双发选收提供高可靠业务保障，助力5G现场网确定性

        工业现场网络的稳定可靠运行是生产企业稳定生产、提升效率的重要因素，这就需要5G网络进入到垂直行业OT生产域以后，能长时间连续地高可靠运行。大部分智能制造工厂要求现场网络保障7×24小时不间断且满足一定QoS性能的稳定运行。

        为了保障5G工业现场网端到端的业务确定性，可以通过异构网络的部署以及异构网上所承载的业务数据冗余传输方式，来实现端到端的业务级高可靠保障。目前增强业务数据传输可靠性，有两种实现方式：分组数据汇聚协议冗余机制（packet data convergence protocol，PDCP）和双发选收冗余机制（frame replication and elimination for reliability，FRER）。

        通过PDCP冗余机制，将工业数据在不同的无线载波上进行冗余传输；该方式支持载波聚合和双连接两种模式，减少因无线干扰导致的空口数据丢包，保证数据的完整性和实时性。

        双发选收冗余机制支持单终端双PDU会话、双终端FRER（双发选收）两种方式，即在两个独立的用户面承载通路上进行数据冗余发送，发送端进行数据的复制，接收端进行数据的去重和重组，进一步减少因传输网络、核心网处理等环节的数据丢包导致的业务受损，提升端到端数据传输的可靠性。

        双发选收（FRER）通过两条独立的无线链路，在汇聚侧实现数据的优收转发，既规避了空口无线链路的偶发干扰导致重传甚至丢包，也规避了单UE突发异常引起的业务中断，是端到端提升业务可靠性的方案，适合在无线环境复杂、网络可靠性要求高的钢铁、港口、矿山等行业的控制类业务中应用。在现有终端可靠性的基础上，中兴通讯基于自研的智能边缘网关SE9102，在不改变物理层实现架构的基础上，提出了三种双发选收方案。

        - 模式一：基于SmartEdge边缘计算网关+ NodeEngine算力单板

        基于SmartEdge（SE）边缘计算网关和NodeEngine（NE）算力单板的双发选收功能，上行业务通过网关SE9102进行数据复制，并通过两个5G模块分别进行发送，在NodeEngine侧进行汇聚选收转发；下行业务在NE网络侧进行复制处理后，工业网关SE9102的两个模组同时收取数据并进行去重转发（见图1）。

        在某钢铁热轧厂无人行车项目中，在厂房内部署多套专属Pad小站，打造3.5GHz和2.1GHz独立异频物理双网。在每台行车上部署SE网关，同时接入控制（1路PLC报文）和视频数据（2路高清IP摄像头），结合NodeEngine算力基站，构建异频双发优收通道。为控制数据配置专有切片，配合NodeEngine的EdgeQos保障，控制数据在双发选收通道时延效果达到20ms@99.99%，较单频可靠性提升2个9，助力企业实现行车现场操作无人化。

        - 模式二：基于SmartEdge边缘计算网关+ MEC Platform边缘计算平台

        基于SE+MEP的双发选收功能，通过MEC Platform（MEP）内部ebridge模块与UPF建立隧道。上行业务通过边缘网关SmartEdge进行数据复制，并通过2个5G模块分别进行发送，在MEP侧进行汇聚选收转发；下行业务在MEP侧进行复制处理后，边缘网关SmartEdge的2个模组同时收取数据并进行去重转发。

        中兴通讯参与国内某大型钢厂的5G智慧工厂建设，将核心网i5GC（AMF、SMF、UDM、UPF）控制面及用户面网元下沉到钢厂的分厂区，实现5G专网深度覆盖；满足智慧铁水运输、热轧部成品无人化运输改造、炼钢部板坯库行车定位及智能库管、热轧部成品卷库无人行车改造等生产控制系统5G网络应用的需要。同时建设无线2.6G+4.9GHz双频专网，结合SE+MEP双发选收功能，保证用户业务对网络可靠性、低时延的需求。

        - 模式三：基于SmartEdge边缘计算网关+UPF核心网用户面

        前面介绍的两种双发选收组网方式，需要在网络侧部署NE网元或MEC服务器网元，在一定程度上提高了部署成本。我们基于现有的5G网络组网节点，在未来可以支持将FRER内置到UPF中，并且实现UPF+热备功能，当主用UPF故障，业务平滑切换至热备UPF，终端无需下线。此方案产品集成度较高，减少对外部的依赖，降低了部署成本；同时减少网络节点，简化网络，提升网络可靠性，适合应用于在园区网有UPF下沉的场景。

        双发选收（FRER）方案是解决5G网络进入企业生产控制领域，保障业务可靠性的重要方案之一。在实际组网中，可以基于5G+Wi-Fi、5G+有线、5G双平面等异构组网架构，然后通过FRER双发选收冗余传输机制，提升业务端到端数据包传输成功率，保证数据准确收发的可靠性，解决ToB行业应用场景时延、可靠性、可用性等业务确定性保障问题。