基于云网融合的工业数据采集和云化控制白皮书

工业数据采集和云化控制 白皮书 01前言.01 05总体架构及案例27 ntroturtianOrerallStructureandCaseStudies 02工业网络03 industria,Networis 2.1网络架构，.05 案例一：中山某家居用品注望生产案例.29 案例二：某5G智能化工厂项目案例.30 窦创三：山东某钢铁风机节能项目案例31 2.2工业PON.07 2.35G.11 案例四：菜汽车,股份有限公司5G工厂应用案例.2 案例五：江苏集电气连接刷造商5G全连接工厂.33 03数据采集。.15 DutaAaquisifon 3.1应用场景.16 06总.34 Sunnary 3.2架构方案 .17[参考文献]35 04云化控制.20 Clo,dcrtro. 4.1应用场景.21 4.2架构方案.22 【指导单位]35 【参编单位].35 快托云网融合伙劳和科技创斯能力，与工业界紧密试 作，打造新型工业化高性能连接与计算，完涯，为使强 改优建大新型工业化提供校心助力，在智能风络方面，中国电信准出全云化5G工业定制冈，首创工业PON响定性接术体系、IP网练3.D体系架构等，打道 满足工业场景要求的高性骼确定性风络，形反了全要素的泛在连接能力，满足工厂内少、工业场景热据传输对风络的看要；在智能制造方面，中国电信以工业应 用方率引，打通工业数据采集、汇，治理及应用的 知环，推出了具备海量待认适配、超高处理生能的标推化、通用化数采网关，研发了首个基于5G云边快 同的云化C工业控制系统，实现工控软硬件、异构 设备，增过等多维数据未集拍续一控制，助力企业性生产，智能制造升级 作为工业互联网颁域的积权连行者，在中国工业 互联系研究院的指导下，中国电信联合产业各方 积解探素和实联基于新型工业网终美构的数采利运控 应用，在煤矿、钢铁、化工、家电、装备等行业效果 星者。本白皮与基于中国电信实读经验，介绍了中 国电信在工业网络、数据采集、云化控制方面的研究 果，推出翼运采、翼云控产品方案，并通过实际案 01前言 侧进行了课质剖折，可为产业界新型工业化的快递开展提供参考。 展望未，中国电信即与产业链合作火洋门聚力 共赢，在工业网络、数据采集、云化控制领域持续技 INTRODUCTION术仓所，应用深化，准动数字技大与实体经济脂合发 展，赋能工业领域的数字化、网终化，智能化转型升级，共建新型工业化美好湖示！ 经过多年选代发展，云网融合得到了快递演违，但在与工业控，协议结合方至乏善 可陈，追幻再要解失工业领域高可掌，大带完，低对延的表景需求。用于连援现求传感器，执行器，控器及监控系统的工业控制网络主要使用各种工业总线，工业以太网进行连接，涉及的技术标椎众多，形成各自独立的数据摄岛，波北互湿性和薄客性差，腰制大 规模网络互联，连接各办公，管理，运营和应用系统企业河主要足用高速认太网和TOPJIP 进行网络互联，但准以测足一些应用系统欢现场级数据的高实时、高可掌约直接采美带 求，研产供销报沟通减本较高。 为有效解失上达可醒，凌足工业数据“上通下达”的范剪需求，一是工业数果充为重要，实观现最级设备数据的采集及互通：二是数据上云的深度变我更有价值，实现数据互操作与信息集成，这数对于网终俏定性传输能力提出较高的要求，关建能力包合：上行大 带宽、低打延、可掌性，任举动， 02.工业网络 INDUSTRIALNETWORKS EO FIL! 浙宁性二业FON HI MESEP 生产所 其于云网配合都磨实求，我们以实际顶巨中总结了三胖集更超暑型态：网差立载 署，云网部分独立部暑和云风共享等署，如表2-1所示，凡网络参署来看，客户现场，独立 工业大月 部署工业PON网络，按需选挡5G定制，网模式：从运资源部暑来看，客户会采用立暑私 SAOA有云平台和应用公有云两神方式， CTR部暑方式工业PCN客 APC.n 工业保场电线（工业 大月（工业无式 独立郎馨5G定制.