1.1 引言/導(dǎo)讀

江蘇亨通光電股份有限公司成立于 1993 年，于2003年8月在上海證券交易所掛牌上市（SH.600487）,總部位于中國(guó)蘇州, 全國(guó)布局13個(gè)省市，擁有海外10大產(chǎn)業(yè)研發(fā)基地，在俄羅斯、中東、南非、南美、東南亞等30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)立營(yíng)銷和技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，業(yè)務(wù)范圍覆蓋150個(gè)國(guó)家和地區(qū)。亨通光電擁有完整的光電線纜產(chǎn)業(yè)群：自主產(chǎn)權(quán)的“光棒-光纖-光纜”光通信產(chǎn)業(yè)鏈及全系列“FTTX”的ODN研發(fā)與制造，引領(lǐng)光網(wǎng)城市的全系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)群；海底光電復(fù)合纜及海底光纜、海底超高壓電力纜、全系列的電力電纜產(chǎn)業(yè)群；機(jī)車、軌道交通、海洋工程、新能源等領(lǐng)域用電氣裝備電纜產(chǎn)業(yè)群等。此外，在2019年中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)中，亨通排名第187位，在中國(guó)民營(yíng)企業(yè)500強(qiáng)排名更是達(dá)到了54位。

對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)園區(qū)進(jìn)行智能化改造，網(wǎng)絡(luò)部署是基礎(chǔ)，無線網(wǎng)絡(luò)的部署相對(duì)于有線光纖光纜的部署是最經(jīng)濟(jì)有效的手段， 5G技術(shù)較好的契合了工業(yè)應(yīng)用對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)的需求，工業(yè)企業(yè)引入5G網(wǎng)絡(luò)部署是未來發(fā)展的必然方向。亨通光電“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”智慧園區(qū)通過鋪設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并有效結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè)，開展“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”融合創(chuàng)新應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)制造業(yè)企業(yè)的建設(shè)及應(yīng)用的普及，樹立示范、試點(diǎn)的標(biāo)桿。

此次項(xiàng)目的業(yè)務(wù)創(chuàng)新性：

（1）率先在通信線纜行業(yè)建設(shè)“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”智慧園區(qū)

亨通光電率先建立通信線纜行業(yè)基于“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”智慧園區(qū)。通過5G技術(shù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的融合應(yīng)用，利用5G的高速率、低延時(shí)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通信產(chǎn)業(yè)鏈的上下游整合，積累大量的APP、機(jī)理模型、微服務(wù)等。通過5G網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算及人工智能等技術(shù)的融合應(yīng)用，能夠整合亨通光纖園區(qū)內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)車間、運(yùn)行模塊的資源，提升企業(yè)安防級(jí)別及其他園區(qū)內(nèi)公共服務(wù)，打造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及可復(fù)制的智慧園區(qū)。

（2）自研3款5G工業(yè)終端

自主研發(fā)了三款工業(yè)級(jí)5G智能網(wǎng)關(guān)：5G低速智能網(wǎng)關(guān)、5G高速智能網(wǎng)關(guān)以及5G智慧型智能網(wǎng)關(guān)。

5G低速工業(yè)互聯(lián)智能網(wǎng)關(guān)是專為取代LTE智能網(wǎng)關(guān)而研發(fā)。主要用于平時(shí)數(shù)據(jù)量不大，實(shí)時(shí)性要求也不高。但是在出現(xiàn)緊急情況時(shí)能夠滿足一段時(shí)間內(nèi)大數(shù)據(jù)量的傳輸要求。

5G高速工業(yè)互聯(lián)智能網(wǎng)關(guān)主要為傳輸數(shù)據(jù)量大，延時(shí)要求高場(chǎng)景而開發(fā)。5G高速工業(yè)互聯(lián)智能網(wǎng)關(guān)具有Wi-Fi6接口、以太網(wǎng)接口、語音接口并具有5G上聯(lián)和10GPON上聯(lián)功能的綜合性網(wǎng)關(guān)。為智能工廠提供高達(dá)10G以上的高速數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)Wi-Fi6為企業(yè)局域網(wǎng)高速互通提供技術(shù)保障。Wi-Fi Mesh功能為智能工廠采用靈活的無線組網(wǎng)提供了可能。另外5G和10GPON主備份鏈路設(shè)計(jì)為智能工廠上行鏈路保持通暢提供了保障。

