20235G工業(yè)算網(wǎng)技術(shù)

面向新型工業(yè)化5G工業(yè)算網(wǎng)技術(shù)2023年11月222021年以來，國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策密集發(fā)布，總體呈2021年以來，國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)政策密集發(fā)布，總體呈體系化、持續(xù)增強的特點，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為推進新型工業(yè)化的新型基礎(chǔ)設(shè)施2021.1（2021-2023）圍繞新基建、融合應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新等方面形成11大項44項具體行動方案

2022.8《5G全連接工廠建設(shè)指南》明確通過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、廠區(qū)現(xiàn)場升級等4大項14小項建設(shè)內(nèi)容推動5G融合應(yīng)用縱深發(fā)展

2023.6《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組2023工作計劃》深化“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展，打造5G工廠 2022.1《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確到2025年，數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重達(dá)到10%

2022.10黨的二十大報告國家重大戰(zhàn)略國家重大戰(zhàn)略新型工業(yè)化以中國式現(xiàn)代化全面推進強國建設(shè)、民族復(fù)興偉業(yè)，實現(xiàn)新型工業(yè)化是關(guān)鍵任務(wù)工信部具體政策相關(guān)政策：《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進方

2023.9推進新型工業(yè)化重要指示建設(shè)制造強國需要同發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)信息化等有機結(jié)合中國移動發(fā)展路徑中國移動發(fā)展路徑發(fā)展路徑：從輔助生產(chǎn)到融入生產(chǎn)再到改變生產(chǎn)具體舉措：推進5G等新一代信息通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，為行業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型構(gòu)建數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施底座PAGEPAGE3在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，中國移動提出在5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，中國移動提出從輔助生產(chǎn)到融入生產(chǎn)再到改變生產(chǎn)的發(fā)展路徑，全面推進5G賦能數(shù)智工廠高質(zhì)量發(fā)展5G下礦井、進工廠、入海港,與行業(yè)深度融合實現(xiàn)多個“行業(yè)領(lǐng)跑”5G下礦井、進工廠、入海港,與行業(yè)深度融合實現(xiàn)多個“行業(yè)領(lǐng)跑”井下919米5G網(wǎng)絡(luò)@安徽接入電力5G終端7000+@山東覆蓋6省40廠區(qū)5G專網(wǎng)@福建、江蘇等38臺5G無人集卡@廣東5G+AR助推復(fù)產(chǎn)復(fù)工@湖南駛@內(nèi)蒙5G掃除地震儀線纜束縛@南京豐順電聲產(chǎn)業(yè)集群平臺@廣東全國最大電聲產(chǎn)業(yè)集群全球首個5G智慧油氣勘探全國首個極寒無人礦卡極寒（零下50℃）無人駕全國首個5G跨國裝配全國最大5G自動駕駛港口全國首套省域5G電網(wǎng)全國最深5G礦井全國最大跨省5G專網(wǎng)深耕典型場景，行業(yè)規(guī)模復(fù)制呈“燎原之勢”深耕典型場景，行業(yè)規(guī)模復(fù)制呈“燎原之勢”第六屆綻放杯全國總決賽中獲一等獎10個（工業(yè)6個），共有157個（工業(yè)67個）項目獲獎，獲獎項目總數(shù)及一等獎數(shù)量均為業(yè)界第一智慧產(chǎn)業(yè)園區(qū)落地30+家覆蓋17省智慧冶金18家A+鋼鐵企業(yè)已合作14家智慧港口全國前十集裝箱港口全落地智慧工廠落地3000+中小企>80%智慧電力電網(wǎng)深度合作500+智慧礦山落地400+座覆蓋26省工業(yè)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)分層ISA-95（企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國際標(biāo)準(zhǔn)）架構(gòu)中，其中下三層被稱為工業(yè)控制系統(tǒng)（即OT系統(tǒng)），是生產(chǎn)現(xiàn)場和上層企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵節(jié)點，同時也是當(dāng)前工業(yè)控制生態(tài)的核心。工業(yè)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)分層ISA-95（企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國際標(biāo)準(zhǔn)）架構(gòu)中，其中下三層被稱為工業(yè)控制系統(tǒng)（即OT系統(tǒng)），是生產(chǎn)現(xiàn)場和上層企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息流轉(zhuǎn)的關(guān)鍵節(jié)點，同時也是當(dāng)前工業(yè)控制生態(tài)的核心。IT網(wǎng)絡(luò)

