15G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)與組網(wǎng)通用規(guī)范GB/T41870工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)應(yīng)用水平3.1大規(guī)模機(jī)器通信massivemachinetypecommuni3.2滿足不同應(yīng)用的需求，允許在同一物理網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建的多個(gè)虛擬3.3網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化networkfunctio利用虛擬機(jī)、容器等虛擬化技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)功能（如防火墻、負(fù)載均衡器、網(wǎng)關(guān)從專用硬件設(shè)備中解耦出來，使之能夠在通用的、基于x86架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上作為軟件4縮略語5G：第五代移動(dòng)通信技術(shù)（the5thGenerationofCommunicatioAMF：接入和移動(dòng)管理功能（AccessandMobilityManagementFunction）eMBB：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（EnhancedMobileMEC：移動(dòng)邊緣計(jì)算（MobileEdgeComputing）mMTC：大規(guī)模機(jī)器通信（MassiveMachineTypeCommunicationNVF：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NetworkFunctionVirtualization）UPF：用戶面功能（UserPlaneFunctioURLLC：高可靠低時(shí)延通信（Ultra-reliableandlow-latencycommunicatiQoS：服務(wù)質(zhì)量（QualityofSerRSVP：資源預(yù)留協(xié)議（ResourceReservationPro2SMF：會(huì)話管理功能（SessionManagementF的全新制造和服務(wù)體系，為各類工廠新建、改建、擴(kuò)建工業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供新的實(shí)現(xiàn)途徑。5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)包括感知層、傳輸層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、安全與運(yùn)維層。5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)總體架5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)采用融合組網(wǎng)架構(gòu)，整體架構(gòu)由接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)和應(yīng)用層構(gòu)成，應(yīng)滿足工業(yè)件、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)以及服務(wù)質(zhì)量保障機(jī)制等關(guān)鍵內(nèi)容，應(yīng)符合下列要a)接入網(wǎng)：主要由5G基站（gNodeB）組成，實(shí)現(xiàn)工業(yè)終端的無線接入。b)傳輸網(wǎng)：負(fù)責(zé)各網(wǎng)絡(luò)功能單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，保障數(shù)據(jù)的高可靠、低時(shí)延傳送。c)核心網(wǎng)：提供會(huì)話管理、用戶面控制、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與網(wǎng)絡(luò)控制。d)應(yīng)用層：承載工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯處理，并提供端到端服務(wù)質(zhì)量保障能力。根據(jù)業(yè)務(wù)需求、部署場(chǎng)景及資源可用性，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)模式可劃分為以a)基于公網(wǎng)切片的5G虛擬專網(wǎng)：該模式通過在運(yùn)營商公網(wǎng)中劃分邏輯獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片，為企業(yè)用實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)間的邏輯隔離，滿足多業(yè)務(wù)并發(fā)運(yùn)行3c)5G獨(dú)立專網(wǎng)：該模式構(gòu)建與公網(wǎng)物理與邏輯完全隔離的企業(yè)自有5G專網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)資源獨(dú)占，具備5.4關(guān)鍵網(wǎng)元——高帶寬：支持高數(shù)據(jù)速率，滿足工業(yè)應(yīng)——低延遲：提供低延遲通信，適用于實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控。5.4.2核心網(wǎng)（CoreNetwo性。其中，AMF（接入與移動(dòng)管理功能）負(fù)責(zé)接入管理、用戶認(rèn)證和移動(dòng)性管理a)數(shù)據(jù)傳輸：確保數(shù)據(jù)在用戶設(shè)備和b)控制管理：實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證、會(huì)話管理和移動(dòng)性管理，確5.5服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障1)優(yōu)先級(jí)管理：通過設(shè)置不同的數(shù)據(jù)流優(yōu)先級(jí)，確2)帶寬保障：為不同應(yīng)用分配必要的帶寬，確保在高流量情況下滿足服務(wù)需求；3)流量控制：采用流量整形和流量監(jiān)管技術(shù)，防止網(wǎng)絡(luò)擁塞，保障網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定1)差分服務(wù)（DiffServ）：在網(wǎng)絡(luò)中引入服務(wù)質(zhì)2)綜合服務(wù)（IntServ）：通過資源5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與實(shí)施方案，旨在通過科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，合理的基站和核心網(wǎng)配置，以及高效的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署，確保5G網(wǎng)絡(luò)在工傳輸網(wǎng)配置、核心網(wǎng)配置和邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的前置關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定了網(wǎng)絡(luò)架結(jié)合實(shí)際工業(yè)場(chǎng)景、業(yè)務(wù)模型和技術(shù)條件，制定可落地的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)4——提高網(wǎng)絡(luò)部署效率，降低建設(shè)與運(yùn)營成本；——支持未來業(yè)務(wù)演進(jìn)和技術(shù)升級(jí)的可擴(kuò)展性與靈活性。