導讀

作為我國首個邊緣計算產業促進項目
，“邊緣計算標準件計劃”由中國信息通信研究院、工業互聯網產業聯盟、互聯網與工業融合創新工業和信息化部重點實驗室聯合產業各方共同發起，旨在形成“技術研發
、標準研製、產品檢測、應用示範、規模商用”的de產chan業ye閉bi環huan
，有you效xiao協xie助zhu設she備bei廠chang商shang優you化hua迭die代dai產chan品pin能neng力li
，並bing為wei用yong戶hu提ti供gong可ke靠kao精jing準zhun的de選xuan型xing參can考kao，為wei推tui動dong邊bian緣yuan計ji算suan規gui模mo化hua部bu署shu奠dian定ding關guan鍵jian基ji礎chu。經jing過guo近jin4年的發展，“邊緣計算標準件計劃”已累計完成四批產品的集中測試
，累計為60餘款產品提供測試服務。

中國移動研究院自主研發的5G虛擬化工業控製網關順利通過本次“邊緣計算標準件計劃”產品測試，並且在多個領域實際應用部署和持續穩定運行，助力各行業企業應用升級，推動數字化建設落地。

傳統工業網絡廣泛采用有線技術，存在層級複雜、部署難度大、柔性化不足等問題。現有工業無線技術由於在通信時延、抗幹擾、穩定性等方麵存在短板
，難以滿足工業網絡對通信確定性、高可靠性等嚴苛的性能要求，主要服務數據采集、視頻回傳

、移動巡檢等業務，難以深入工業控製核心生產環節。另一方麵，以傳統PLC（可編程邏輯控製器）為代表的工業控製架構封閉，垂直煙囪結構導致擴展性差
、集成難度大、成本高，這種“算力下不去，數據上不來”的控製架構，難以滿足工業互聯網發展需要。

5G虛擬化工業控製網關

5G虛擬化工業控製網關

針對工業無線和開放自動化麵臨的挑戰，中國移動打造5G虛擬化工業控製網關產品，以打造技術創新、性能優異、自主可控的5G+工業端到端高質量控製保障技術為目標
，以5G工業網關為錨點，創新確定性、新型短距
、虛擬化PLC三大關鍵技術，解決幹擾環境下通信質量保障難、異構協議接入難、工控業務拓展難等問題。

現場部署架構圖

5G+TAN確定性實現控製器北向確定性傳輸

麵向行業高確定性需求
，5G+TAN（時間明晰網絡）技術通過內生雙發選收

、多鏈路冗餘傳輸、時延門限控製
、跨時鍾域協同等技術，提供有界時延抖動
、高可靠性、高精度時鍾同步等能力，實現端到端確定性傳輸。在5G（R16）環境下南向1588v2授時精度誤差小於500ns，軟件定義時延誤差小於10微秒

，幹擾環境下丟包率降低40%以上，時延降低20%以上

，實現端側設備融合精簡，大幅降低成本。目前已研發5G確定性工業網關和配套的確定性控製器
，實現雙5G傳輸


，基站無感知切換，保障各類業務穩定流暢運行。

5G+新型短距實現控製器南向剪辮子

控製器通常采用現場總線協議以有線方式與I/O連接

，近年來出現越來越多的無線化訴求和趨勢，現有的無線技術在時延、可靠性、同步精度

、安全性等方麵
，已無法滿足部分新業務、新場景對網絡的苛刻要求
，如何實現控製器南向剪辮子一直是業界難題。星閃短距技術基於全新空口設計，是具有低時延（低於100us）、多接入（超過256個）、高可靠（超過99.999%）、安全自主可控等特點的新一代無線短距通信技術。基於5G+新(xin)型(xing)短(duan)距(ju)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)器(qi)南(nan)向(xiang)剪(jian)辮(bian)子(zi)，實(shi)現(xian)廣(guang)域(yu)通(tong)信(xin)的(de)蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)與(yu)短(duan)距(ju)網(wang)絡(luo)的(de)融(rong)合(he)，既(ji)可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)拓(tuo)展(zhan)蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)的(de)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)，打(da)通(tong)現(xian)場(chang)連(lian)接(jie)的(de)最(zui)後(hou)100米，也可與蜂窩網絡協同實現具備雙路冗餘特性的確定性傳輸
，增強數據傳輸的可靠性,形成獨特優勢。

5G+vPLC實現虛擬化PLC統一編排部署

5G+vPLC（虛擬化控製器）依托實時虛擬化技術
，在x86/ARM通用硬件構建實時計算環境，通過軟硬解耦將傳統PLC變成虛擬化PLC控製服務。虛擬化PLC采用國產PLC軟件技術，滿足IEC-61131-3標準
，支持ST、LD
、IL

、SFC和CFC五種編程語言，支持Modbus、CAN、EtherCAT
、Profinet等常用工業總線協議虛擬化接入
，支持工業總線協議與MQTT（消息隊列遙測傳輸）自動轉換，PLC任務最大時延抖動<150us，滿足中高速工控場景需求。目前已在EA1000、DC2000等多個型號的5G確定性網關上完成虛擬化PLC集成和部署。

“邊緣計算標準件計劃”證書

典型案例

案例1：流程行業-鋼企天車無線遠程控製場景

中國移動與某鋼鐵企業合作
，在其熱軋場開展了廠區14台天車行車自動化改造。5G確定性工業網關作為行車側PLC從站北向通信節點
，通過多路冗餘確定性傳輸

，實現中國移動5G專網2.6GHz和4.9GHz雙頻網絡的無縫冗餘切換，顯著改善現場無線傳輸質量，丟包率可降低50%以上
、抖動小於10ms
，控製業務無小區切換抖動。

無線遠控架構圖

案例2：離散行業-電池組裝線“控製+數采”

二合一替換場景

中國移動與國內某新能源廠商合作，在電池組裝產線完成5G+虛擬化PLC技術驗證應用。核心方案是采用一台安裝虛擬化PLC的5G工業控製網關，實現對“傳統PLC+數采網關”的二合一替換。5G工業控製網關首先通過掃描槍、測距儀完成位置標定，控製機械臂移動到電池模組位置。隨後控製機械臂上的擰緊槍完成電池模組的安裝擰緊。在此案例中
，5G工業控製網關不僅提供PLC實時控製服務，也提供5G數據采集
、遠程運維服務。從而將傳統的“現場I/O-PLC-數采網關”三層架構壓縮成“現場I/O-5G工業控製網關”扁平架構，解決了傳統方案控製層級多、專用設備多，成本居高不下
，難以實現無人化/少人化運維等痛點問題，設備硬件成本和運維成本均下降50%。

離散行業智能製造架構圖及現場圖

隨sui著zhe個ge性xing化hua商shang品pin逐zhu漸jian成cheng為wei主zhu流liu消xiao費fei方fang式shi，流liu水shui線xian大da規gui模mo製zhi造zao標biao準zhun件jian的de生sheng產chan方fang式shi已yi無wu法fa滿man足zu現xian有you需xu求qiu
，以yi快kuai速su和he多duo樣yang為wei特te點dian的de柔rou性xing生sheng產chan在zai生sheng產chan製zhi造zao中zhong扮ban演yan越yue來lai越yue重zhong要yao的de角jiao色se，工gong業ye無wu線xian網wang絡luo和he開kai放fang自zi動dong化hua需xu求qiu強qiang烈lie。5G確定性工業網關首次集成確定性傳輸、新型短距連接、虛擬化控製等能力，實現了全無線、全流程
、自主可控的高可靠工業控製應用，促進5G深度融入核心生產環節
，支撐構建新型工業化，助推DOICT融合。