SCMPLM

辦公網(wǎng)

ERPCRM園區(qū)級

網(wǎng)絡(luò)防火墻MES 生產(chǎn)網(wǎng)車間級

OT網(wǎng)絡(luò)

工業(yè)防火墻

SCADAHMI（人機

工業(yè)以太網(wǎng)/無線網(wǎng) （數(shù)據(jù)采集界面接口） 絡(luò)

與監(jiān)視控制）PLC（可編

現(xiàn)場總線/工業(yè)以 DCS/FSC產(chǎn)線級

程控制器）

太網(wǎng)/無線網(wǎng)絡(luò)

（過程控制系統(tǒng)/分散控制系統(tǒng)）機器1 機器2 機器3在當(dāng)前的工業(yè)控制現(xiàn)場主要有兩種部署方式，小集中式和集中+分布式，小集中式指產(chǎn)線上小范圍的控制集中化，以邊緣控制器為核心，集中+分布式指單產(chǎn)線多工位間的1主多從式控制，主站負(fù)責(zé)不同從站間的協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)傳遞。在當(dāng)前的工業(yè)控制現(xiàn)場主要有兩種部署方式，小集中式和集中+分布式，小集中式指產(chǎn)線上小范圍的控制集中化，以邊緣控制器為核心，集中+分布式指單產(chǎn)線多工位間的1主多從式控制，主站負(fù)責(zé)不同從站間的協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)傳遞。某新能源汽車動力總成工廠

集中+分布部署工業(yè)以太

主

以某一臺設(shè)備的PLC作為主站即主PLC，其他設(shè)備的PLC作為從站即從PLC，主站負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同從站設(shè)備的協(xié)調(diào)動作設(shè)備A從PLC1

設(shè)備B從

設(shè)備C從PLC3

設(shè)備D從

從站設(shè)備一般是產(chǎn)線某個工序的不同設(shè)備，工藝上設(shè)備間具有強耦合性，如機床和上下料機械手間集中式部署工業(yè)邊緣控制器工業(yè)以太

集成PLC控制、視覺分析等能力，將產(chǎn)線多設(shè)備控制能力集中部署，各大工控廠商西門子、羅克韋爾、倍福、三菱等的主推產(chǎn)品設(shè)備A遠(yuǎn)程IO站視覺檢測