a)需求調(diào)研與業(yè)務(wù)建模：深入了解工業(yè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)使用場(chǎng)景、業(yè)務(wù)流程、應(yīng)用需求與關(guān)鍵性能b)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)：基于調(diào)研結(jié)果設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ń尤雽?、傳輸層、核心層及邊緣?jì)算節(jié)點(diǎn)c)能力評(píng)估與容量規(guī)劃：結(jié)合業(yè)務(wù)類型和并發(fā)規(guī)模，估算無線容量、傳輸帶寬、連接數(shù)、計(jì)算d)站址規(guī)劃與頻譜設(shè)計(jì)：確定基站選址、部署密度、覆蓋范圍及所需頻段；f)部署方案制定與實(shí)施計(jì)劃：明確施工流程、階段目標(biāo)、資源調(diào)配及進(jìn)度安排。j)支持未來業(yè)務(wù)演進(jìn)和技術(shù)升級(jí)的可擴(kuò)展性b)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)配置：依據(jù)工業(yè)業(yè)務(wù)類別（如遠(yuǎn)程控制、機(jī)器視覺、預(yù)測(cè)性維護(hù)等）分配不同的網(wǎng)），c)網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計(jì)：為關(guān)鍵工業(yè)業(yè)務(wù)（如URLLC、eMBB、mMTC）預(yù)設(shè)獨(dú)立d)高可靠性與冗余設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)階段規(guī)劃鏈路冗余、節(jié)點(diǎn)熱備份及網(wǎng)絡(luò)自愈能力，確保在關(guān)鍵f)可維護(hù)性與可監(jiān)控性：設(shè)計(jì)階段應(yīng)嵌入運(yùn)維需求，規(guī)劃可視化監(jiān)控、性能告警、遠(yuǎn)程診斷等6.3無線接入網(wǎng)配置無線接入網(wǎng)（RAN）是5G網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，負(fù)責(zé)連接用戶終端和核心網(wǎng)，應(yīng)具備提供無線通信接入的功能。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下，RAN的配置與優(yōu)化應(yīng)具備高可靠性、低時(shí)延和大帶寬，滿足——高可用性與冗余設(shè)計(jì)，確保工業(yè)應(yīng)用中的無縫連接；——支持高速移動(dòng)終端的無縫切換與漫游功能；5需求。應(yīng)支持利用NR（NewRadio）技術(shù)，6.4傳輸網(wǎng)配置輸數(shù)據(jù)流，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中低時(shí)延、大帶寬以及高可靠性的需——支持高吞吐量、大帶寬的工業(yè)級(jí)傳輸要求；6.4.2.2冗余設(shè)計(jì)與高可用性：為保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性與可靠性，傳輸網(wǎng)的冗余設(shè)計(jì)至關(guān)重要。應(yīng)采用環(huán)網(wǎng)、分布式傳輸與備份鏈路等方6.5核心網(wǎng)配置——支持大規(guī)模切片管理，靈活分配網(wǎng)絡(luò)資源。6.5.2.1網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV核心網(wǎng)應(yīng)支持虛擬化技術(shù)，以便于在不同的工業(yè)應(yīng)用中和靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)功能。例如，使用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）技術(shù)實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)的靈活配置，以應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)變6應(yīng)用中，涉及到大量的工業(yè)數(shù)據(jù)，核心網(wǎng)應(yīng)能有效防止數(shù)據(jù)泄露、網(wǎng)絡(luò)攻擊和服務(wù)中斷。會(huì)話管理、數(shù)據(jù)路由和流量控制等功能應(yīng)具備高效性與實(shí)時(shí)6.6邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署低延遲、節(jié)省帶寬、增強(qiáng)隱私等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)符合下列a)降低延遲：將計(jì)算資源部署在接近用戶的位置，減少b)節(jié)省帶寬：在邊緣處理大量數(shù)據(jù)，減少傳輸至核c)增強(qiáng)隱私：數(shù)據(jù)在本地處理，減少傳輸過程中的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)?！邆鋸?qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，以支持復(fù)雜的工業(yè)計(jì)算任務(wù)；——與核心網(wǎng)、接入網(wǎng)緊密集成，確保邊緣數(shù)據(jù)與中心數(shù)6.6.2.2計(jì)算與存儲(chǔ)能力：邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備強(qiáng)大的計(jì)算與存儲(chǔ)能力，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的大數(shù)據(jù)6.6.2.3與核心網(wǎng)協(xié)同：邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)與核心網(wǎng)應(yīng)高效協(xié)同，共同提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。