基于通用硬件平臺的5G重工業(yè)移動專網(wǎng)綜合能力測試床
引言/導讀
伴隨著5G網(wǎng)絡核心網(wǎng)的虛擬化，可以運行在通用的硬件服務器上，使得眾多垂直行業(yè)客戶可以使用完全自有、自主控制的5G核心網(wǎng)來組建企業(yè)園區(qū)內(nèi)的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡。北京博上網(wǎng)絡科技有限公司，在基于自主研發(fā)的“博上5G核心網(wǎng)”基礎(chǔ)上，升級完成了針對于重工制造業(yè)的“博上5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)移動專網(wǎng)平臺”。該平臺是一套包含5G專網(wǎng)核心網(wǎng)關(guān)鍵網(wǎng)元的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)備，通過與運營商合作以及行業(yè)解決方案提供商的緊密合作，為重工業(yè)制造企業(yè)打造了低延遲、高帶寬、高可用、超高安全性的垂直行業(yè)5G專網(wǎng)。
一、 關(guān)鍵詞
5G重工制造專網(wǎng)、工業(yè)4.0智慧工廠、AGV、網(wǎng)絡虛擬化。
2.1. 發(fā)起公司和主要聯(lián)系人聯(lián)系方式
北京博上網(wǎng)絡科技有限公司，聯(lián)系人：章云鵬，13298311858, yunpeng@boshang-net.com
中國電信股份有限公司湖南省分公司，聯(lián)系人：田野，18973178870
2.2. 合作公司
三一集團有限公司 - 重卡事業(yè)部
華曉精密工業(yè)有限公司
三、 測試床項目目標
隨著5G網(wǎng)絡的高速發(fā)展，越來越多的垂直行業(yè)客戶希望能享受到5G網(wǎng)絡的高性能能力，以推動工廠園區(qū)的網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化改造。對于重工制造行業(yè)，網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化改造會幫助企業(yè)用戶提升生產(chǎn)效率同時降低生產(chǎn)危險，減少生產(chǎn)開支。
對于運營商來說，5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會接入海量的5G終端，勢必會對運營商移動終端大網(wǎng)產(chǎn)生影響。通過5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的模式，可以大幅降低運營商公網(wǎng)的運營成本并提高5G網(wǎng)絡覆蓋面積。通過利用SDN、NFV和云化技術(shù)等方式圍繞網(wǎng)絡軟硬件解耦、白盒設(shè)備、軟件定義標準來構(gòu)建解決方案，將5G核心網(wǎng)下沉至企業(yè)數(shù)據(jù)中心中，進而推動網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與運營商業(yè)務的轉(zhuǎn)型，幫助行業(yè)構(gòu)建低成本、低延遲、高帶寬、高可用、超高安全性的5G垂直行業(yè)專網(wǎng)。5G垂直行業(yè)專網(wǎng)平臺的核心，就是以開放、通用的網(wǎng)絡接口以及全新的合作模式，來探討并解決運營商在5G垂直行業(yè)專網(wǎng)中所面臨的技術(shù)、商業(yè)、管理、運維等挑戰(zhàn)，為運營商提供了新的商業(yè)思路與技術(shù)合作模式。
對于重工制造客戶來說，5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進入廠房、產(chǎn)線、園區(qū)已經(jīng)勢在必行。越來越多的智能化設(shè)備，如，工控設(shè)備、AGV運載小車、質(zhì)量巡檢記錄儀、訂單終端、物料管理終端等，對5G網(wǎng)絡的需求越來越大。伴隨著5G網(wǎng)絡的使用，更多的服務應用平臺也可以發(fā)揮自身優(yōu)勢，為制造企業(yè)提供準確的信息數(shù)據(jù)與上層決策。通過對傳統(tǒng)企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡的改造提供穩(wěn)定、高效、安全的5G專網(wǎng)，使得傳統(tǒng)企業(yè)應用服務擁有更多的自主管控能力與集成能力。在傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡中，Wi-Fi被普遍用來進行無線接入。Wi-Fi無線網(wǎng)絡缺少了移動網(wǎng)絡中的移動性管理能力，終端在覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時，無法保證網(wǎng)絡傳輸通道的連續(xù)性與大量終端接入時的網(wǎng)絡承載能力，因此無線網(wǎng)絡的基礎(chǔ)改造也是企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡化與智能化改造的重要部分。三一重卡當前廠房車間，已經(jīng)使用AGV小車打造了靈活、流動的生產(chǎn)線，主要分為主車與物料配送環(huán)線場景。在該場景中，Wi-Fi網(wǎng)絡需要提供大范圍的網(wǎng)絡覆蓋，在Wi-Fi信號覆蓋的交叉區(qū)域，AGV小車出現(xiàn)掉線、斷連情況，AGV車輛一旦斷線，導致生產(chǎn)線停滯，影響生產(chǎn)效率。
在廠區(qū)安全巡檢模式方面，由于車間廠房面積廣，功能區(qū)域劃分繁多，安全巡檢主要通過傳統(tǒng)的人工方式進行，綜合運用感官以及一些配套的檢測儀器對設(shè)備進行以簡單定性判斷為主的檢查，該方式存在勞動強度大、檢測質(zhì)量分散、主觀因素多、巡視不到位且難以全面監(jiān)控、巡視結(jié)果數(shù)字化不便等缺陷。單純依靠傳統(tǒng)的傳感器及攝像頭監(jiān)控會由于安裝環(huán)境等問題導致監(jiān)控范圍和監(jiān)控角度無法全覆蓋，而要保證全方位無死角的監(jiān)控，又需要安裝過多的傳感器、攝像頭才能完成，在投入上會造成巨大的浪費，同時由于過多的傳感器需要維護，造成整體解決方案性價比低。
4.1. 測試床應用場景
一期項目應用場景：
1. AGV小車
以三一重卡生產(chǎn)車間為例，整個生產(chǎn)車間中使用的AGV小車，分為主車環(huán)線、SPS物料環(huán)線、分裝環(huán)線這三個主要AGV環(huán)線，同時使用工業(yè)操作機械臂、吊機、傳送帶等手段將大件裝配運送至主車環(huán)線進行組裝。主生產(chǎn)線使用43臺大型AGV小車，SPS環(huán)線37臺牽引式AGV小車，分裝環(huán)線使用發(fā)動機牽引AGV 6臺，托舉式AGV5臺。整個廠房中AGV磁貼地標超過1000個以上。整個AGV使用5GHz Wi-Fi網(wǎng)絡覆蓋，并使用單獨信道，但是在產(chǎn)線周圍鋼結(jié)構(gòu)架與工業(yè)設(shè)備錯綜復雜，造成較大的信號干擾與網(wǎng)絡不穩(wěn)定情況，AGV出現(xiàn)不定時掉線情況，嚴重影響生產(chǎn)線正常運行流程。而且，Wi-Fi在安全認證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務連續(xù)性等方面無法進行保障，難以滿足工業(yè)需求。
2. 智能巡檢機器人
為了滿足工業(yè)生產(chǎn)6S指標，三一重卡也安排了大量的巡檢人員不定期在廠區(qū)內(nèi)巡檢。目前巡檢使用以下兩種方式：
1. 使用隨機抽檢模式，由專門人員進入工作區(qū)域，使用自己的手機進行拍照、錄像，上傳至后臺。
2. 固定攝像頭24小時不間斷錄像，上傳至后臺系統(tǒng)之后進行分析，發(fā)現(xiàn)違反6S指標直接報警截圖。
上述兩種中，隨機抽檢人員工作量大，缺少專用設(shè)備。固定攝像頭靈活性差，存在監(jiān)控死角，記錄、檢測不準確會導致工業(yè)生產(chǎn)6S指標不合格，留有安全隱患。
為了解決上述痛點，和開發(fā)更多的5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)應用，北京博上網(wǎng)絡科技有限公司聯(lián)合湖南電信分公司，為三一重卡22號廠房進行網(wǎng)絡升級改造項目。一期項目以測試實驗為主，通過使用北京博上5G工業(yè)移動專網(wǎng)對原有工業(yè)Wi-fi網(wǎng)絡的替換，解決了之前AGV小車掉線的問題。同時，博上網(wǎng)絡對5G工業(yè)模組的改造，添加了高清攝像頭，使得AGV小車與攝像頭緊密結(jié)合，不漏過任何一個監(jiān)控死角。在巡檢上，也采用了智能巡檢機器人做為監(jiān)控視頻補充，保障了產(chǎn)線的安全生產(chǎn)。
4.2. 測試床架構(gòu)