5G智慧型工業(yè)互聯(lián)智能網(wǎng)關(guān)是專為人工智能機(jī)器人設(shè)計(jì)的專業(yè)性網(wǎng)關(guān)。5G物聯(lián)網(wǎng)型網(wǎng)關(guān)具有雙CPU，擁有豐富的物聯(lián)網(wǎng)接口。不僅具有網(wǎng)關(guān)AP的功能，而且能給智能設(shè)備提供相應(yīng)的語音輸入、測(cè)距、定位等輔助性功能。另外強(qiáng)大的FPGA處理能力還能給智能設(shè)備提供前端決策能力。

（3）5G超低時(shí)延PLC控制應(yīng)用實(shí)現(xiàn)5G工業(yè)典型應(yīng)用場(chǎng)景的落地實(shí)施

在5G+工業(yè)安防、5G+移動(dòng)生產(chǎn)管理、5G+智慧協(xié)同、5G+工廠數(shù)據(jù)集成、5G+物資、車輛定位、調(diào)度、5G+能耗管理、5G+智慧倉(cāng)儲(chǔ)物流、智能桁架、機(jī)器人等方面打造典型應(yīng)用場(chǎng)景，覆蓋核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)，相關(guān)典型應(yīng)用具備可復(fù)制可推廣條件。   

1.2 關(guān)鍵詞

5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G超低延時(shí)，PLC控制

1.3 測(cè)試床項(xiàng)目承接主體

1.3.1 發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式

江蘇亨通光電股份有限公司  軒傳吳 15722617890

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司蘇州分公司 盛忠 13912720901

1.3.2 合作公司

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司蘇州分公司

1.4 測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)

重點(diǎn)驗(yàn)證5G網(wǎng)絡(luò)中低時(shí)延低抖動(dòng)在工廠生產(chǎn)實(shí)際PLC控制應(yīng)用。為滿足工廠柔性化生產(chǎn)需求，往往需根據(jù)生產(chǎn)訂單量、訂單產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，自由調(diào)整產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量、產(chǎn)線設(shè)備位置及整線產(chǎn)線內(nèi)部各部件，各部件作為獨(dú)立終端接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行設(shè)備集中傳控，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延提出了很高的要求。其他移動(dòng)類設(shè)備，如智能倉(cāng)儲(chǔ)傳輸、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械臂等根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和移動(dòng)速度，也同樣需要網(wǎng)絡(luò)滿足超低時(shí)延傳輸。傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)掃描時(shí)間約10ms左右，因此整體網(wǎng)絡(luò)時(shí)延如果能達(dá)到10ms，就能大規(guī)模應(yīng)用在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，使5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)更廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造。

本測(cè)試床項(xiàng)目目標(biāo)是在實(shí)際工廠生產(chǎn)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)生產(chǎn)設(shè)備5G控制、智能桁架5G控制等實(shí)際5G工業(yè)應(yīng)用中PLC通過5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)延達(dá)到10ms級(jí)，波動(dòng)小于3ms的確定性網(wǎng)絡(luò)。

1.5 測(cè)試床方案架構(gòu)

1.5.1 測(cè)試床應(yīng)用場(chǎng)景

1．靈活組網(wǎng)

一方面可以解決目前車間改造過程中布線不方便或者無法布線的困難；另一方面，也可以替代現(xiàn)有的WiFi等無線或有線連接方式，簡(jiǎn)化傳輸環(huán)境。

2．智能化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)

實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)5G工業(yè)互聯(lián)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景、5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋和移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）等能力，在5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基礎(chǔ)上，通過平臺(tái)搭建、終端硬件敷設(shè)、應(yīng)用開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)廠區(qū)安防智能化、生產(chǎn)過程協(xié)同制造、表面缺陷實(shí)時(shí)分析、生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)集中控制、車輛物資調(diào)度、能耗智能管理、立庫(kù)平臺(tái)化調(diào)用。通過5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)客戶需求從大規(guī)模制造向小批量、多品種的個(gè)性化需求轉(zhuǎn)型。

1.5.2 測(cè)試床架構(gòu)

測(cè)試床遵循 AII 總體架構(gòu)進(jìn)行搭建，重點(diǎn)測(cè)試 5G低時(shí)延低抖動(dòng)在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)PLC控制應(yīng)用