設(shè)備B遠(yuǎn)程IO站伺服站

設(shè)備C遠(yuǎn)程IO站

現(xiàn)場設(shè)備上不部署PLC，只部署跟執(zhí)行機構(gòu)、傳感器互聯(lián)的IO站、伺服站等工業(yè)業(yè)務(wù)可劃分為工業(yè)業(yè)務(wù)可劃分為強實時、弱實時、非實時業(yè)務(wù)，通常強實時業(yè)務(wù)(運動控制、高精協(xié)同控制等)一般部署在產(chǎn)線設(shè)備控制器上，弱實時性業(yè)務(wù)(主從PLC控制、遠(yuǎn)程遙控等)部署在車間/園區(qū)側(cè)，非實時性業(yè)務(wù)(數(shù)采、IT)部署在園區(qū)側(cè)業(yè)務(wù)類型場景大類應(yīng)用場景場景描述細(xì)分行業(yè)工控能力通信要求部署強實時性業(yè)務(wù)高精伺服運動運動、邏輯控制柔性產(chǎn)線運動控制工廠柔性生產(chǎn)中根據(jù)要求快速重構(gòu)、配置，實時控制、數(shù)據(jù)集成和互操作性高端制造、汽車制造等工控周期<2ms通信時延<5ms端側(cè)產(chǎn)線設(shè)備多軸電機協(xié)同控制運動控制的實時控制管理，多個運動部件協(xié)同按照預(yù)期運動軌跡和參數(shù)動作高端裝備、汽車、軌道交通制造電子行業(yè)等、工控周期<1ms通信時延<1ms弱實時性業(yè)務(wù)普通IO控制、主從PLC控制車間巡檢機器人控制定時采集現(xiàn)場圖像、聲音、溫濕度、氣體等信息，數(shù)字化性存儲和報警鋼鐵、石化、冶金、礦山、食品汽車、電子等、無通信時延<50ms邊側(cè)車間、園區(qū)遠(yuǎn)程遙控操作AI等實現(xiàn)車間/工廠級無人遠(yuǎn)控鋼鐵、石化、汽車、軌交制造等無通信時延<20ms視覺檢測控制利用拍攝圖片上傳邊緣云做視覺質(zhì)檢應(yīng)用，對比分析檢查，設(shè)備自動識別汽車、高端裝備、軌道交通制造電子、鋼鐵等、無通信時延<20ms主從PLC控制車間主控制器負(fù)責(zé)多個從控制器的協(xié)同和調(diào)度，如AGV倉儲搬運汽車、電子、家電、軌交制造、鋼鐵等工控周期<10ms通信時延<50ms非實時性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集物流系統(tǒng)調(diào)度和控制進行相應(yīng)的信息處理高端裝備、汽車、鋼鐵、電子等無<200ms邊側(cè)車間、園區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和協(xié)同分析處理產(chǎn)品多品種共線混流生產(chǎn)，設(shè)備上報生產(chǎn)數(shù)據(jù)到平臺側(cè)，平臺根據(jù)需求下發(fā)不同產(chǎn)品參數(shù)汽車、高端裝備、軌道交通、電子、石化、鋼鐵等無信息處理MES/ERP等IT應(yīng)用制造運行系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)各行業(yè)無無邊側(cè)園區(qū)工業(yè)控制系統(tǒng)因軟硬件強捆綁現(xiàn)狀導(dǎo)致系統(tǒng)維護成本高、系統(tǒng)集成復(fù)雜度高、軟件生命周期管理難的問題，工業(yè)自動化也逐步在向開放性的方向演進，主要是工業(yè)控制系統(tǒng)因軟硬件強捆綁現(xiàn)狀導(dǎo)致系統(tǒng)維護成本高、系統(tǒng)集成復(fù)雜度高、軟件生命周期管理難的問題，工業(yè)自動化也逐步在向開放性的方向演進，主要是網(wǎng)絡(luò)開放性、軟硬件開放性、控制系統(tǒng)架構(gòu)開放性三方面。工業(yè)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀-軟硬件強捆綁

自動化向開放性趨勢發(fā)展DCS/PLC系統(tǒng)，從控制器硬件到編程軟件，甚至IO都是綁定的，用戶一旦選擇某個廠商的系統(tǒng)就幾乎固定了可用的軟硬件、架構(gòu)和技術(shù)路線，這樣的系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定性方面會有優(yōu)勢，但缺點和局限性也很顯然。網(wǎng)絡(luò)開放性DCS/PLC系統(tǒng)，從控制器硬件到編程軟件，甚至IO都是綁定的，用戶一旦選擇某個廠商的系統(tǒng)就幾乎固定了可用的軟硬件、架構(gòu)和技術(shù)路線，這樣的系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定性方面會有優(yōu)勢，但缺點和局限性也很顯然。軟硬件無法復(fù)用，系統(tǒng)維護升級成本高隨著設(shè)備的老舊以及生產(chǎn)復(fù)雜性的提升，這樣的系統(tǒng)在維護和升級時就會面臨產(chǎn)品選擇上的限制和高昂的成本。如果要向其他PLC/DCS的系統(tǒng)遷移，硬件和軟件都不能復(fù)用，得重新編程組態(tài)，不僅技術(shù)上難以實現(xiàn)而且需要高額的投資。 在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議軟硬件無法復(fù)用，系統(tǒng)維護升級成本高隨著設(shè)備的老舊以及生產(chǎn)復(fù)雜性的提升，這樣的系統(tǒng)在維護和升級時就會面臨產(chǎn)品選擇上的限制和高昂的成本。如果要向其他PLC/DCS的系統(tǒng)遷移，硬件和軟件都不能復(fù)用，得重新編程組態(tài)，不僅技術(shù)上難以實現(xiàn)而且需要高額的投資。異構(gòu)系統(tǒng)互通復(fù)雜，研發(fā)更新效率低涉及多個不同控制系統(tǒng)的相互集成時，需要各種協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，不但增加了企業(yè)成本，還使系統(tǒng)集成變得異常復(fù)雜，中心控制程序也因此變得龐大冗雜，使系統(tǒng)研發(fā)，維護和更新效率低下。專有控制系統(tǒng)痛點異構(gòu)系統(tǒng)互通復(fù)雜，研發(fā)更新效率低涉及多個不同控制系統(tǒng)的相互集成時，需要各種協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，不但增加了企業(yè)成本，還使系統(tǒng)集成變得異常復(fù)雜，中心控制程序也因此變得龐大冗雜，使系統(tǒng)研發(fā)，維護和更新效率低下。專有控制系統(tǒng)痛點工控代碼移植性差，軟件全生命周期管理難專有的工業(yè)自動化系統(tǒng)無法利用IT技術(shù)的進步，專為一個系統(tǒng)而編寫的自動化軟件應(yīng)用程序無法在另一個系統(tǒng)上運行，應(yīng)用代碼可移植性不足導(dǎo)致軟件創(chuàng)新受阻和投資受損。近年來，隨著TSN的發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)也在向TSN工控代碼移植性差，軟件全生命周期管理難專有的工業(yè)自動化系統(tǒng)無法利用IT技術(shù)的進步，專為一個系統(tǒng)而編寫的自動化軟件應(yīng)用程序無法在另一個系統(tǒng)上運行，應(yīng)用代碼可移植性不足導(dǎo)致軟件創(chuàng)新受阻和投資受損。