測試床架構(gòu)的核心是5G移動專網(wǎng)平臺，博上重工業(yè)5G專網(wǎng)平臺是根據(jù)重工行業(yè)中特殊的網(wǎng)絡需求，提供的端到端解決方案。其中包括工業(yè)用5G模組、廠區(qū)內(nèi)5G信號基站、5G專網(wǎng)核心網(wǎng)、邊緣計算載體與邊緣計算應用平臺。
測試床部署環(huán)境簡介：
圖1 – 測試床部署環(huán)境簡介
下圖為宏觀硬件架構(gòu)設(shè)計：
圖2 – 測試床宏觀硬件架構(gòu)
博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)同時附帶管控平臺，將5G核心網(wǎng)中各網(wǎng)元聯(lián)合管控，并通過數(shù)據(jù)信息采集，實時收集網(wǎng)元運行狀態(tài)與實時網(wǎng)絡狀態(tài)。管控平臺可以對整個5G移動專網(wǎng)實施監(jiān)測、預警、健康檢查等運維基本功能，實時匯報當前網(wǎng)絡是否健康，提供網(wǎng)絡優(yōu)化意見，幫助用戶優(yōu)化當前網(wǎng)絡。
下圖為博上5G SA專網(wǎng)核心網(wǎng)軟件架構(gòu)設(shè)計：
圖3 – 測試床5G核心網(wǎng)網(wǎng)元系統(tǒng)架構(gòu)
4.3. 測試床方案
經(jīng)過對廠區(qū)內(nèi)調(diào)研了解，測試床一期項目選取三一重卡22號廠房SPS物料線作為5G AGV小車與智能巡檢部署區(qū)域。首先在22號廠房進行博上5G專網(wǎng)鋪設(shè)，包含5G核心網(wǎng)和5G分布式基站，然后在22號廠房SPS環(huán)線，對物料小車進行5G改造，替換原有Wi-Fi模組為5G模組，為AGV小車提供5G網(wǎng)絡接入能力。同時在5G模組上安裝高清攝像頭、激光測距儀等相關(guān)組件，為AGV小車提供避障能力。這些模塊將采集AGV運行狀態(tài)、AGV高清圖像，這些數(shù)據(jù)將通過5G無線通信模組以及SPS環(huán)線附近部署的5G專用基站回傳至博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，并通過核心網(wǎng)中上下行流量分流器與5G網(wǎng)絡切片功能，選擇專用UPF，將數(shù)據(jù)傳送至后端內(nèi)部網(wǎng)絡與視頻MEC服務。整體項目分為三個部分，終端AGV、博上5G移動專網(wǎng)平臺、企業(yè)內(nèi)部業(yè)務服務。
· 終端AGV：5G工業(yè)模組、高清攝像頭、AGV
o 5G工業(yè)模組：提供終端5G網(wǎng)絡接入傳輸能力，支持5G SA獨立組網(wǎng)。
o 高清攝像頭：高清攝像頭為模組內(nèi)置模塊，支持最高4K分辨率的高清圖像采集。
o AGV小車使用的是產(chǎn)線正在使用的華曉CSG小車，主要負責為主組床生產(chǎn)線提供物料運輸。
· 博上5G移動專網(wǎng)平臺：5G SA核心網(wǎng)、MEC邊緣服務管理、5G核心網(wǎng)管控平臺
o 5G SA核心網(wǎng)：北京博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)是北京博上網(wǎng)絡科技有限公司獨立研發(fā)的5G SA獨立組網(wǎng)核心網(wǎng)。嚴格遵循3GPP R15協(xié)議開發(fā)，正在向R16邁進。整個核心網(wǎng)包含5G核心網(wǎng)關(guān)鍵網(wǎng)元，使用網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)將5G核心網(wǎng)運行中通用硬件平臺。在通用平臺上還可以額外假設(shè)MEC邊緣服務，在本測試床中，架設(shè)了視頻錄制MEC服務。
o 5G核心網(wǎng)管控平臺：5G核心網(wǎng)管控平臺是北京博上獨立研發(fā)，針對于5G核心網(wǎng)的管控平臺，包括了對5G核心網(wǎng)的完全管控功能，如配置、管理、停止服務、運行服務等管理功能。
o MEC邊緣服務管理：使用容器化技術(shù)，直接可以直接運行服務容器鏡像。也包含虛擬機編排管理功能，為邊緣計算服務提供完善的運行環(huán)境。
· 企業(yè)內(nèi)部業(yè)務服務：AGV工控系統(tǒng)。
o AGV工控系統(tǒng)主要負責管理與調(diào)配AGV小車運行路線、跟隨、起停、狀態(tài)監(jiān)控等管理功能。