网加震式 工业PON备 往立部署客户现场 客户看私有云平台 部分 5G定集网比部膜式 工业PON备客户留分应用公有元平 独立部香我立部暑客户现场合/部分部暑私有云平台 医2-1专统工厂网限购 环验图工业互联风业务发居对区格基建设英提出了更享物要求，工业网将量现出 共享部馨5G定,网致运膜式 工业PON设备 客户应用公有元平台 合、开效，灵话的发展趋势。中国电信规出基于工业互联网发展需来的新型工厂网络策独立部暑客户现场 构，加2-2所示，一是网络结电扇平化，IT民终与OT风络逐步照合；二是高实时控制信 息与非实控程数据共可情输：三是有发与无线莉国团用，以工业POK+5G为代表的双期2-1元网方式 千兆在工.厂广泛应用：四是网络技术开核和融合，加TSW与SG融合构建高可章约网缩连以工业数采连换为例，基于5G+工业PON的融合组网加图2-3所示，该方式下客户采用接：五是数据从传统工业控制系统中开放出来，以标准化的适法和效据模型开改给上层应云网器合的部暑模式，将风络设备（UFF，OLT等）和企业私有云集中部署，对于工业数采用：六是组风方式和网络管控更加灵活，基于5DN的工业PCN专网和5G定,网暂能管控能和工业控制业务来说，是一种比较典型的语模式。 大，满足工业的定制化应用和管控需求， 0550 56二 工段1工段N .. 联 FICE 控制柜:RC410PU+LOQ车间至机房部看ODN光链落 C产车间部署ONU 无性域：5次定期同 :IFON医2-4工业304的通网保期租产品书成 工业PON系统具有以下提式： (1）上行大帮赛 2.2工业PON 工业PON按等PON的技术落线演进，满HITU-T的标准，支持基于业务需求选泽不同的PON慢式来提供不更拍节克靠力，如表2-2所示，不同慢式下送率有麦异，OLT设备上采用 中国马信率先在行业中提出工业PON技术理会，并坚持工业PON技术创新和准动行业combo线卡看人不同的光模快提供不同选率，以演足不同业务持宽需求。 应用，已形反工业PON核心专利族群，完试超过30项专利授权，完成软著5项，禁头国际标接照分光比1:4，CNU下联口4口设备，当算惠热PON设备能够实现的能力如下：采用 准7夏。在2020年中国通信字会科液鉴定中评价方“赛重原创技术”并荣获中国通信学会XGS-PON模式可为接入终端没备提供64Nbps约上行昔责，采,用XG-POV模式可为接入练 科技二等；在2022年创新性提出支持系统确定性能力的工业PON技术，承载工业闭开控端设备提供160Mbps的上行竞，伴随着工业PO技术演违，原计2025年50G-PON模 制业务满足确定性要求，通过第三方测试验证，端至端系统对还可适十使砂级，科动可达式，疫期相同的的业务模式，采用50G-POH模式可为接入终编设备提供1600Mbps的上行微砂级，达到行业领先水平，切实推连工业控制网络国产化更违一步，我们持续引导PON带宽。 产业链，目标是快同推进工业PON网终成为满足工业可掌连接及安全信息传输需求的国有 自主可控的主技术，ITL-T(咏准组织) 工业PO源于(TU-T/=TSIFOX标准体系，是一牌全新的工业互联网用全光网络连接 抗术，是工业场景中工厂内谨按组网的全新方翼，已经逐步在各类工业行业中违行现场部 署和应用，为满足工业应用需求，现有工业PON枝术需要突破传续时分复用上行以制的固 GPOM模式,XG-PON模式,XGS-PON模式,505-PCN模去 上行施率1G2.5G610G256 有对延抖动限制，实现确定生网络传验能力，为工业客产提供一整衰管适化、高生能、自下行速率2.5610610G50G 主可控，智能化的新型高性能工业PON光网络基础设施，加图2-4所示，实环工业企业各类业务的确定性融合接入能力，既力工业企业向智能制造转型升级， 商用对间2009201720202025 22工业P 070 ONU设备上行双PON上行双PON上行单PON口上行单PON口 