軟硬件開放性90年代，基于PC的IPC、嵌入式PC開始角色，使得基于Windows或者Linux硬件廠商；此外它的操作系統(tǒng)Windows和Linux也很開放，很多IT技術(shù)上直接使用，給自動化控制系統(tǒng)帶來了更大的開放性。

控制系統(tǒng)2016年，?？松莱套詣踊搲l(fā)起了旨在定義“一個開放、安全、基于標(biāo)準(zhǔn)、支持互操作性并適用于多個流程工業(yè)的流程控制架構(gòu)”，即現(xiàn)在由TheOpenGroup組織的通過集成實驗室驗證（組態(tài)和應(yīng)用程序的移植性。5G內(nèi)生確定為工業(yè)算力的承載提供了良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)5G架構(gòu)與確定性能力的深度耦合，可以支持內(nèi)生確定性服務(wù)的一體化供給，提供5G架構(gòu)與確定性能力的深度耦合，可以支持內(nèi)生確定性服務(wù)的一體化供給，提供確定組網(wǎng)、確定通信、確定保障技術(shù)滿足多層級工業(yè)控制業(yè)務(wù)的承載需求確定組網(wǎng) 確定通信 確定保障確定覆蓋確定隔離I/OI/O確定覆蓋確定隔離I/OI/OUEUE5GLAN1PLC5GCUPFI/O I/OUEUEPLC5GLAN2精確路由AMF/MMEPCF/PCRFSMF/PGW-C公網(wǎng)UPFInternet公網(wǎng)業(yè)務(wù)園區(qū)業(yè)務(wù)園區(qū)業(yè)務(wù)基站分流專網(wǎng)UPF分流企業(yè)內(nèi)網(wǎng)指令級準(zhǔn)確收發(fā)IOIO設(shè)備雙發(fā) UE1選收 UE2SMFUDMUPF雙發(fā)選L2L2DN雙發(fā)UE3gNodeB選收 UE4收UPF雙發(fā)選收DNAMF SMF 2Ⅹ 4UPF+業(yè)務(wù)級慣性運行運營商大區(qū)核心網(wǎng)NRF PCFUDM生產(chǎn)設(shè)備園區(qū)服務(wù)器N2、N4斷鏈后的業(yè)務(wù)流保持系統(tǒng)級容災(zāi)保障鏈路探測、雙路保障負(fù)荷分擔(dān)系統(tǒng)byPass網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層信令風(fēng)暴抑制鏈路層單臂BFD檢測跨層聯(lián)動容災(zāi)保障虛擬化層雙活容災(zāi)網(wǎng)元設(shè)備層功能模塊層灰度升級UPF熱備份BBU雙核保障RRU冗余覆蓋分檔分級的確定帶寬保障靈活時鐘源選擇與授時時延抖動有界控制PAGEPAGE135G在工業(yè)中的組網(wǎng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)性能、標(biāo)準(zhǔn)算力基座、互聯(lián)互通開放式架構(gòu)可以天然匹配工業(yè)控制系統(tǒng)的部署現(xiàn)狀、工業(yè)業(yè)務(wù)需求分布、以及工控系統(tǒng)的演進趨勢要求，5G在工業(yè)中的組網(wǎng)架構(gòu)、業(yè)務(wù)性能、標(biāo)準(zhǔn)算力基座、互聯(lián)互通開放式架構(gòu)可以天然匹配工業(yè)控制系統(tǒng)的部署現(xiàn)狀、工業(yè)業(yè)務(wù)需求分布、以及工控系統(tǒng)的演進趨勢要求，具備打造基于5G邊緣算力一體化基座和5G網(wǎng)關(guān)特色產(chǎn)品的可行性。天然的主從架構(gòu)，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)集中+分布、小集中化的架構(gòu)5G在工業(yè)中的組網(wǎng)架構(gòu)天然的主從架構(gòu)，滿足工業(yè)控制系統(tǒng)集中+分布、小集中化的架構(gòu)