4.4. 方案重點技術(shù)
博上5G工業(yè)專網(wǎng)核心網(wǎng)平臺是測試床的關(guān)鍵技術(shù)。北京博上網(wǎng)絡科技有限公司專注于為企業(yè)客戶、運營商合作，搭建快速、低成本的私有LTE/5G專網(wǎng)，亦可針對不同網(wǎng)絡需求提供網(wǎng)絡切片服務。博上網(wǎng)絡核心技術(shù)團隊來自美國硅谷，在移動通信、園區(qū)組網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)中積累了大量豐富的技術(shù)與方案經(jīng)驗。
博上網(wǎng)絡自主研發(fā)的5G SA獨立組網(wǎng)核心網(wǎng)嚴格遵循3GPP協(xié)議研發(fā)，支持與行業(yè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)公司各種設(shè)備對接。同時也具備微服務管理平臺，管控5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，給垂直行業(yè)提供最佳的用戶體驗。
在5G核心網(wǎng)中，博上網(wǎng)絡研發(fā)了多項網(wǎng)絡功能虛擬化的實現(xiàn)技術(shù)，針對5G核心網(wǎng)進行虛擬化改造，使5G核心網(wǎng)可以運行在通用硬件平臺。同時，領(lǐng)先于行業(yè)的轉(zhuǎn)發(fā)加速技術(shù)，實現(xiàn)了端到端網(wǎng)絡超低延遲的5G數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在5G核心網(wǎng)管控平臺內(nèi)，博上網(wǎng)絡根據(jù)5G核心網(wǎng)的特性，進一步實現(xiàn)了管控平臺對5G核心網(wǎng)的網(wǎng)元管理能力，使得5G核心網(wǎng)具備快速部署、快速擴縮容的能力，以適配更多不同的場景。
4.5. 方案自主研發(fā)性、創(chuàng)新性及先進性
本方案是基于博上5G專網(wǎng)平臺，面向工業(yè)制造垂直行業(yè)中行業(yè)終端提供5G園區(qū)專網(wǎng)網(wǎng)絡接入能力。同時，該網(wǎng)絡平臺也以軟件虛擬化、微服務化架構(gòu)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)軟硬件解耦，并可快速集成垂直行業(yè)系統(tǒng)服務應用于MEC邊緣計算平臺，為企業(yè)提供MEC邊緣計算能力。本方案也利用廠區(qū)、生產(chǎn)線中現(xiàn)有的工業(yè)設(shè)備，如，AGV小車搭配高清巡檢攝像頭，經(jīng)過改造，達到傳統(tǒng)設(shè)備復用、5G網(wǎng)絡擴展設(shè)備能力的目的。
在項目二期，還將會與工業(yè)制造的物流管理、訂單平臺整體集成，打造更加智能化的5G生產(chǎn)線，包括員工手持終端、物料篩撿、集群內(nèi)部通信等功能。
在創(chuàng)新及先進性方面，博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)不僅包含對5G核心網(wǎng)標準功能的支持，還具有以下創(chuàng)新功能特點：
· 流量、終端監(jiān)管系統(tǒng)
o 5G網(wǎng)絡終端簽約信息管理、用戶策略下發(fā)
o 5G網(wǎng)絡終端接入信息管控，接入網(wǎng)絡許可管控
o 終端簽約信息管理，特定切片、網(wǎng)絡設(shè)定
o 上行流量分流，定向流量定向UPF轉(zhuǎn)發(fā)，UPF智能選擇
o 5G網(wǎng)絡終端流量策略定制、下發(fā)、應用保障
o 用戶自定義切片類型、切片行為，保障切片應用至網(wǎng)絡
· 工業(yè)防火墻規(guī)則應用
o UPF隔離轉(zhuǎn)發(fā)
o 內(nèi)網(wǎng)隔離規(guī)則配置
o 內(nèi)、外網(wǎng)互通規(guī)則配置
· 安全監(jiān)測審計
o 5G網(wǎng)絡深度可視化監(jiān)控
o 根據(jù)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡狀態(tài)、網(wǎng)絡行為監(jiān)控
o 根據(jù)用戶需求允許或拒絕指定終端接入網(wǎng)絡許可
o 5G網(wǎng)絡基站接入信息管理
o 基站信息獲取，接入許可管控
· 入侵檢測
