工业互联网时代5G切片技术的应用研究

2021-12-24 12:46童群徐华军
消费电子 2021年10期
关键词:切片部署工业

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。

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