AII測試床申請模板2.0中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床YYYY-MM-DD中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床引言/導(dǎo)讀以中國移動為代表的運營商積極推進(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，中國移動提出從輔助生產(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)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)一步影響并帶動工業(yè)生產(chǎn)模式的為了向工業(yè)客戶提供一流的確定性5G專網(wǎng)服務(wù)，中國移動推動確定性能力從外掛式疊加向內(nèi)生式供給演進(jìn)，通過5G架構(gòu)與確定性能力的深度耦合，實現(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n確定能力內(nèi)生供給：通過對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，內(nèi)生提供組網(wǎng)融通、極致通信、運營保障等端到端確定性服務(wù)能力，極小化甚至無需對n確定性能極致服務(wù)：全方位推動5G通信性能的極致化演進(jìn)，補齊極致低時延、有界低抖動的性能短板，拉長通信大帶寬、空間廣覆蓋的長板，鍛造設(shè)備低功耗、n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)定一、關(guān)鍵詞中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床二、測試床項目承接主體三、測試床項目目標(biāo)在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中的旋轉(zhuǎn)場景，通常使用滑環(huán)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備與周邊固定設(shè)備之間的通訊，但滑環(huán)通信依賴機械接觸，易老化破損，需定期替換，增加生產(chǎn)成本用有線方式，產(chǎn)線不易調(diào)整，且調(diào)整時布線成本高，無法滿足柔性生產(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確定確定性通信是指以高精度時間同步為基礎(chǔ)，提供低時延、高信服務(wù)能力，本測試床旨在探索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)、智中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床全場景提供滿足行業(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邊緣算力平臺上，進(jìn)一步5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床將構(gòu)建端到端技術(shù)驗證平臺、產(chǎn)品測試認(rèn)證平臺、商用解決方案孵化平臺，貫徹國家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5G應(yīng)四、測試床方案架構(gòu)4.1.測試床應(yīng)用場景本測試床測試驗證5G應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、普通IO控制、機器安全控制、運動控制等工業(yè)通信的效果和能力；本測試床測試驗證虛擬化PLC部署于5G邊緣算力平臺實現(xiàn)基于5G通信的南向控制效果和能力。測試床還測試驗證5G用于控制當(dāng)前較先進(jìn)工業(yè)設(shè)備融中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床4.2.測試床架構(gòu)本測試床屬于AII總體架構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)部分（版本2.0）》中的位置如下圖所示。在關(guān)鍵技術(shù)驗證上，本測試床重點測試驗證5G端到端確定性技術(shù)在高精度時間同步精度、可靠性、時延和抖力；在應(yīng)用場景驗證上，本測試床重點測試驗證5G確定性通信技術(shù)應(yīng)用于PLC南向控制4.3.測試床方案中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床工業(yè)以太網(wǎng)Over5G：5G滿足以EtherNet/IP為代表的工業(yè)協(xié)議對標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)的通信和工業(yè)控制協(xié)議Over5G+TSN：5G滿足以CC-LinkIETSN為代表的工業(yè)協(xié)議對TSN網(wǎng)絡(luò)的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的運行要求，同時滿足與南向設(shè)備的通信需求。在測試方法上，測試床按工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用場景設(shè)計用例，按OT設(shè)備的最終4.4.方案重點技術(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)來保障。5G確定性技術(shù)是一個技術(shù)體系，以5GLAN組網(wǎng)、高精度時間同步為基礎(chǔ)，以低時延、抖動有界，高可靠通信為關(guān)鍵目標(biāo)。通過多種原子技術(shù)組合可以分檔分級滿足基于EthernetPDU會話的5GLAN技術(shù)是實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備通過5G實現(xiàn)層二組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。