部署架構(gòu)

5G基座和工控融合架構(gòu)業(yè)務(wù)性能5g標(biāo)準(zhǔn)的算力底座和業(yè)務(wù)性能滿足在5g網(wǎng)關(guān)上部署工業(yè)強實時性業(yè)務(wù)，在5gUPF上部署弱實時性、非實時性業(yè)務(wù)的要求工控系統(tǒng)和5G工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可以內(nèi)生融合軟硬放開放網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)開放5g層級南北向、東西向天然的互聯(lián)互通能力，滿足工業(yè)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)開放性、控制系統(tǒng)架構(gòu)開放性的要求業(yè)務(wù)性能5g標(biāo)準(zhǔn)的算力底座和業(yè)務(wù)性能滿足在5g網(wǎng)關(guān)上部署工業(yè)強實時性業(yè)務(wù)，在5gUPF上部署弱實時性、非實時性業(yè)務(wù)的要求工控系統(tǒng)和5G工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可以內(nèi)生融合軟硬放開放網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)開放5g層級南北向、東西向天然的互聯(lián)互通能力，滿足工業(yè)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)開放性、控制系統(tǒng)架構(gòu)開放性的要求5g標(biāo)準(zhǔn)的算力底座，5gUPF/MEC/BBU、5g網(wǎng)關(guān)為工業(yè)控制系統(tǒng)提供統(tǒng)一的X86/ARM硬件底座，滿足軟硬件解耦的要求邊側(cè)：基于5G統(tǒng)一邊緣底座的邊緣控制器據(jù)傳輸能力，突破原有PLC的算力能力限制分析預(yù)測等平臺承載能力，實現(xiàn)IT/OT深度融合MECUPF/BBU統(tǒng)一算力邊緣底座+PLC

5g網(wǎng)關(guān)5g網(wǎng)關(guān)+PLC端側(cè)：基于5G網(wǎng)關(guān)的工業(yè)控制器應(yīng)對現(xiàn)場強實時性業(yè)務(wù)直接通過工業(yè)總線/以太控制現(xiàn)場設(shè)備5G5g網(wǎng)關(guān)+PLC端側(cè)：基于5G網(wǎng)關(guān)的工業(yè)控制器應(yīng)對現(xiàn)場強實時性業(yè)務(wù)直接通過工業(yè)總線/以太控制現(xiàn)場設(shè)備5G入能力云側(cè)：基于邊緣云的企業(yè)應(yīng)用云側(cè)：基于邊緣云的企業(yè)應(yīng)用企業(yè)IT應(yīng)用，MES、ERP、CRM等工控應(yīng)用編排運維管理平臺為滿足工業(yè)控制系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)的部署架構(gòu)位置、性能要求以及工業(yè)開放性的演進趨勢，5G基座融合工業(yè)控制和邊緣應(yīng)用需具備13種能力，滿足端側(cè)/邊側(cè)共性和差異化控制能力為滿足工業(yè)控制系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)的部署架構(gòu)位置、性能要求以及工業(yè)開放性的演進趨勢，5G基座融合工業(yè)控制和邊緣應(yīng)用需具備13種能力，滿足端側(cè)/邊側(cè)共性和差異化控制能力端側(cè)能力