o 非法終端接入報警、阻止
o 非法操作報警、阻止
· 容災減災、擴縮容
o 根據(jù)場景需求對5G核心網(wǎng)擴、縮容管理
o 5G網(wǎng)絡智能化容災
o 5G核心網(wǎng)故障檢測、故障自動恢復
4.6. 方案安全風險控制
由于廠區(qū)數(shù)據(jù)要求本地加載，不基于公網(wǎng)進行回傳，故本方案采用端到端的專網(wǎng)解決方案，起到了與公網(wǎng)數(shù)據(jù)的良好隔離，保證了數(shù)據(jù)的安全及私密性并有效的規(guī)避了外網(wǎng)攻擊的風險性。
整套測試床的部署核心，是5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，需要使用具備高可用、快速運維的專用核心網(wǎng)。博上5G專網(wǎng)核心網(wǎng)支持主備容災部署，支持故障快速、自動恢復。通過對網(wǎng)元數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，智能分析網(wǎng)絡使用情況，選擇最佳的、穩(wěn)定的運行模式與擴、縮容策略。
五、 測試床實施部署
5.1. 測試床實施規(guī)劃
序號 | 階段名稱 | 時間 | 主要工作內(nèi)容 |
1 | 可行性研討 | 2021.01.01 - 02.01 | 1) 博上公司進行工業(yè)4.0行業(yè)調(diào)研；定位潛在工業(yè)4.0企業(yè)。 2) 企業(yè)間深度對接，達成初步意向； 3) 與行業(yè)客戶明確戰(zhàn)略合作框架，確定價值場景范圍(可簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議)。 |
2 | 設(shè)計階段 | 2021.2.01 - 3.01 | 1) 需求對接，明確企業(yè)當前網(wǎng)絡痛點，制定解決方案，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點項目； 2) 聯(lián)合供應商，完善平臺設(shè)計及設(shè)備選型；在實驗室完成設(shè)備內(nèi)場測試聯(lián)調(diào)及對接。 |
3 | 進場施工 | 2021.3.1 - 6.1 | 1) 設(shè)備入場施工部署調(diào)測 |
4 | 運行驗收階段與二期項目設(shè)計 | 2021.6.1 – 9.1 | 1) 根據(jù)客戶需求，實現(xiàn)平臺相關(guān)功能及運行穩(wěn)定性； 2) 二期項目需要對接更多服務應用平臺，完成整體對接平臺設(shè)計。 |
5 | 宣傳推廣階段與二期項目施工 | 2021.9.1-2021.12.1 | 1) 嘗試輸出白皮書，引導行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計； 2) 建設(shè)標準體系，擴大產(chǎn)業(yè)可復制空間； 3) 營造生態(tài)體系，構(gòu)筑商業(yè)粘性； 4) 打造產(chǎn)業(yè)樣板間，進一步構(gòu)筑商業(yè)粘性； 5) 二期項目進場施工部署。 |
6 | 二期項目集成測試 | 2022.12.1 –2.1 | 1) 集成測試，各服務穩(wěn)定運行達到要求。 |
7 | 打造標桿項目、燈塔工廠 | 2022.2.1 – 2022.3.1 | 1) 收集用戶使用反饋，完善各個系統(tǒng)間交互； 2) 打造企業(yè)內(nèi)部標桿項目，完成5G智能燈塔工廠建設(shè) |
5.2. 測試床實施的技術(shù)支撐及保障措施
測試床實施的技術(shù)支撐主要圍繞行業(yè)上游 – 北京博上 – 行業(yè)客戶三大環(huán)節(jié)展開相關(guān)工作。行業(yè)上游供應商，如智能AGV小車提供商、5G智能設(shè)備提供商，負責提供工業(yè)設(shè)備，由北京博上牽頭，進行網(wǎng)絡接入測試、網(wǎng)絡調(diào)試、網(wǎng)絡搭建等集成工作，同時聯(lián)合行業(yè)客戶自有研究院，如三一重卡研究院、三一重卡制造部，展開相關(guān)生態(tài)建設(shè)。北京博上作為5G網(wǎng)絡技術(shù)提供商，與運營商政企客戶部緊密合作，依托運營商政企客戶部市場資源與市場模式，以達到推廣測試床項目的目的。隨著專網(wǎng)用戶的使用與反饋，不斷完善整套系統(tǒng)，吸納更多行業(yè)設(shè)備供應商、解決方案集成商，最終形成生態(tài)閉環(huán)。