1.5.3 測(cè)試床方案

主要涵蓋5G+協(xié)同制造、智能制造，并在產(chǎn)品保障體系的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)集成，在5G低時(shí)延低抖動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上構(gòu)建工廠智能制造與5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的集成應(yīng)用整體解決方案。如下圖1所示為生產(chǎn)制造工廠框圖，圖2為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。

圖：生產(chǎn)制造工廠框圖

圖：網(wǎng)絡(luò)部署方案

1．無線部署方案：

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：為了支持增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、超高可靠與低延遲（uRLLC）、大規(guī)模機(jī)器類通信（mMTC）等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)引入NR新空口和新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以提升峰速率、延時(shí)、容量等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，并具備更大的組網(wǎng)靈活性和可擴(kuò)展性，以滿足多樣化的業(yè)務(wù)需求。如下圖所示。

5G無線接入網(wǎng)（NG-RAN）由多個(gè)5G基站（gNB）組成。gNB箱UE提供NR空口協(xié)議的終結(jié)，并通過NG接口連接到AMF/UPF等5G核心網(wǎng)（5GC）網(wǎng)元，gNB之間通過Xn接口實(shí)現(xiàn)相互連接。

圖：無線部署方案

5G基站通過OTN/PTN本地網(wǎng)接入地市PTN，通過省干專線接入南京數(shù)據(jù)中心PTN，各個(gè)廠家核心網(wǎng)統(tǒng)一建設(shè)在南京數(shù)據(jù)中心，包含SA和NSA。如下圖4所示。

圖：5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2. 傳輸部署方案：基于SPN的傳輸方案

搭建端到端SPN目標(biāo)網(wǎng)，5G站接入SPN設(shè)備，通過接入、普通匯聚、骨干匯聚到蘇州園區(qū)核心；

N2接口（基站到AMF）路徑：基站——城域SPN——IP承載網(wǎng)——南京大區(qū)5GC核心網(wǎng)，端到端L3網(wǎng)絡(luò)，不同網(wǎng)絡(luò)間采用物理口字型雙歸對(duì)接；

N3接口（基站到UPF）路徑：基站——SPN（就近接入）——智慧園區(qū) MEC（UPF），廠區(qū)A流量就近轉(zhuǎn)發(fā)，廠區(qū)B流量繞行至普通匯聚節(jié)點(diǎn)再到MEC；

N4&OM接口（UPF到SMF）路徑：MEC（UPF）——城域SPN——IP承載網(wǎng)——南京大區(qū)5GC核心網(wǎng)，端到端L3網(wǎng)絡(luò)，不同網(wǎng)絡(luò)間采用物理口字型雙歸對(duì)接；

N6接口（UPF到智慧園區(qū)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心）路徑：MEC（UPF）——網(wǎng)絡(luò)直連；

UPF部署在智慧園區(qū)機(jī)房，用戶訪問自身服務(wù)器流量（N3&N6）全部在內(nèi)部完成，符合信息安全需求，業(yè)務(wù)路徑時(shí)延最小；端到端全部為SPN設(shè)備，可采用獨(dú)立轉(zhuǎn)發(fā)分片，同現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)隔離，設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延最小；蘇州到南京N4通過落地設(shè)備，由IP承載網(wǎng)傳送至5GC機(jī)房。如下圖所示。

圖：基于SPN的傳輸方案

3．核心網(wǎng)部署方案

企業(yè)用戶通過園區(qū)基站接入：普通企業(yè)用戶可訪問園區(qū)專網(wǎng)和Internet外部網(wǎng)絡(luò)；特殊終端如巡檢設(shè)備或攝像頭可設(shè)置僅可訪問園區(qū)專網(wǎng)；企業(yè)用戶移動(dòng)到非園區(qū)區(qū)域：不可訪問園區(qū)專網(wǎng)業(yè)務(wù)，可正常訪問Internet外部網(wǎng)絡(luò)。如下圖所示：

圖：核心網(wǎng)部署方案

4．工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)5G車間覆蓋

基于亨通承建接入的宏站5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，采用中國(guó)移動(dòng)ipSite組網(wǎng)，進(jìn)行私有化部署。采用MEC共享部署模式，應(yīng)用數(shù)據(jù)不落地原則，優(yōu)先在工業(yè)控制系統(tǒng)中落地實(shí)施，室內(nèi)采用pRRU、RHUB、BBU進(jìn)行5G組網(wǎng)。采用工業(yè)級(jí)5G 網(wǎng)關(guān)，部署于車間工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)匯聚交換機(jī)后端，對(duì)5G信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使車間工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以連入5G網(wǎng)絡(luò)。5G宏站采用中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)。