數(shù)據(jù)處理應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)性要求選擇是在邊緣節(jié)點(diǎn)處理還是上傳至核心網(wǎng)處理，形6.6.2.4數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)：邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)應(yīng)確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)，特別是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)方案，旨在通過合理的無線、傳輸、核心網(wǎng)等技術(shù)設(shè)計(jì)，確保5G網(wǎng)絡(luò)在工無線接入網(wǎng)（RAN）應(yīng)能采用的新一代5G無線技術(shù)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供超高速、低時(shí)延——提供低時(shí)延和高數(shù)據(jù)速率，以滿足工業(yè)自動(dòng)化、77.2.3.2MassiveMIMO（大規(guī)模天線陣列）技術(shù)：應(yīng)能通過使用更多的天線單元提升無線鏈路的容量和覆蓋能力。在工業(yè)場(chǎng)景中，多個(gè)MIMO天線單元的部署應(yīng)能寬。這一技術(shù)特別適合數(shù)據(jù)傳輸密集型的工業(yè)應(yīng)用，例如大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳7.3核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)核心網(wǎng)是5G網(wǎng)絡(luò)的中樞，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)路由、安全控制等關(guān)鍵任務(wù)。核心網(wǎng)技術(shù)在5G+——強(qiáng)大的安全性和隔離性，防止工業(yè)數(shù)據(jù)泄露和攻擊；——支持多業(yè)務(wù)、多切片的高效管理和調(diào)度，保障各類工業(yè)應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行。7.3.3.2分布式核心網(wǎng)架構(gòu)：為了提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和低時(shí)延性能，核心網(wǎng)應(yīng)采用分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)。核心網(wǎng)的分布式部署應(yīng)能降低單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，并通過局部處理減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)7.3.3.4數(shù)據(jù)路由與負(fù)載均衡：核心網(wǎng)應(yīng)支持高效的數(shù)據(jù)路由和負(fù)載均衡，確保數(shù)據(jù)流的快速傳輸并7,4物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于連接和管理大量傳感器、控制器、機(jī)器設(shè)備等智能終端。5G——支持海量設(shè)備的高效接入和管理；——提供低功耗、長時(shí)效的設(shè)備連接能力，確保大規(guī)模設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；億的設(shè)備，滿足工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備數(shù)量龐大、連接頻繁8a)切片類型：根據(jù)應(yīng)用需求，切片分為增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eb)資源分配：為每個(gè)切片分配獨(dú)立的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，確保各切片之——提供高效的資源調(diào)度與監(jiān)控機(jī)制。7.5.3.1切片創(chuàng)建與管理：網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求創(chuàng)建多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，并為每個(gè)切片分配獨(dú)立7.5.3.2切片調(diào)度與動(dòng)態(tài)調(diào)整：網(wǎng)絡(luò)切片管理平臺(tái)應(yīng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)切片的運(yùn)行狀況，根據(jù)業(yè)務(wù)需7.5.3.3切片間隔離與安全性：各個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片之間的隔離應(yīng)能有效保證工業(yè)應(yīng)用的安全性，防止網(wǎng)絡(luò)7.6超可靠低延時(shí)通信技術(shù)5G網(wǎng)絡(luò)中的超可靠低時(shí)延通信（URLLC——提供99.999%的網(wǎng)絡(luò)可靠性，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)不受影響；95G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維與管理，旨在通過全面的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、功能豐富的運(yùn)維管理平臺(tái)和有效的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略，確保5G網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的高效、穩(wěn)定和可8.2網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控性能監(jiān)控通過實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，確保網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行，應(yīng)符a)帶寬監(jiān)控：支持實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用情況，識(shí)別帶寬瓶頸，確保帶寬資源的合理分配；a)故障檢測(cè)：使用故障檢測(cè)工具，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和連接的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。