工业互联网时代5G切片技术的应用研究

童群　徐华军

现代科技的快速发展，为社会经济振兴提供了源源不断的动力，尤其是加速了工业互联网时代的到来。而5G切片技术的出现，将再次掀起工业变革的浪潮，特别是5G在时间上与中国制造2025高度重合，并且使现代工业领域逐步具备了网络化、智能化特征。因此，在工业互联网时代加强5G切片技术的落地，将大幅提升工业智能化管理与生产质量，依托低时延、大带宽等技术优势，突破网络化管理上的局限，并拓展云计算、大数据及人工智能的融合边界，达到技术的融合与创新的总体目标。

5G技术是通信技术的新一轮迭代，其拥有比4G通信更高的传输效率和更大的带宽优势，可以满足诸多工业领域的应用场景，为用户提供便捷快、系统化、快速化的管理支持。在万物互联、万物智能的时代理念下，工业领域对5G技术的应用极为迫切，而5G切片技术的提出，为两者之间的融合带来契机。在工业互联网时代通过5G切片技术的加持，可以大幅提升工业管理效益和生产效率，实现更加智能、便捷和高效的管理，依赖灵活组网优势保障工业生产和发展。

从技术层面而言，3GPP定义的网络切片为提供特定网络能力和网络特性的逻辑网络。其核心是通过接入网、核心网和传输网的结合，构建虚拟化的“专网”，利用各个网端之间的融合，打造出“无线网+传输网+核心网”的切片通路，实现对各个工业领域的自动化编排与配置。5G网络切片技术总体架构如图1所示：

如上图所示，（1）运营层。主要完成线上业务/网络切片订购，以及提供相关的切片服务功能。（2）管理层。主要以网络切片端与端管间的管理与编排，并且各端间切片性能监控告警及网管能力开放。（3）网络层。主要实现对物理/虚拟资源的集合，并在物理及逻辑上完成网络切片资源的隔离。

在工业互联网时代中应用5G切片技术，应当注重切片服务等级保障SLA（ServiclLevel Agreemen），其属于实践应用中的关键参数，同时也是切片服务商向切片用户提供服务的基础，包括接入用户数、速率、时延、安全性等指标。切片用户将依据SLA参数对网络切片实施具体设计，用以适应自身行业及企业的特征和需求，具体设计参数如表1所示.

（一）eMBB场景切片部署方案

在工业企业中的5G切片技术部署中，可以依托eMBB的应用场景，为其提供更大的带宽服务，使高清视频的实时监测，并为应急现场提供监控支持，这也要求设定10M级别的带宽。在组网中，需要分别面向人和物的切片，在面向人的2B切片时，需要AMF/UDM/PCF等与2C切片共享;在面向物的2B切片时，需要AMF/UDM/PCF等与2C切片分享。当工业企业对安全性要求较高时，可以以2B eMBB切片独立部署来实现。

（二）mMTC场景切片部署方案

在mMTC场景的部署中，主要针对海量连接及室内定位，如家庭监控、智能门禁、室内定位及穿戴设备等。其覆盖范围可以省为单位部署，大区部署由AMF/SMF/UPF实现。在实践过程中，海量连接主要用于物联网设备，以实现物联网数据及策略数据的统一管理。

（三）uRLLC场景切片部署方案

当工业企业具有超低延时需求时，可以应用uRLLC场景切片部署方案，其时延通常在1-10ms左右，如在机构远程控制、智能制造及设备保护系统等场景。在5G切片技术组网中，应当将UPF下沉至靠近终端侧，以连线DC端部署为主，如市县或工业园区等。若对安全性有较高要求时，可以选择独立部署AMF/PCF/UDM等网元。同时，uRLLC切片技术也可以协同其他场景切片技术协同应用，以适应企业低延时和高带宽的应用需求。

综上所述，随着工业互联网时代的变革，5G切片技术的应用也将日益广泛。为提升5G切片技术与工业企业间的适应性，必须要注重不同组网方式的应用，针对不同的应用场景进行选择和设置，全面发挥5G切片技术的应用优势，拓展工业互联网与5G切片技术的融合性，切实解决工业生产与发展中的问题，营造运营商与企业合作共赢局面。