共性能力 差異能力邏輯控制編碼能力

數(shù)據(jù)處理操作系統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)能力互操作能力部署編排管理

運算能力連接能力工業(yè)協(xié)議融合能力能力需求備連接、控制；基于5G網(wǎng)關(guān)的工業(yè)控制器基于5G網(wǎng)關(guān)的工業(yè)控制器實現(xiàn)控制功能，直接對本地IO設(shè)備運行負(fù)責(zé)

能力需求基于5G算力一體化邊緣控制器基于5GUPF，部署虛擬化對下通過5G備，實現(xiàn)對現(xiàn)場多設(shè)備的協(xié)同控制、集中控制;基于5G算力一體化邊緣控制器等承載能力，實現(xiàn)IT/OT深度融合。5G算力一體化基座需具備弱實時/非實時工控業(yè)務(wù)承載能力。邏輯控制基本邏輯運算能力、計數(shù)器/定時器、狀態(tài)機、PID成工控系統(tǒng)中的邏輯功能編碼能力具備多語言編程集成能力，支持IEC61131-3，支持高級語言數(shù)據(jù)處理處理和分析工控統(tǒng)中的數(shù)據(jù)技術(shù)，如采集處理分析、建模優(yōu)化實時操作系統(tǒng)共 ? 采用分時調(diào)度方式實現(xiàn)多個高實時操作系統(tǒng)并行調(diào)度有 ? 利用CPU多核、指令虛擬化、接口虛擬化技術(shù)滿足高實時性力能 5G網(wǎng)絡(luò)能力力通過5G靠通信，TSN實現(xiàn)確定性保障利用5G切片技術(shù)對業(yè)務(wù)所需網(wǎng)絡(luò)資源隔離數(shù)據(jù)調(diào)度實時應(yīng)用Qos優(yōu)先級服務(wù)保障，QoS服務(wù)靈活，功能完善虛擬機+容器架構(gòu)支持虛擬機和容器架構(gòu)。兩個網(wǎng)絡(luò)通道，一與PLC接，二與現(xiàn)場被控對象連接?；ゲ僮髂芰χС珠_放自動化IEC61499的接口和部署能力部署編排管理5G網(wǎng)絡(luò)中支持部署vPLC力水平檢測、通信性能檢測、檢測結(jié)果回傳、PLC部署等

5G網(wǎng)關(guān)+工控能力5G邊緣算力基座+邊緣控制能力運動控制端側(cè)基于PLCopen服、步進執(zhí)行器的控制，點位、直線、插補等同步運算能力端側(cè)支持算力>1TOPS，500us~20ms之間邊側(cè)支持算力>2TOPS，10ms~30ms之間連接能力端側(cè)支持多個I/O設(shè)備連接，從站I/O設(shè)備和網(wǎng)關(guān)PLC系統(tǒng)間可通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)邊側(cè)支持通過5G空口連接網(wǎng)關(guān)或現(xiàn)場5gIO能力工業(yè)協(xié)議融合能力端側(cè)支持南向常見工控協(xié)議融合通過協(xié)議棧進行總線數(shù)據(jù)的檢索、解析、轉(zhuǎn)換、配置，實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換，通過5G傳輸?shù)哪芰厒?cè)支持OpcUa/Modbus/MQTT常見南向協(xié)議

單端能力差異能力5G算力一體化基座承載工控應(yīng)用，能力集成上分為軟件集成和內(nèi)生支持兩類，工控應(yīng)用軟件的5G算力一體化基座承載工控應(yīng)用，能力集成上分為軟件集成和內(nèi)生支持兩類，工控應(yīng)用軟件的集成部署和如何保證基座進程和硬件網(wǎng)絡(luò)端到端的確定性是最核心的問題?；晒た睾凸I(yè)智能化應(yīng)用能力匯總工業(yè)應(yīng)用層通過軟件集成方式PLC軟件廠商三方應(yīng)用廠商三方/自研工具邏輯控制編碼能力PLC軟件廠商三方應(yīng)用廠商三方/自研工具邏輯控制編碼能力工業(yè)協(xié)議融合能力數(shù)據(jù)處理互操作能力部署編排管理操作系統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)能力虛擬機+容器架構(gòu)運算能力連接能力數(shù)據(jù)調(diào)度軟件集成UPF/BBU/ME設(shè)備廠商C 內(nèi)生支持UPF/BBU/ME設(shè)備廠商