圖：工廠網(wǎng)絡(luò)融合部署方案

基于以上5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及技術(shù)可行性驗(yàn)證基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)以下具體功能：

1．5G移動(dòng)生產(chǎn)

建立5G及毫米波通信傳輸為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，將生產(chǎn)車間所有可移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備接入5G網(wǎng)絡(luò)，利用5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延的特性，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)傳控。滿足公司柔性化生產(chǎn)需求，根據(jù)生產(chǎn)訂單量、訂單產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，自由調(diào)整產(chǎn)線設(shè)備數(shù)量、產(chǎn)線設(shè)備位置及產(chǎn)線設(shè)備功能，同時(shí)保證生產(chǎn)實(shí)時(shí)、可靠正常運(yùn)行，提升了企業(yè)設(shè)備利用率及生產(chǎn)效率。

2．基于5G網(wǎng)絡(luò)的工廠集中控制分析系統(tǒng)

基于5G構(gòu)建工業(yè)邊緣側(cè)網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)連接生產(chǎn)產(chǎn)線整線主控PLC，利用5G 低時(shí)延、高可靠等特性保障工廠生產(chǎn)過程所有生產(chǎn)線開完工、升降速等傳控指令下達(dá)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)整線的集中化智能管理。

3．基于5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備部件柔性化調(diào)度

光纜生產(chǎn)整線通常由多個(gè)設(shè)備部件構(gòu)成，設(shè)備部件按功能劃分通常具有獨(dú)立PLC，如成纜工序的絞臺(tái)、扎紗機(jī)，護(hù)套工序的收線裝置、放線裝置、儲(chǔ)線裝置。實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)能、產(chǎn)品技術(shù)要求、廠區(qū)空間調(diào)整的需要，工廠產(chǎn)線內(nèi)部控制部件也需要靈活部署和移動(dòng)調(diào)整。通過將產(chǎn)線內(nèi)部控制設(shè)備部件連入5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線內(nèi)部設(shè)備部件的靈活部署和可靠性控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能工廠的柔性化生產(chǎn)。

4．5G+智慧倉(cāng)儲(chǔ)物流、智能桁架

5G通信網(wǎng)絡(luò)作為智慧倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械臂、智能桁架傳控?cái)?shù)據(jù)通道，是智慧倉(cāng)儲(chǔ)、傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)、快速運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。通過工廠實(shí)際智能倉(cāng)儲(chǔ)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用需求與5G網(wǎng)絡(luò)深度融合，5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延低抖動(dòng)確定性網(wǎng)絡(luò)的研究和技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的高速倉(cāng)儲(chǔ)物流傳輸與傳控。

1.5.4 方案重點(diǎn)技術(shù)

1. 采用MEC共享部署模式，應(yīng)用數(shù)據(jù)不落地原則，優(yōu)先在工業(yè)控制系統(tǒng)中落地實(shí)施。MEC部署至吳江本地中心機(jī)房并進(jìn)行冗余備份，與工廠工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三層核心相連，通過5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及智能網(wǎng)關(guān)相互配合，降低時(shí)延，提升網(wǎng)絡(luò)確定性

2．采用自研5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)，支持IPsec、OpenVPN 、L2tp等常規(guī)VPN組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸，采用自主開發(fā)的私網(wǎng)穿透協(xié)議，在不改變?cè)械木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)情況下，對(duì)5G網(wǎng)關(guān)下掛的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)，即插即用，并且轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)均走硬件加速通道，保證極低的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。

3．應(yīng)用的5G網(wǎng)關(guān)采用OFDMA技術(shù)，允許路由器僅用一次傳輸就可以為多個(gè)終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)  （可支持8臺(tái)終端設(shè)備），而傳統(tǒng)路由器則需要先后輪流多次傳輸才可完成多終端設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。OFDMA使得多設(shè)備同時(shí)工作的傳輸效率顯著提高，延遲明顯降低。