5.3. 測試床實施的自主可控性
5G專網(wǎng)平臺支持完全部署在行業(yè)客戶的內(nèi)網(wǎng)中，行業(yè)用戶擁有完全的控制權(quán)。由運營商負責協(xié)助網(wǎng)絡運營，保障網(wǎng)絡質(zhì)量。
六、 測試床預期成果
· 針對廠房網(wǎng)絡改造，完成基于獨立組網(wǎng)的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡鋪設(shè)；
· AGV小車接入5G專網(wǎng)；
· AGV小車通過5G專網(wǎng)，與AGV主控系統(tǒng)進行通訊；
· 不斷集成更多的行業(yè)應用服務，打造完善生態(tài)平臺；
· 完成廠區(qū)內(nèi)跨廠房云互聯(lián)互通；
· 取得博上5G制造業(yè)專網(wǎng)核心網(wǎng)平臺相關(guān)軟件著作權(quán)。
6.2. 測試床的商業(yè)價值、經(jīng)濟效益
結(jié)合工業(yè)制造行業(yè)部分大中型廠區(qū)存在數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型的需求，且制造行業(yè)網(wǎng)絡相對封閉，需要較高的安全網(wǎng)絡能力，不宜接入公網(wǎng)環(huán)境的需求特點，引導企業(yè)發(fā)掘?qū)?G移動專網(wǎng)的具體需求；聯(lián)合合作伙伴、制造裝備供應商、網(wǎng)絡設(shè)備制造廠家，提供適用于工業(yè)生產(chǎn)的終端、模組、系統(tǒng)服務平臺、接入設(shè)備及網(wǎng)絡功能虛擬化網(wǎng)元。結(jié)合自建邊緣及專網(wǎng)技術(shù)，聯(lián)合運營商，為企業(yè)提供專網(wǎng)接入能力。大幅降低行業(yè)客戶網(wǎng)絡基建成本、人員運維成本與人工成本。
同時，本測試床可以給垂直行業(yè)客戶帶來諸多好處：低時延可以使得控制終端反應更靈敏；連接穩(wěn)定性可以使得終端7x24小時在線；高度安全性使得網(wǎng)絡本身不易遭受網(wǎng)絡攻擊；大容量可以支持從幾臺到幾十萬臺的終端設(shè)備接入5G無線網(wǎng)絡、大帶寬可以使得巡檢人等高清視頻、高清監(jiān)控的高質(zhì)量傳輸。
6.3. 測試床的社會價值
該測試床項目依托北京博上的5G移動專網(wǎng)核心網(wǎng)系統(tǒng)，為企業(yè)打造自有的5G專網(wǎng)網(wǎng)絡環(huán)境，也通過虛擬化、容器化、網(wǎng)絡功能虛擬化等新興技術(shù)，打造靈活、可控以及可靠的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)備，推動了傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的轉(zhuǎn)型，也為整個通信行業(yè)與行業(yè)客戶在5G網(wǎng)絡項目上奠定了合作基礎(chǔ)，推進了新型ICT技術(shù)與制造業(yè)的融合、創(chuàng)新與新型項目落地，創(chuàng)造了可持續(xù)發(fā)展的良性生態(tài)環(huán)境，也為5G專網(wǎng)網(wǎng)絡積累了寶貴的實例經(jīng)驗。
5G專網(wǎng)覆蓋，引入了邊緣計算的理念，從5G終端的接入控制、基站之間移動、以及數(shù)據(jù)平面等網(wǎng)絡功能全部下沉到客戶的工廠園區(qū)，也初步實現(xiàn)了工業(yè)4.0的目標。
本測試床初步驗證了5G技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的可行性、先進性，可以作為工業(yè)4.0的標桿，進一步在其他工廠進行推廣。
6.4. 測試床初步推廣應用案例
三一集團重卡事業(yè)部是三一集團旗下專注于重型卡車生產(chǎn)的事業(yè)部門，通過測試床在三一集團重卡事業(yè)部22號廠房的落地與實驗，推動了整個三一集團的智能化進程。在測試床項目實施的同時，也在三一集團其他事業(yè)部，如泵送事業(yè)部，集團研究院等部門緊密合作，探索重工制造業(yè)在5G網(wǎng)絡下新型技術(shù)方案。通過對傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造優(yōu)化，打造試點標桿項目，加快整個制造業(yè)在5G網(wǎng)絡下的智能化轉(zhuǎn)型，也提供了行業(yè)專網(wǎng)在制造業(yè)中的可參考范例，積累了寶貴的行業(yè)經(jīng)驗。
