)等多在核心網(wǎng)方面，通過下沉核心網(wǎng)的UPF模塊等技術(shù)手段，進一圖18汽車智造融合解決方案示意圖（二）無線網(wǎng)解決方案T網(wǎng)承載了工廠級或車間級ATPPOT網(wǎng)則承載產(chǎn)線級A要求較高的工業(yè)控制類業(yè)務(wù)，基于工業(yè)以太實現(xiàn)。另外，AVG、無人VR/AR5G精準定位及大上行等技術(shù)可以滿足當前汽車智造的TOT/定位的多5G5GMassiveMIMO5G3.5G300M，通過載波聚合、上下行時隙配比的調(diào)整，極大的提升上可以通過互補TDD4mseMBB業(yè)務(wù)與URLLC3.3GHz3.5GHz（三）核心網(wǎng)融合方案核心網(wǎng)需要業(yè)務(wù)角度出發(fā)保障業(yè)務(wù)SLA、數(shù)據(jù)安全等工業(yè)場景需求，而UPF5G核心網(wǎng)中用戶平面數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)UPF下沉的部署方式滿足業(yè)務(wù)時延、數(shù)據(jù)UPF以汽車制造企業(yè)為例，UPF應(yīng)具備工廠、車間、產(chǎn)線多種部署能力，以滿足各類型多樣化的場景需求，包括生產(chǎn)OT級融合部署、生產(chǎn)T能力工廠級部署、生產(chǎn)OT能力車間級部署、生產(chǎn)OTSLAUPF+MEC5GUPF區(qū)UPF下，可通過設(shè)置主備UFP（四）智能運維解決方案智能運維方案通過網(wǎng)絡(luò)可視化、基于連接的業(yè)務(wù)SLA監(jiān)控、故整體智能運維解決方案關(guān)鍵能力如