1.5.5 方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進(jìn)性

該項(xiàng)目采用合作自研5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)，支持IPsec、OpenVPN 、L2tp等常規(guī)VPN組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全傳輸，采用自主開發(fā)的私網(wǎng)穿透協(xié)議，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)與工廠工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)無縫融合，避免企業(yè)應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模改造本地工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的痛點(diǎn)。

該項(xiàng)目采用邊緣計(jì)算MEC下沉方案，5G核心網(wǎng)絡(luò)通過專線接入園區(qū)中心機(jī)房， MEC下沉部署至本地中心機(jī)房并進(jìn)行冗余備份，通過自研5G網(wǎng)關(guān)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證及協(xié)議優(yōu)化，并應(yīng)用于工廠實(shí)際移動(dòng)集中數(shù)采控制、智能桁架傳控等實(shí)際場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)5G無線網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中的低時(shí)延高確定性，真正解決工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)設(shè)備傳控?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳輸問題。

1.5.6 方案安全風(fēng)險(xiǎn)控制

? 防火墻框式轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延低于80us，盒式低于15us，不影響業(yè)務(wù)時(shí)延；

? MEC所有安全設(shè)備均被省中心云HiSec平臺(tái)管理，HiSec提供統(tǒng)一安全策略管理配置；

? MEC防火墻上送安全事件和關(guān)鍵流量到HiSec平臺(tái)進(jìn)行主動(dòng)的威脅檢測(cè)；

? MEC和5GC部署雙機(jī)熱備的防火墻，提供信令流量和OAM流量白名單訪問控制，確保5GC和MEC之間只有合法流量通過；

? MEC和企業(yè)私網(wǎng)之間部署防防火墻，提供NAT和基于應(yīng)用和用戶的精細(xì)化訪問控制側(cè)，保護(hù)MEC和企業(yè)業(yè)務(wù)安全；

? MEC部署AntiDDoS和IPS 提供本地應(yīng)用和數(shù)據(jù)保護(hù)能力；

? 雙機(jī)熱備提供會(huì)話級(jí)別實(shí)施備份，提升整個(gè)系統(tǒng)可靠性和帶寬利用率。如下圖所示

圖：網(wǎng)絡(luò)安全部署方案

1.6 測(cè)試床實(shí)施部署

1.6.1 測(cè)試床實(shí)施規(guī)劃

2021.1-2021.3     5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G網(wǎng)絡(luò)宏站建設(shè)

2021.3-2021.6     5G室分部署，完成5G與工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接性測(cè)試

2021.6-2021.10  5G網(wǎng)關(guān)自研私網(wǎng)穿透協(xié)議可行性驗(yàn)證，5G網(wǎng)關(guān)兼容PLC終端配合，驗(yàn)證技術(shù)可行性。

2021.11-2021.12   工廠5G智能應(yīng)用實(shí)施，進(jìn)行第二階段測(cè)試及驗(yàn)證。

1.6.2 測(cè)試床實(shí)施的技術(shù)支撐及保障措施

5G 核心網(wǎng)基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV（Network Function Virtualisation）技術(shù)，使其天然具備了靈活多樣的隔離能力。

首先，核心網(wǎng)5GC 包含若干網(wǎng)絡(luò)功能，整體上可按需選擇不同隔離策略。包括：全共享，即所有業(yè)務(wù)共享所有網(wǎng)絡(luò)功能，僅通過切片進(jìn)行隔離；部分共享，即部分網(wǎng)絡(luò)功能基于共享隔離，部分網(wǎng)絡(luò)功能（如網(wǎng)關(guān)）獨(dú)立建設(shè)；以及全部網(wǎng)元獨(dú)立建設(shè)，不共享任何資源。

針對(duì)單個(gè)網(wǎng)元內(nèi)不同業(yè)務(wù)的隔離，可以采取不同的主機(jī)組隔離，也可以共享主機(jī)組而采用虛擬資源以及服務(wù)隔離。前者隔離度高，但是硬件相對(duì)專用，成本高。后者采用在VNF（Virtualised Network Function 虛擬網(wǎng)絡(luò)功能）內(nèi)部邏輯隔離，資源使用效率提升。