七、 測試床成果驗證
整個測試床成果驗證計劃包含兩個方面：
· 端到端5G專網(wǎng)網(wǎng)絡能力
· 制造業(yè)采用5G移動專網(wǎng)的能力
7.2. 測試床成果驗證方案
· 端到端5G移動專網(wǎng)網(wǎng)絡能力：
o 主要對5G專網(wǎng)網(wǎng)絡接入能力、網(wǎng)絡性能、網(wǎng)絡連通性進行測試
測試項目：無線網(wǎng)絡性能測試 |
測試目的：驗證AGV小車運行路線上信號覆蓋強度、E2E時延 |
預置條件： a) 5G基站上電，連接5G專網(wǎng)核心網(wǎng)，小區(qū)激活。 b) 使用5G專網(wǎng)核心網(wǎng)管理平臺為測試SIM卡開卡，確保該卡終端能夠接入。 c) 測試終端上安裝無線信號測試工具Celluar-Z和Ping工具 |
測試步驟： 1) 找一個Android測試手機，插入新開戶的USIM卡。 2) 測試手機預先下載并安裝好Celluar-Z工具和PING工具 3) 測試手機沿著AGV環(huán)線的行經(jīng)錄像移動，通過Celluar-Z工具觀察RSRP 4) 測試手機ping監(jiān)控服務器，觀察E2E ping 時延 |
預期結(jié)果： a) 測試手機成功接入網(wǎng)絡。 b) 當測試手機沿著機器人軌道路線移動時，RSRP在-110內(nèi)。 c) 當測試手機沿著機器人軌道路線移動時，ping AGV管控服務器時延小于15ms。 |
測試結(jié)果：
|
結(jié)論：
|
· 行業(yè)應用可用性驗證
o 主要測試AGV系統(tǒng)在5G專網(wǎng)環(huán)境下能否正常工作。
測試項目：業(yè)務驗證 |
測試目的：驗證AGV系統(tǒng)是否能夠滿足日常的需求 |
預置條件： a) AGV小車系統(tǒng)啟動，使之沿著軌道正常工作。 b) 觀察AGV管控系統(tǒng)監(jiān)控大屏，監(jiān)控結(jié)果能否正常顯示，正確監(jiān)控小車信息。
|
測試步驟： 1) 啟動AGV小車。 2) 觀察監(jiān)控大屏，查看AGV小車狀態(tài)是正確，系統(tǒng)下發(fā)運行命令是否成功執(zhí)行。 |
預期結(jié)果： a) AGV小車啟、停狀態(tài)合理，硬件信息、電池信息正確。 b) AGV管控系統(tǒng)下發(fā)跟隨、停止等控制指令，AGV小車正確遵從控制指令。 |
測試結(jié)果：
|
結(jié)論：
|
無
9.1. 測試床成果交付件
階段目標：三一重卡22號廠房，AGV小車5G網(wǎng)絡接入替換
最終交付：三一重卡22號廠房、新生產(chǎn)線廠房5G網(wǎng)絡，包含對訂單系統(tǒng)、物料管理、物流信息系統(tǒng)的集成。
輸出：北京博上5G工業(yè)制造4.0專網(wǎng)網(wǎng)絡平臺，并取得相關(guān)軟件著作權(quán)。
9.2. 測試床可復制性
該測試床項目可為工業(yè)制造網(wǎng)絡化、數(shù)字化、智能化改造提供有力支撐，可將該項目打造為工業(yè)制造5G專網(wǎng)項目模版，并為行業(yè)內(nèi)提供相關(guān)場景的適配依據(jù)。適合大中型制造業(yè)有邊緣計算、5G專網(wǎng)需求及安全生產(chǎn)的移動類網(wǎng)絡覆蓋場景提供完善的解決方案，具有100%的可復制性。
9.3. 測試床開放性
該測試床項目具備很高的開放性，5G專網(wǎng)核心網(wǎng)運行在通用硬件平臺，不僅可以與企業(yè)當前應用平臺平滑對接，可以對目前制造業(yè)設(shè)備進行快速改造，同時也可以使用MEC邊緣計算接入不同的行業(yè)服務應用，可以擴展到大量應用，提升網(wǎng)絡能力。
10.1. 測試床使用者
該測試床項目將部署在湖南長沙三一集團重卡事業(yè)部22號廠房。
測試床也對工業(yè)制造領(lǐng)域有指導意義，工業(yè)制造企業(yè)可以依照該測試床的場景，搭建5G制造業(yè)專網(wǎng)。
10.2. 測試床知識產(chǎn)權(quán)說明
北京博上網(wǎng)絡科技有限公司擁有相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)。
10.3. 測試床運營及訪問使用
