5G正式商用以来,在垂直行业的应用渐入佳境,已培育孵化了多个具备商业价值的典型应用场景。根据中国信通院统计,截至2022年9月,我国已建成5G ToB专网超过7900个,5G已经在制造、港口、矿山、电力等多个行业逐步显现其赋能价值。随着5G行业应用向纵深发展,5G将从主要服务于工厂级的管理域网络逐渐渗透到车间级和现场级的生产域网络,5G网络的价值将会得到更好的体现。与此同时,面向生产域的5G专网也会面临一些新的挑战,主要包括云网业割裂、性能难以保障、运维门槛高。
这些问题不解决,会直接影响5G在行业的纵深发展。通过多个项目的摸索实践,中兴通讯提出了5G走进生产域必须具备的三大核心能力:云网业一体化、确定性保障、三免网络管理(见图1)。
云网业一体化,提供一站式服务
行业数智化转型,应用是关键。为了实现各类行业应用的灵活、便捷、低成本部署,云化已经是当前的趋势,行业赋能同时需要云、网、业,三者缺一不可。为此,中兴通讯定制了一系列云网业一体化的产品方案,为行业客户提供一站式服务(见图2)。
在端侧,中兴通讯推出了5G边缘网关、5G行业综测仪。边缘网关不仅提供丰富的接口,可以对接工业现场各种产业设备,同时内置算力,可以为视频编码、PLC控制等提供基础的算力平台。综测仪可以模拟现场应用,在开站时快速实现业务的对接验证。
在边侧,基于NodeEngine的业界首款算力基站,通过在原基站BBU内插入算力单板,可以快速将普通基站升级为算力基站,实现本地流量卸载、本地应用部署。基于算力基站,可以承载工业场景的各类应用,把5G基站和工业应用融为一体。同时针对一些特殊行业场景,我们推出了深度定制的产品解决方案,比如针对临时性覆盖场景需求的游牧基站解决方案、针对煤矿等爆炸危险场所的本安基站解决方案。
在中心,中兴通讯推出云网柜、各种轻量化的5GC解决方案等。云网柜面向企业园区专网场景,集成了云、网、业、维能力,是满足行业客户4G/5G连接和边缘算力需求的一站式解决方案。
基于云网业一体化的产品方案和服务,中兴通讯为行业客户构造了一个无处不在的算力环境,支撑生产域各种应用的灵活按需部署,例如PLC控制、数据采集、视频转码分发、机器视觉等。为了更好地服务企业数字化转型,中兴通讯还推出了“数字星云”一站式解决方案。数字星云依托云网基础设施,以积木化业务组件的方式为企业提供统一架构、能力标准化的数字化整体解决方案。数字星云解决方案通过数字底座平台集成能力,实现南向标准化连接以及北向个性化服务,解决传统产业信息化痛点问题;同时一站式高效开发工具可提供一体化开发运维服务,提升开发效率,降低开发难度,助力企业敏捷创新。
为OT域应用提供内生确定性保障
为了给OT域提供确定性的保障,中兴通讯推出精准无线解决方案,在时延、抖动、可靠性、网业协同等几个方面进行了增强。
生产域很多场景需要超低时延保障,比如双AGV协同,需要准确知道对方的状态从而协同工作。为实现对目标场景的低时延保障,一方面需要组合多项eMBB增强或者URLLC技术,例如智能预调度、DS帧结构、minislot等技术,提升网络保障能力;另一方面,基于网络边缘智能,对业务进行动态识别与调度,对于不同QoS要求的业务实现调度策略的精准匹配。
为了支撑云化PLC节拍的精准性,需要确定性的时延。中兴通讯精准无线方案通过引入TSN相关技术,在网络侧的边缘,利用TSN流量整形和门控技术,可以实现微秒级的时延抖动。
钢铁冶金的天车远控,需要5个9的高可靠性,而无线链路由于干扰的存在,具有天然的不确定性。为了提升数据传送的可靠性,我们通过2条链路的双发选收(FRER)技术大幅提高可靠性。
钢铁/港口等场景经常部署密集的视频监控(比如40个摄像头),多个摄像头I帧并发的问题客观存在,而基于商业化的考量,网络无法按照最大突发情况来规划网络能力。我们通过I帧避撞解决方案,调整摄像头的I帧时序,降低网络突发的峰值流量,从而实现对视频业务的保障。
三免网络管理,降低5G行业专网导入门槛
为了降低行业导入门槛,中兴通讯开发了一系列使能专网自部署的特性功能,包括免规划、免调测、免维护。
免规划方案通过精心设计的线上规划流程,实现规划/优化/配置一体化。只要输入业务的SLA要求、业务分布/轨迹、业务发生环境的地图等信息,系统就可以自动进行业务建模、网络规划,最终输出5G设备的安装点位建议、网络的配置参数等。以钢铁厂房覆盖为例,传统方法需要2~3轮现场工勘和作图,网规耗时6天左右;新方法使用激光3D扫描生成地图,自动实现站点规划,整个过程1天完成,效率提升6倍以上。
传统网络开通需要下载版本、参数对接、业务对接,耗时在3天左右;中兴通讯免调测方案使用版本/参数预装,行业综测仪调测,小时级开通,可以实现10倍的效率提升。
从人工工作变为无人值守,一是业务端到端可视化呈现,二是故障自动定界、自动运维。
5G行业应用进入生产域核心业务流程目前仍然处于起步阶段,中兴通讯和产业链合作伙伴一道,已在矿山、钢铁、制造、港口等多个领域进行了很多成功的探索。在宁波奥迪斯丹工厂,中兴通讯、中国移动和业主一道,合作打造了全国首家智慧型纸箱生产工厂,采用业界独有的基于NodeEngine的云网业一体化基站,不仅提供了专网服务,还同步实现MEP平台,严选行业应用的集成部署,给奥迪斯丹工厂提供了“优质连接+丰富能力+特色业务”的云网业一体化服务,并合力打造了AGV、数据采集、智能仓储、电子围栏、运转车、生产看板等7个5G应用场景。在南京滨江中兴通讯5G制造基地,中兴通讯和中国电信合作,将PLC控制器云化,并按需灵活部署在5G算力基站和边缘网关的分布式算力上,实现5G网络和工业控制网络的融合一体。
未来中兴通讯将和合作伙伴一道,探索5G行业专网在更多OT域场景的应用,推广复制成熟的商业案例,让5G为行业创造最大价值。