1、基座確定性能力進程和網(wǎng)卡驅(qū)動間端到端確定性虛擬化+容器架構(gòu)，實時性區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)度，實時應(yīng)用優(yōu)先級數(shù)據(jù)保證核心問題編排管理，應(yīng)用算力調(diào)度核心問題2、應(yīng)用軟件部署工控應(yīng)用能力擴展開發(fā)/運行態(tài)部署應(yīng)用系統(tǒng)接口和跨層通信5G算力一體化基座承載工業(yè)應(yīng)用，應(yīng)支持按5G算力一體化基座承載工業(yè)應(yīng)用，應(yīng)支持按兩個階段方案進行演進大類小類實時性大類小類實時性移植性適配性便利性改造原有操作系統(tǒng)內(nèi)核補丁一般，能實現(xiàn)軟實時要求，存在一定抖動一般，須整體系統(tǒng)移植較差，工業(yè)協(xié)議需單獨開發(fā)適配部署方便，不改變原有Linux的API部署多個操作系統(tǒng)多核處理器AMP較好，可實現(xiàn)硬實時要求一般，需跟隨原有操作系統(tǒng)移植較好，RTOS上可直接適配工業(yè)協(xié)議部署繁瑣，不同操作系統(tǒng)都需支持type1虛擬化較好，可實現(xiàn)硬實時要求較好，通過type1hypervisor統(tǒng)一管理較好，RTOS上可直接適配工業(yè)協(xié)議部署繁瑣，設(shè)備驅(qū)動程序等代碼都需加到hypervisor中type2虛擬化較好，可實現(xiàn)硬實時要求，相對type1差些較好，通過type2hypervisor統(tǒng)一管理較好，RTOS上可直接適配協(xié)議部署方便，hypervisor架設(shè)在hostOS上UPF階段1：實時化補丁+容器部署關(guān)鍵能力：實時化改造不應(yīng)影響原有網(wǎng)元業(yè)務(wù)容器本身的輕量化和實時性提升容器劃分單獨CPU核管理平臺