可掌性（参考值）最勇99.93%教高99.99%高99.9%高99.9% 用于工业控制业务场景中 表2-继通保护式广商山设备和电信自研电信自码： 工业e边发备ct10m）享通过工业01服务平台实现 比激工业以太环网，工业PON系统提供了甚于非均匀分光模式的夏OLT手拉手保链型网方式，可实现全光落保护，报大提高了工厂内网有线网络的可靠性滤过99.99% 工业30M自服务平台 工业FONA定 出行钢 Q工业#定 恒鞋力互接卡技 主用工业 FONOLTTFONOLTZ ON 工业车间工业车 主用网络主月网络 ILPCN限关 R网路万除网络依调现有标准和现有设备实现能力，中国电信将现有约工业PON系统的确定性能力进行分级L0-L2以满足不同场累的需要，如表2-4所示， LO级能力移为普谨型，基于/TV-T9BA买引脉准定父的GPCN技大机范来实现和提供吸 工业POM间关 工业FOM同关国 务能力，LD限能力适用于普通型业务。 国工业FOV间关 L1级能力称为确定性型，基于TU-T967系列标准定义的XGPON技术规范来实现和掘 二业30MR供服务能力。L“级能力适用于时范敏薄型业务，提供了比较高的时延保障，司对带宽的题 力也有所增加， L2级能力称为确定性且上行带竞增强重。基于TJ-T9307系列标准定义的XGS-PON技术规范来实要和提供服务能力。L2级能力适用于对上行大若竞有特获震求约业务，加机器视完验测，同对也提共了比较高的对还保障。 6010 13565536666)[99.99%,9.559%][9999.9] 表24工业PO系练启性能力出统 D，：20ms@9.9%，奥型场股加：3C电子制造/装备制造/汽车制造等PLC控制C2C领票（1：ASV与PLC10同的产线物送，分案机与PLC持司持激分筛等！， 2.35G 主要实现技术：下冰UPF；Qes优先级，双发法收；上行QC版读质，ULGramt-ree （上行免授权调度），目标BLER1、RB资源预留、POCPE.序送交，PDCF复制、5Iot 整着5G持续演违，中国电信针对工业生产场最开展分级分档5G网络能力建设，U.时合等。 延、抖动、上行常室、网络可用性，组网简化等多方重提升工业现场网络能力，职吸准进 5G以生产绩助压市融人核心生产环节，实环5G与工业互联网的深度结合。D：10115@99.9%，典型各景如：3C电子(/装各制/汽车制意等PLC南向担制 (1)鲁定时还CZIC领景（51：同岛/10等控制类的柔性产线、AGV多机切作等）， 工业应用从生产端助环节向疫心生产环节延伸，对风终传艳拍对延要求题未题高，不主要实现技术：下UPF；QoS先线，双发法收；上行QC满度，目标BLER1% 同工业应用场累对网络传编的惊定的时恶能力提出不同需求，如工生数据采集的时恶要求RB资恶领置，PDCP乱序进交，低码率MCS/COI、POCP复制、SIlor要合，Non-Slot（非时通常在5cms999.99%~100m5899.59%，工业化控制的所送要x一做在2cms399.99%障调度】、ULGrant-free(（上行免授权漏度1等。 以内，更严替的工业运动控制据景要求达到5ms99.9%基至1ms299.99%以下。 （注：一采用累积提率分右Am5@B%措送时延指标，如20ms@99.99岁，代表D.：5ms899.99%，典型场受如：PLC两向渗遇率更高的C210领景、非高端度运控 99.99%的样本TT时延小于等于20ms)制物累， 按系不回床用场最对量灭及相应5G网略术实现手段，可以肥时账分反不同的主要实更技太：在D，的基池上，叠加TCD互补、DS航、URLLC增强（加FOCCH增强档级，加图2-7，将时距能力分为D心，五级。等！、毫米发等： D，D，的端到端成热度较高，可规模商,月：D，需到端成赖度中等，可开属商用试点；D，实现技术正处于演进探索则段，中国电信正的同产业链积校开展试点深末。 (2)低料动 抖动是者业