5G网络切片助力工业物联网发展
发布时间：2022-11-21 10:30:35 所属栏目：移动 来源：
导读： 随着“中国制造2025”战略计划的提出，传统制造业面临向工业物联网方向的转型升级，以实现自动化与智能化。与传统的工业场景不同，未来的智能化工业生产环境将由无数接入同一网络但需求各不相同的服务
|
随着“中国制造2025”战略计划的提出，传统制造业面临向工业物联网方向的转型升级，以实现自动化与智能化。与传统的工业场景不同，未来的智能化工业生产环境将由无数接入同一网络但需求各不相同的服务组成。例如，语音和视频业务需要网络的连续性5g网络切片，制造过程和增强现实(AR)业务更多地关注网络的可靠性和低延迟特性，无线传感器网络(WSN)业务需要更高的连接密度和零星的网络传输。更多的用例和应用程序将被整合到工厂中，以提高技术和业务效率。这些变化在通信方面提出了更高的要求，如低延迟、高可靠性、灵活性以及安全性等。传统的WiFi网络在稳定性扩展性等方面的劣势无法满足工业物联网的这一系列需求。在这种情况下，5G网络成为了最适合工业物联网的网络。相较于4G网络，5G网络在增强移动宽带业务（eMBB）、大规模物联网（mMTC）以及超高可靠超低时延通信（uRLLC）三个方面作了全面的提升，以支持超高网络速率、海量设备连接、超低端到端时延等特性。同时，5G通信网络可以和人工智能、大数据以及云/边缘计算等技术快速地结合，实现万物互联，从而助力工业系统的智能化。 网络切片是5G通信系统中的一项关键性技术，得益于NFV（网络功能虚拟化）以及SDN（软件定义网络）的使用，提供了将网络灵活分割成层的能力。移动网络架构的这种根本性变化，使5G向更虚拟化的网络转换，并得以定制，以交付不同业务用例的精确需求。5G网络切片的主要架构由三层组成：基础设施层、网络切片实例层和服务实例层。基础设施层负责提供物理或虚拟资源，如存储、计算资源和无处不在的连接。网络切片实例层运行在基础设施层之上，由形成端到端逻辑网络切片的网络切片实例组成。服务实例层运行在所有其他层之上，代表终端用户和业务服务。这些服务将由网络运营商或第三方服务提供商通过服务实例提供。通过切片，网络服务运营商可以更加有效地支持多样化的企业服务。 工业物联网中，每一个服务应用场景都有着不同的网络需求。因此，需要为每一个场景创建一个端到端的网络切片，以分配所需资源来满足这些需求。这其中的网络切片可以分为垂直网络切片和水平网络切片两种。垂直网络切片根据应用场景对网络进行分区，同时简化传统的QoS问题。在这种切片方式中，每个网络域将被切片，然后这些切片将使用切片解析功能进行配对，以创建完整的切片。随着工业物联网的发展，一些新的应用，如智能可穿戴设备、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）和UHD视频逐渐变得常见，对于每个应用，可以分配一个垂直网络切片。另一方面，工业物联网中大量的流量产生于网络的边缘处。通过边缘计算和计算卸载，产生的流量变得不均匀。这种情况可以被确定为水平网络切片。它消除了对设备本身的高资源要求，如计算、通信和存储。需要高计算能力的复杂任务可以移交给下一个更高的层。例如，AR和VR设备需要非常高的计算能力，这无法通过现有的硬件提供，但可以通过边缘计算技术实现。在智能工厂环境中，机器的远程操作以及远程诊断和维护是需要单独切片的可能场景。工厂中成千上万的传感器和执行器可以通过专用切片连接在一起，以有效地管理工厂环境。工厂中的工人和机器可以通过单独的切片连接在一起进行远程操作。机器制造商或诊断中心和机器可以通过专用切片牢固地连接，以优化机器维护过程。随着工业物联网的发展，5G网络切片将用于控制生产的每个方面。 综上所述，网络切片可以被认为是一个切成多个实例的网络，其中每个网络可以针对工业物联网中的特定需求或者特定服务应用进行优化。切片技术能够在网络物理架构上构建多个虚拟网络并实现网络的自定义操作和虚拟网络间的资源隔离，每一个虚拟网络可以满足不同的服务需求（时延、宽带、安全性、可靠性等）。网络切片的这些特性可以灵活地应对工业物联网中的不同应用场景，如自动驾驶、物流仓储、工业自动化等。另一方面，通过动态调整切片之间的网络资源来提高资源的利用效率，可以实现资源分配和动态调整资源的自主系统，提高工业物联网应用的可扩展性。此外，由于物联网设备一般都有资源限制，它们非常容易受到攻击。物联网设备数量的快速增长和普遍性也吸引了许多攻击者进入物联网生态系统。攻击者可以轻易地支配物联网设备，并可以引导它们对网络产生分布式拒绝服务（DDoS）攻击。在这种情况下，对于一些数据敏感、安全性需求高的工业物联网应用，通过使用网络切片隔离物联网应用，可以将这类攻击的严重性降到最低。同时，动态分配闲置资源给受害的网络切片，可以在攻击期间保持服务不降级。 润联科技联合华润科学技术研究院和深圳清华大学研究院共同成立的华润面向工业互联网的5G边缘智能实验室，开发了5G边缘智能平台。平台是以FDN（Function Delivery Network，函数分发网络）为基本架构，创造性地实现了计算算力与计算函数（功能）的调度。平台部署在靠近数据源头的边缘，利用5G网络切片技术能有效加速网络响应速度，提高数据处理速度，稳定可靠的满足5G网络环境下高并发、低延时的需求，适合于5G场景下的工业物联网应用计算需求，助力工业物联网蓬勃发展。 （编辑：草根网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
站长推荐
浙公网安备 33038102330470号