移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)虛擬隔離技術(shù)，采用VPN（Virtual Private Network 虛擬專用網(wǎng)）+QoS 實(shí)現(xiàn)多個(gè)業(yè)務(wù)在一個(gè)物理基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的相互隔離。硬隔離一般采用FlexE（Flexible Ethernet）/MTN（Metro Transport Network 城域傳送網(wǎng)）接口隔離或MTN 交叉隔離兩種技術(shù)。FlexE/MTN 接口隔離通過時(shí)隙調(diào)度技術(shù)，將物理端口劃分為多個(gè)隔離的剛性管道。即使在重載硬塞下的調(diào)度，也會(huì)有更穩(wěn)定的時(shí)延。

OFDMA技術(shù)是相對(duì)于傳統(tǒng)路由器較為明顯的區(qū)別之一，它允許路由器僅用一次傳輸就可以為多個(gè)終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)（多大8臺(tái)終端設(shè)備），而傳統(tǒng)路由器則需要先后輪流多次傳輸才可完成多終端設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。OFDMA使得多設(shè)備同時(shí)工作的傳輸效率顯著提高，延遲明顯降低。

1.6.3 測(cè)試床實(shí)施的自主可控性

本測(cè)試床基于江蘇亨通光電股份有限公司良好的工控網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，聯(lián)合中國(guó)移動(dòng)共同承建5G網(wǎng)絡(luò)。該測(cè)試床由江蘇亨通光電股份有限公司和中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司蘇州分公司設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)，自主可控。

1.7 測(cè)試床預(yù)期成果

1.7.1 測(cè)試床的預(yù)期可量化實(shí)施結(jié)果

1. 在實(shí)際工廠生產(chǎn)環(huán)境下， PLC控制系統(tǒng)掃描時(shí)間約10ms左右，因此預(yù)期目標(biāo)生產(chǎn)設(shè)備5G控制、智能桁架5G控制等實(shí)際5G工業(yè)應(yīng)用中PLC通過5G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)延達(dá)到10ms，波動(dòng)小于3ms的確定性網(wǎng)絡(luò)。

2．探索NSA模式下5G網(wǎng)絡(luò)確定性指標(biāo)，降低應(yīng)用部署成本，實(shí)現(xiàn)區(qū)別部署。

1.7.2 測(cè)試床的商業(yè)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)現(xiàn)5G智能傳控、自我優(yōu)化，打破有線傳輸?shù)南拗疲掷m(xù)改進(jìn)的高質(zhì)量智能制造新生態(tài)。有利于打造質(zhì)量領(lǐng)先的5G專網(wǎng)承載的“互聯(lián)網(wǎng)+”協(xié)同制造體系與面向出口產(chǎn)品的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的示范智慧園區(qū)。以亨通線纜產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)周期縮短30%，作業(yè)文件消除60%，產(chǎn)品質(zhì)量提升25%，數(shù)據(jù)錄入時(shí)間減少70%。單位面積產(chǎn)能增加 100%，人均產(chǎn)值提升 50%。

1.7.3 測(cè)試床的社會(huì)價(jià)值

圍繞高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，加快由智能工廠向智慧園區(qū)升級(jí)，建立5G及毫米波通信傳輸為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。①建立園區(qū)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施（IaaS、PaaS）、統(tǒng)一的服務(wù)管理（人員、環(huán)境、安全）；②建立園區(qū)級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（上下游企業(yè)）；③園區(qū)統(tǒng)一的安全態(tài)勢(shì)感知平臺(tái)（工控、辦公網(wǎng)、信息）。

結(jié)合線纜制造特點(diǎn)，以亨通光電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過導(dǎo)入5G及毫米波技術(shù)，將園區(qū)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、價(jià)值鏈數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)進(jìn)行互通串聯(lián)，形成一個(gè)完善的園區(qū)數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能分析、自我優(yōu)化，持續(xù)改進(jìn)的高質(zhì)量智能制造新生態(tài)。打造質(zhì)量領(lǐng)先的線纜出口智慧園區(qū)。

面對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)新任務(wù)，通過建設(shè)刻蝕設(shè)備協(xié)同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造以及運(yùn)維服務(wù)的工業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用信息技術(shù)帶動(dòng)工業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)管理方式的轉(zhuǎn)變，提高工業(yè)化效率和管理水平，謀求新型工業(yè)化的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，縮小與發(fā)達(dá)地區(qū)的信息化差距，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，變挑戰(zhàn)為機(jī)遇，走出一條綠色節(jié)能、科技智能的新型工業(yè)化之路，是推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合、建設(shè)工業(yè)企業(yè)信息化監(jiān)管平臺(tái)的意義所在。