b)報(bào)警機(jī)制：具備故障報(bào)警機(jī)制，一旦檢測(cè)到故障，立即觸發(fā)報(bào)警通知運(yùn)維人員進(jìn)行處理。c)日志記錄：能記錄故障發(fā)生的時(shí)間、位置、原因等信息8.3運(yùn)維管理平臺(tái)運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)提供豐富的管理功能，滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的各項(xiàng)需求，應(yīng)符合下列要求。c)故障處理：具備故障診斷和處理功能，支持故障自動(dòng)定位和運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)友好的用戶界面，提高運(yùn)維效率和用戶體驗(yàn)，應(yīng)符合下列要求。a)界面簡(jiǎn)潔：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔明了的用戶界面，減少操作復(fù)雜度，提高操作效率。b)信息可視化：支持通過圖表、儀表盤等可視化工具，直觀展示網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，應(yīng)符合下c)擁塞控制：具備擁塞控制策略，預(yù)防和緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。使用專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具，提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效率和效果，應(yīng)符合5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在不同維度下涵蓋帶寬、延遲、連接數(shù)、可靠性和可用5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備高帶寬傳輸能力，以支持工業(yè)場(chǎng)景中大規(guī)模數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)傳輸需求。例合業(yè)務(wù)場(chǎng)景定制，一般應(yīng)不低于100Mbps，關(guān)鍵場(chǎng)景可達(dá)Gbp5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求網(wǎng)絡(luò)延遲控制在極低水平，以保障實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)響應(yīng)。例如，遠(yuǎn)程操控、工業(yè)自動(dòng)化控制等對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延極為敏感。延遲標(biāo)準(zhǔn)宜為：普通工業(yè)數(shù)據(jù)通信：≤100m）：9.4連接數(shù)5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)支持大規(guī)模設(shè)備同時(shí)在線與數(shù)據(jù)交互，保障工業(yè)場(chǎng)景中海量終端設(shè)備的并發(fā)接入5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備極高的可靠性，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)連續(xù)運(yùn)行不中斷。推薦網(wǎng)絡(luò)可靠性目標(biāo)為10.1測(cè)試方法和工具測(cè)試）、Nagios（監(jiān)控）等，進(jìn)行全面的10.2評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)定合理的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)可參考GB/T41870和GB/T23031.1。10.3帶寬評(píng)估方法——使用網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)試工具（如iPerf、Spe——測(cè)試應(yīng)在多個(gè)時(shí)間段（高峰/非高峰時(shí)段）及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，采集平均值與最大/最小10.4時(shí)延評(píng)估方法——5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求網(wǎng)絡(luò)延遲控制在極低水平，以保障實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)響——普通工業(yè)數(shù)據(jù)通信：≤100ms；10.5連接數(shù)評(píng)估方法——利用負(fù)載測(cè)試工具（如ApacheJMeter、LoadRunner、Locust等）模擬大規(guī)模設(shè)備并發(fā)接——分析連接建立成功率、連接維持時(shí)間、連接掉線率等關(guān)鍵指標(biāo)；——測(cè)試過程中監(jiān)測(cè)接入點(diǎn)設(shè)備（如基站、接入網(wǎng)關(guān)）的資源使用情況（CPU、內(nèi)存——結(jié)合工業(yè)終端協(xié)議（如MQTT、CoAP、Modb——監(jiān)控以下核心指標(biāo)：平均無故障時(shí)間（MT）；——使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)（如Zabbix、PRTG、SolarWinds）采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與故障日志；——建議建立網(wǎng)絡(luò)故障事件數(shù)據(jù)庫，分析故障類型、頻次與根因，評(píng)估整體網(wǎng)絡(luò)可靠性水平；——針對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)路徑，開展冗余鏈路11.1概述5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全要求與機(jī)制，旨在通過全面的安全架構(gòu)設(shè)計(jì)、訪問控制與認(rèn)證機(jī)制以及數(shù)b)使用PKI（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）等b)VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）：支持通過VPN技術(shù)，為遠(yuǎn)程訪問提11.3用戶訪問安全用戶認(rèn)證機(jī)制通過多因素認(rèn)證技術(shù)，確保用戶身份的合法性，應(yīng)符合a)多因素認(rèn)證（MFA）：支持結(jié)合密碼、短信驗(yàn)證碼、指紋、人臉識(shí)別