5GLAN可獨立組網(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)可以通過不同的5GVN組進(jìn)行業(yè)務(wù)隔離，在同一個5GVN組內(nèi)可以實現(xiàn)設(shè)備之間單播、組播、廣高精度時間同步是實現(xiàn)工業(yè)自動化領(lǐng)域運動控制的基礎(chǔ)技術(shù)。PLC與伺服驅(qū)動器之間需要完成時間同步，并基于相同的時間基準(zhǔn)通過閉環(huán)控制實現(xiàn)運動控制。通過5G網(wǎng)絡(luò)實3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義了較為完善的時間同步方案，包括IEEE1588，TSN802.1AS等多種時間同步協(xié)議，5G對外授時或業(yè)務(wù)透傳5G進(jìn)行授時等多種部署方案，以及時間同步能力5G低時延保障，以優(yōu)化無線空口時延為主，優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)時延，核心網(wǎng)設(shè)備處理時延為輔。優(yōu)化無線空口時延主要通過調(diào)度策略的優(yōu)化、幀結(jié)構(gòu)5G時延抖動有界保障，當(dāng)前主要通過TSN802.1Qbv的時間門口機制來實現(xiàn)，即通過中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床4.5.方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性本測試床的測試需求、測試方案、測試用例由中國移動研(1)創(chuàng)新性地設(shè)計了IEEE1588和TSN802.1AS等多種時間同步協(xié)議多模態(tài)的融合部署(3)測試床成果在2022年《中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)白皮書》中發(fā)布；(4)測試床成果《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)新實踐》在2022(5)測試床關(guān)鍵技術(shù)、組網(wǎng)方案等測試成果通過構(gòu)建的“5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床“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。4.6.方案安全風(fēng)險控制五、測試床實施部署服務(wù)器是否滿足施耐德EAE虛擬化PLC的運行要求，驗證5G通信是6.2023年12月-未來：基于測試床，繼續(xù)驗證5G新方案、新能力；同時對合作伙伴開測試床由中國移動研究院主建，由羅克韋爾自動化（中國耐德電氣（中國）、中興通訊、宏電科技、MOXA、H3C、航天新通等合作伙伴提供工業(yè)有自主可控性。PLC、伺服驅(qū)動器、私服電機、機器視覺等關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵部件，為國際六、測試床預(yù)期成果(1)5G提供高速、低時延的數(shù)據(jù)傳輸能力，使得工控系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確的獲取控制(2)5G對核心控制環(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，推動工控系統(tǒng)智本測試床可廣泛應(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)場設(shè)備之間通信，特別是支持工業(yè)中對通信要求最為嚴(yán)苛的運動中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床現(xiàn)場展示中，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，展示了5G確定性通信能力，對提振產(chǎn)業(yè)信心，促進(jìn)5G全連接工廠的場景、連接上量，2024年世界物聯(lián)網(wǎng)博覽會上發(fā)布，獲得行業(yè)伙伴的廣泛關(guān)注，未來在工業(yè)企業(yè)的核心控七、測試床成果驗證驗證5G確定性技術(shù)的能力，驗證產(chǎn)業(yè)的支持度，驗證5G與工業(yè)協(xié)議的融合度，驗將測試床成果應(yīng)用到綜合測試平臺上，驗證5G用于真實工業(yè)設(shè)備（電子齒輪、磁驅(qū)測試床測試能力對外開放，吸納更多的合作伙伴，孵化面中國移動5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)測試床階段二：綜合測試平臺（5G確定性工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)旋轉(zhuǎn)臺電子齒輪系統(tǒng)）組網(wǎng)和實物圖1實時虛擬機VPLC業(yè)務(wù)對接5GIO站場景2實時虛擬機VPLC業(yè)務(wù)對接5G控制變頻電機按預(yù)設(shè)頻率旋轉(zhuǎn)和停止場景3實時虛擬機VPLC業(yè)務(wù)通過5G控制IO站和變頻電機協(xié)同動作4從5GUE下掛的SCADA客戶端訪問U5單PLC控制單伺服驅(qū)動器工作，以5ms作為發(fā)包間隔，采用URLLC技術(shù)保678八、與已存在AII測試床的關(guān)系5G確定性端到端測試床是對現(xiàn)有AII測試床體系的補充，豐富了5G確定性技術(shù)在實時IO控制、機器安全控制、伺服運動控制、磁驅(qū)控制以及機器人控制等場景的測試驗證九、測試床成果交付測試床成果可在工業(yè)制造領(lǐng)域，特別是基于EtherNet/IP、CC-LINKIETSN、ModbusTCP等工業(yè)協(xié)議的數(shù)據(jù)采集、普通IO控制、安全控制等場景進(jìn)行推廣復(fù)制，在運動控制伴的廣泛共識。在中國移動研究院的主導(dǎo)下，大家共同發(fā)掘行業(yè)關(guān)鍵痛點問題，識別5G十、其他信息測試床初期僅限現(xiàn)有合作伙伴使用，待成熟后面向行業(yè)伙相關(guān)的技術(shù)、專利、軟件著作權(quán)等