5G工业基站，助力5G深入工业产线

        随着“5G+工业互联网”工作走向深入，5G网络对加快提升传统制造业效率、实施制造业数字化转型起着越来越大的作用。“5G+工业互联网”已成为助推工业向数字化、智能化、绿色化转型升级的重要力量。

        现阶段，5G已逐步从辅助生产的工业园区网方案向融入产线的工业现场网方案快速迈进。在5G与工业现场生产业务流程控制磨合匹配的过程中，很多行业头部客户提出了“生产产线控制室一律集中，离开现场”、PLC控制“剪辫子”的需求。上位机集中上移带来的数据不出车间、网络性能需要媲美有线网络，催生出了对5G网络的确定连接、可靠保障、网业协同、算网一体等多方面新要求。

        针对这些需求，中兴通讯提出了基于NodeEngine的工业基站解决方案。一方面，在传统基站网络连接的基础上，扩展提供确定连接能力增强保障，为5G深入工业产线OT（operational technology）域提供可能；另一方面，通过提供极简开通、灵活组网、集成云化PLC等能力，可以确保价值投资。

        5G工业基站针对工业产线PLC无线化、集中化要求，通过在传统基站上新增一块算力单板，打造云网业一体化基站，提供精准时钟同步、连接能力增强、确定时延保障、集中式云化PLC等功能（见图1）。

内生确定：提供“准时、准确”的数据传输服务

        所谓内生确定是指在工业基站与5G工业网关之间，提供“准时、准确”的数据传输服务。通过采用时钟同步（终端与网络）、精准门控（消除抖动）、双发去重（降低时延，增加可靠性）、PLC报文的优先级及调度时机编排（将不同优先级报文进行TSN优先级的映射）等技术，与5G空口增强技术融合而形成的特色方案。

可靠自治：提升数据传输可靠性

        工业现场5G组网方面，通过工业网关提供双模组连接，在工业网关与工业基站之间采用双频组网，启用双发选收FRER技术，使数据传输可靠性大幅提升。同时，工业基站还提供“孤站自治”能力，可以在基站与5GC核心网控制面断链情况下，保持已有业务的惯性运行。

网业协同：使能网络精准协同适配业务

        工业现场有PLC控制、AGV搬运、机器视觉、数据采集等各种业务场景，涉及的业务类型多、差异大，无线网络要实现业务的精细化保障，首先要了解业务对网络传输的要求。工业基站具备“精准识别”能力，通过引入AI算法，借助分析数据流，动态识别业务类型，从而自动匹配QoS模板要求。还可以进一步识别业务流的特征包，比如PLC业务的ST周期，视频业务流的I帧/P帧，以及包的大小、周期、达到时间等特性。然后将这些特性与空口调度技术结合，做精细化处理，使能网络去协同适配业务，以期达到精准协同效果。

算网一体：实现集中云化PLC，共享算力平台

        现有工业产线，传统物理PLC作为设备数据和IT网络信息处理等应用系统之间的桥梁，起到了关键的数据结构化和逻辑控制的作用。但也暴露出一些弊端：首先，不同厂商PLC之间协议不开放，软件定义的柔性制造所需的协同、扩展需要上升到应用系统，带来时延和业务可靠性问题。其次，不同厂商的私有现场总线不兼容，现场设备层与PLC紧耦合，推高了企业的运维运营成本。最后，企业数智化转型带来现场网络的智能化和大数据等新型业务需求，传统PLC作为专用设备，其算力难以支持视觉类数据处理业务，一般都要通过增加专用的工业计算机、服务器来解决，这进一步带来现场组网的复杂性。

        基于上述痛点，工业基站提供算网一体方案，基于通用硬件算力实现了PLC业务和机器视觉、数据分析等业务共享算力平台，PLC IO功能可延伸到工业网关，与工业基站的内生确定能力一起，把IT、OT网络归一化，实现现场网络的扁平化组网，利于现场设备的东西向协同和南北向交互，从而实现多业务融合协同。

        在“中国制造2025”及“5G+工业互联网”等政策、技术的双轮趋动下，OT、IT在现场网络领域融合化、归一化趋势日渐显现。中兴通讯南京滨江5G工厂，持续探索“5G工业现场网方案”在智能制造领域的应用落地。在QCell装配生产线，基于工业基站方案，结合5G工业网关，构建了一套现场网络业务平台，基于该平台完成现场OT域南向设备/总线的统一接入管理，提供云化PLC运行时及视觉检测等IT服务能力，实现了制造线体的逻辑控制、电子围栏等机器视觉应用及北向数据接口服务。

        5G工业基站方案，可充分发挥5G网络优势，解决工业以太网络层级多、故障点多、业务调整难等问题，实现PLC“剪辫子”；促进生产控制从当前的PLC本地多点位、离散管理方式上升到集中一体化、高效管理方式；推动业务逻辑从传统PLC多厂家不兼容、封闭生态模式，走向云化PLC的软件化、开放生态模式；使工业现场网从当前的信息孤岛、OT本地操控，走向OICT融合，柔性灵活制造，更快走向生产数智化时代。