建設(shè)初期，通過專網(wǎng)解決方案模式進行推進，由中國電信湖南分公司進行頻譜資源的調(diào)配、劃分、計費接入以及基礎(chǔ)建設(shè)，并負責網(wǎng)絡建成后的運營維護，設(shè)備日常檢修，客戶投訴處理，故障處理等基礎(chǔ)運維。由北京博上提供5G專網(wǎng)核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，并對工業(yè)應用平臺進行對接測試。后期企業(yè)客戶可以自行進行簡單維護，整體維護由湖南電信接手后期運維，由北京博上提供技術(shù)支撐。
10.4. 測試床資金
序號。 | 預算科目名稱 | 合計（萬元） | 備注 |
1 | 差旅費 | 5 | |
2 | 軟件系統(tǒng)服務費 | 120 | 包含5G專網(wǎng)核心網(wǎng)及應用平臺授權(quán)費用 |
3 | 硬件設(shè)備采購費 | 80 | 包含基站設(shè)備 |
4 | 設(shè)備安裝費 | 5 | |
5 | 資本化支出 | 30 | |
合計 | 240 |
10.5. 測試床時間軸
階段名稱 | 時間 | 主要工作內(nèi)容 | |
1 | 可行性研討 | 2021.01.01 - 02.01 | 4) 博上公司進行工業(yè)4.0行業(yè)調(diào)研；定位潛在工業(yè)4.0企業(yè)。 5) 企業(yè)間深度對接，達成初步意向； 6) 與行業(yè)客戶明確戰(zhàn)略合作框架，確定價值場景范圍(可簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議)。 |
2 | 設(shè)計階段 | 2021.2.01 - 3.01 | 3) 需求對接，明確企業(yè)當前網(wǎng)絡痛點，制定解決方案，聯(lián)合創(chuàng)新，積極探索示范試點項目； 4) 聯(lián)合供應商，完善平臺設(shè)計及設(shè)備選型；在實驗室完成設(shè)備內(nèi)場測試聯(lián)調(diào)及對接。 |
3 | 進場施工 | 2021.3.1 - 6.1 | 2) 設(shè)備入場施工部署調(diào)測 |
4 | 運行驗收階段與二期項目設(shè)計 | 2021.6.1 – 9.1 | 3) 根據(jù)客戶需求，實現(xiàn)平臺相關(guān)功能及運行穩(wěn)定性； 4) 二期項目需要對接更多服務應用平臺，完成整體對接平臺設(shè)計。 |
5 | 宣傳推廣階段與二期項目施工 | 2021.9.1-2021.12.1 | 6) 嘗試輸出白皮書，引導行業(yè)水平參考架構(gòu)設(shè)計； 7) 建設(shè)標準體系，擴大產(chǎn)業(yè)可復制空間； 8) 營造生態(tài)體系，構(gòu)筑商業(yè)粘性； 9) 打造產(chǎn)業(yè)樣板間，進一步構(gòu)筑商業(yè)粘性； 10) 二期項目進場施工部署。 |
6 | 二期項目集成測試 | 2022.12.1 –2.1 | 2) 集成測試，各服務穩(wěn)定運行達到要求。 |
7 | 打造標桿項目、燈塔工廠 | 2022.2.1 – 2022.3.1 | 3) 收集用戶使用反饋，完善各個系統(tǒng)間交互； 4) 打造企業(yè)內(nèi)部標桿項目，完成5G智能燈塔工廠建設(shè) |
聲明
本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數(shù)據(jù)、觀點、建議，不構(gòu)成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內(nèi)容的知識產(chǎn)權(quán)歸工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟所有（注明是引自其他方的內(nèi)容除外），并受法律保護。如需轉(zhuǎn)載，需聯(lián)系本聯(lián)盟并獲得授權(quán)許可。未經(jīng)授權(quán)許可，任何人不得將報告的全部或部分內(nèi)容以發(fā)布、轉(zhuǎn)載、匯編、轉(zhuǎn)讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內(nèi)容通過網(wǎng)絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內(nèi)相關(guān)描述及相關(guān)數(shù)據(jù)圖表。違反上述聲明者，本聯(lián)盟將追究其相關(guān)法律責任。
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