1.7.4 測(cè)試床初步推廣應(yīng)用案例

案例1：借助5G新型基礎(chǔ)設(shè)施，聯(lián)合成立5G工程應(yīng)用研究中心，在亨通光電打造5G智能制造示范車間，共同推動(dòng)5G+先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。在亨通線纜產(chǎn)業(yè)園、亨通光通信產(chǎn)業(yè)園等實(shí)現(xiàn)5G+設(shè)備數(shù)采，利用5G工業(yè)級(jí)數(shù)采網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)設(shè)備、輔助設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)報(bào)警，并對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行分析，助力實(shí)現(xiàn)透明化生產(chǎn)。

案例2：通過5G智能工廠建設(shè)實(shí)驗(yàn)方案，利用5G、邊緣計(jì)算等新一代通信技術(shù)，為亨通光（七都）3號(hào)車間、8號(hào)車間進(jìn)行5G布局，實(shí)現(xiàn)車間物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)測(cè)、儀器聯(lián)網(wǎng)等5G應(yīng)用。搭建產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與分析管理。

案例3：在3號(hào)車間5G項(xiàng)目中，依托于5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)對(duì)裝備相關(guān)數(shù)據(jù)采集，打造數(shù)字化制造模型系統(tǒng)。通過對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的三維建模，可以對(duì)設(shè)備參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，評(píng)估設(shè)備健康狀況及產(chǎn)品質(zhì)量狀況，保證生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，比如對(duì)機(jī)器設(shè)備相關(guān)動(dòng)作前后溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行AI分析，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)和質(zhì)量隱患預(yù)測(cè)。

1.8 測(cè)試床成果驗(yàn)證

1.8.1 測(cè)試床成果驗(yàn)證計(jì)劃

2022.1    5G組網(wǎng)設(shè)備驗(yàn)證

2022.2    基于工廠應(yīng)用場(chǎng)景的5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延低抖動(dòng)性能驗(yàn)證

1.8.2 測(cè)試床成果驗(yàn)證方案

對(duì)pRRU、RHUB、BBU、5G網(wǎng)關(guān)等5G組網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試與驗(yàn)證。

實(shí)現(xiàn)5G智能倉(cāng)儲(chǔ)傳輸、智能智能桁架、5G+移動(dòng)生產(chǎn)管理、5G+智慧協(xié)同、5G+工廠數(shù)據(jù)集成、5G設(shè)備部件柔性化生產(chǎn)傳控等應(yīng)用場(chǎng)景，并在各大應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行5G低時(shí)延低抖動(dòng)確定性網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)與驗(yàn)證，要求達(dá)到10ms，波動(dòng)3ms。

1.9 與已存在AII測(cè)試床的關(guān)系

該測(cè)試床項(xiàng)目與之前已審批的測(cè)試床無任何關(guān)聯(lián)

1.10 測(cè)試床成果交付

1.10.1 測(cè)試床成果交付件

測(cè)試床的交付件包括：

1) 測(cè)試床項(xiàng)目計(jì)劃書

2) 測(cè)試床部署實(shí)施方案

3) 測(cè)試床結(jié)題報(bào)告

1.10.2 測(cè)試床可復(fù)制性

本測(cè)試床可直接復(fù)制用于通信線纜工業(yè)制造。結(jié)合線纜制造特點(diǎn)，以亨通光電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過導(dǎo)入5G及毫米波技術(shù)，將園區(qū)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、價(jià)值鏈數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)進(jìn)行互通串聯(lián)，形成一個(gè)完善的園區(qū)數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能分析、自我優(yōu)化，持續(xù)改進(jìn)的高質(zhì)量智能制造新生態(tài)。打造質(zhì)量領(lǐng)先的線纜出口智慧園區(qū)。

本測(cè)試床也可復(fù)用于大部分PLC控制系統(tǒng)無線應(yīng)用場(chǎng)景。面對(duì)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)新任務(wù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用信息技術(shù)帶動(dòng)工業(yè)化生產(chǎn)，促進(jìn)管理方式的轉(zhuǎn)變，提高工業(yè)化效率和管理水平，謀求新型工業(yè)化的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，變挑戰(zhàn)為機(jī)遇，走出一條綠色節(jié)能、科技智能的新型工業(yè)化之路，是推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合、建設(shè)工業(yè)企業(yè)信息化監(jiān)管平臺(tái)的意義所在。