階段2：混合操作系統(tǒng)關(guān)鍵能力：虛擬機和實時操作系統(tǒng)虛擬機實時操作系統(tǒng)實時性測量和優(yōu)化劃分單獨CPU核管理平臺5G算力一體化基座承載工業(yè)應(yīng)用，除操作系統(tǒng)部署架構(gòu)外，基座應(yīng)在5G算力一體化基座承載工業(yè)應(yīng)用，除操作系統(tǒng)部署架構(gòu)外，基座應(yīng)在數(shù)據(jù)調(diào)度、算力編排、網(wǎng)絡(luò)保障三方面重點保障基座確定性能力，同時這三方面也是算力一體化基座賦能全場景工業(yè)應(yīng)用集中部署的前提。算網(wǎng)控一體化實時調(diào)度平臺確定性算力調(diào)度 確定性能力監(jiān)控和智能優(yōu)化vPLC算網(wǎng)控一體化實時調(diào)度平臺確定性算力調(diào)度 確定性能力監(jiān)控和智能優(yōu)化vPLC機器視覺 調(diào)度算力一體化基座UPF/BBU/MEC分析GPOS管理確定性網(wǎng)絡(luò)多應(yīng)用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)保障需要具備靈活拉通5G基座和工業(yè)應(yīng)用APP用APP之間確定性傳輸通道的能力；在同TSN網(wǎng)卡內(nèi)，應(yīng)用間可獲得時延小于100us的確定性傳輸通路。在跨TSN網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)時，應(yīng)用可獲得時延小于250us通路；基座也能夠為應(yīng)用提供高精度時鐘同步，確保虛擬化間，虛擬與IO設(shè)備之間建立精準(zhǔn)同步關(guān)系。多應(yīng)用算力編排法等，對算力分配和編排有一定要求。需要基于工業(yè)應(yīng)用對實時操作系統(tǒng)的需求，結(jié)合當(dāng)前基座的資源狀態(tài)，動態(tài)分析出應(yīng)用所需的實時操作系統(tǒng)的算力，并給出部署建議，或協(xié)助應(yīng)用完成安裝、加載、部署；算力編排應(yīng)當(dāng)盡量確保應(yīng)用獲得充足的確定性算力，滿足應(yīng)用硬件資源的合理分配和使用。操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)度具備數(shù)據(jù)調(diào)度服務(wù)保障能力，PLC工控應(yīng)用、基于網(wǎng)絡(luò)的語音通話、視頻服務(wù)，使用高優(yōu)先級Qos數(shù)據(jù)傳輸，保證網(wǎng)絡(luò)擁塞時PLC應(yīng)用的實時性，語音服務(wù)、視頻服務(wù)流暢、無噪音、不失真。在5G基座上融合PLC應(yīng)用時，從工程人員開發(fā)便捷度和基座融合簡潔性考慮，PLC運行態(tài)（RTE）和開發(fā)態(tài)（IDE）需工控廠商進行更多的適配滿足新型工控系統(tǒng)下的要求，支持在5G基座上融合PLC應(yīng)用時，從工程人員開發(fā)便捷度和基座融合簡潔性考慮，PLC運行態(tài)（RTE）和開發(fā)態(tài)（IDE）需工控廠商進行更多的適配滿足新型工控系統(tǒng)下的要求，支持開放自動化、多vPLC隔離、組態(tài)便捷識別。需保證不同vPLC通道的隔離和帶寬資源的合理分配對需保證不同vPLC通道的隔離和帶寬資源的合理分配對實例劃分不同網(wǎng)絡(luò)平面和vlan保證實例的通道隔離；虛擬化或容器化部署時，利用底座k8s的資源分配和管理特性，對不同的任務(wù)支持多優(yōu)先級調(diào)度；對不同優(yōu)先級的不同優(yōu)先級，優(yōu)先滿足高優(yōu)先級任務(wù)的調(diào)度。開放自動化PLC應(yīng)用軟件應(yīng)支持IEC61499和IEC61131-3相結(jié)合的方式IEC61131是單設(shè)備程序標(biāo)準(zhǔn)，以單個設(shè)備為頂層軟件模型IEC61499基于事件驅(qū)動的功能塊網(wǎng)絡(luò)，面向?qū)ο缶幊蹋睾凸こ淘O(shè)計工具的可移植性，促使軟件和硬件解耦組態(tài)便捷識別需滿足5G+有線混合下組態(tài)的易用性和兼容性需滿足5G+有線混合下組態(tài)的易用性和兼容性軟件中需支持無線、有線的圖形化快速配置，如支持5G下站設(shè)備（CPE、網(wǎng)關(guān)等）描述文件導(dǎo)入和拓?fù)溥B接（有線、無線）的拓?fù)潢P(guān)系、地址、協(xié)議，設(shè)備組網(wǎng)間5G或者有線網(wǎng)絡(luò)故障時圖形顯示PAGEPAGE16需通過適配層兼容適配不同操作系統(tǒng)和部署方式需通過適配層兼容適配不同操作系統(tǒng)和部署方式明確所有接口的定義，支持調(diào)用操作系統(tǒng)的線程、文件系統(tǒng)等接口，實現(xiàn)應(yīng)用程序的調(diào)度和運行；可支持容器化的部署，將運行環(huán)境整體打包標(biāo)外在環(huán)境差異的影響，減少PLC應(yīng)用間的沖突在5G基座上融合PLC應(yīng)用時，通過在5G基座上融合PLC應(yīng)用時，通過通信服務(wù)接口的支持滿足南北向通過的要求，依賴操作系統(tǒng)適配層兼容不同操作系統(tǒng)和應(yīng)用部署方式，采用集成主流的應(yīng)用跨層通信技術(shù)滿足異構(gòu)系統(tǒng)間的高效互通需保證應(yīng)用南北向通信對接的能力支持OPC-UA、MQTT協(xié)議對接北向的MES、SCADA系統(tǒng)或其他智能化平臺，以及云端工業(yè)應(yīng)用；需保證應(yīng)用南北向通信對接的能力支