1.10.3 測(cè)試床開放性

本測(cè)試床低時(shí)延低抖動(dòng)的確定性5G工業(yè)控制技術(shù)具有廣泛開放性，除用于亨通光電股份有限公司外，可用于需要PLC無線控制的大部分企業(yè)。

開放應(yīng)用1：借助5G新型基礎(chǔ)設(shè)施，在東方電氣集團(tuán)打造5G智能制造示范車間，共同推動(dòng)5G+先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。在東方汽輪機(jī)廠、東方風(fēng)機(jī)、東方研究院等實(shí)現(xiàn)5G+設(shè)備數(shù)采，利用5G工業(yè)級(jí)數(shù)采網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)獲取數(shù)控機(jī)床、焊接設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)可以及時(shí)報(bào)警，并對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行分析，助力實(shí)現(xiàn)透明化生產(chǎn)。

開放應(yīng)用2：通過5G智能工廠建設(shè)實(shí)驗(yàn)方案，利用5G、邊緣計(jì)算等新一代通信技術(shù)，為中國(guó)一重集團(tuán)核電車間進(jìn)行5G布局，實(shí)現(xiàn)車間物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)測(cè)、車床聯(lián)網(wǎng)等5G應(yīng)用。搭建盾構(gòu)施工信息化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備管理，生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)7*24h實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

開放應(yīng)用3：在上海中煙機(jī)械5G智慧工廠項(xiàng)目中，依托于5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)對(duì)煙機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，打造數(shù)字孿生系統(tǒng)。通過對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的三維建模，可以將設(shè)備通過虛擬化的手段展示，對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)生產(chǎn)動(dòng)作通過映射，仿真實(shí)時(shí)展示在數(shù)字孿生界面，管理人員可以遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備動(dòng)作、狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，評(píng)估設(shè)備健康狀況，保證生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，比如對(duì)機(jī)器設(shè)備相關(guān)動(dòng)作前后溫度、壓力、能量、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行AI分析，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)。

1.11 其他信息

1.11.1 測(cè)試床使用者

該測(cè)試床是亨通光電與中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合建設(shè)的基于5G確定性網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合應(yīng)用。第三方的企業(yè)與用戶如需參觀訪問該測(cè)試床，可向亨通光電提出書面申請(qǐng)，亨通光電將在保障工廠安全生產(chǎn)與不影響自身 業(yè)務(wù)的前提下，酌情接洽，開展訪問、交流事宜。

1.11.2 測(cè)試床知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明

該測(cè)試床由亨通光電、中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)，其過程中產(chǎn)生的開發(fā)成果及其知識(shí)產(chǎn)權(quán)，包括但不限于專利申請(qǐng)權(quán)、專利權(quán)、版權(quán)、商業(yè)秘密，均歸亨通光電和中國(guó)移動(dòng)所有。

1.11.3 測(cè)試床運(yùn)營(yíng)及訪問使用

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通過5G專網(wǎng)專線接入5G核心網(wǎng)，根據(jù)5G業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，室外部署宏站，室內(nèi)部署數(shù)字化室內(nèi)分布系統(tǒng)，支持多種的終端訪問接入，滿足接入終端包括工業(yè)控制邏輯單元、攝像頭、AGV、機(jī)械臂、工業(yè)機(jī)器人等場(chǎng)景終端接入及未來的接入擴(kuò)展需求。

1.11.4 測(cè)試床資金

資金預(yù)估1200萬元，其中亨通光電自投700萬元，移動(dòng)投入500萬元。

1.11.5 測(cè)試床時(shí)間軸

2021.1-2021.3     5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，5G網(wǎng)絡(luò)宏站建設(shè)

2021.3-2021.6     5G室分部署，完成5G與工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接性測(cè)試

2021.6-2021.10  5G網(wǎng)關(guān)自研私網(wǎng)穿透協(xié)議可行性驗(yàn)證，5G網(wǎng)關(guān)兼容PLC終端配合，驗(yàn)證技術(shù)可行性。

2021.11-2021.12   工廠5G智能應(yīng)用實(shí)施，進(jìn)行第二階段測(cè)試及驗(yàn)證。