5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術架構與應用

• 袁靜美 2023年8月4日 來源：中研網(wǎng) 410 20
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5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術架構與應用

1.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算技術架構

運營商的網(wǎng)絡邊緣管理計算很多種有時候主要就是指多網(wǎng)絡接入點的邊緣管理計算，實際上網(wǎng)絡邊緣管理計算還具有多種應用形態(tài)，業(yè)界各類服務提供商基于自身技術優(yōu)勢和其所面對的不同應用開發(fā)場景等都提供了各種多樣化的網(wǎng)絡邊緣管理計算解決服務。它們的云端邊緣服務計算和云架構方式實際上都是類似的。

AWS Greengrass 和 GE Predixmachine 等各種面向現(xiàn)場邊緣的企業(yè)邊緣云端計算設備產(chǎn)品應用形態(tài)主要是云端軟件，包括在現(xiàn)場/設備邊緣側(cè)使用具有云端計算處理能力的聯(lián)絡網(wǎng)關或者網(wǎng)絡服務器等(一般稱之為現(xiàn)場邊緣云端計算網(wǎng)絡節(jié)點)的已安裝并可運行的一套軟件應用開發(fā)環(huán)境、設備側(cè)的硬件支持以及設備側(cè)的接入現(xiàn)場邊緣和基于云端的移動終端。

2.5G 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算技術架構

對于電信運營商而言，可以通過結合自身的 5G 以上網(wǎng)絡邊緣終端基礎配套設施技術優(yōu)勢以及云、物聯(lián)網(wǎng)等基礎服務，面向 5G 以上工業(yè)級和互聯(lián)網(wǎng)用戶打造云管邊緣終端無縫協(xié)同的網(wǎng)絡邊緣式云計算基礎服務。

(1)中心云：主要包括企業(yè)中心云管理服務、集中自動化的MEC業(yè)務管理數(shù)據(jù)編排服務系統(tǒng)，中心云管理服務主要包括企業(yè)邊緣化云計算中心節(jié)點的業(yè)務管理以及為企業(yè)邊緣計算應用與數(shù)據(jù)服務平臺提供基于云端的業(yè)務后臺管理服務，包括云端設備資源管理、AI員工訓練、云端數(shù)據(jù)存儲、鏡像和云倉庫等。

(2)邊：線路邊緣綜合計算處理節(jié)點將邊作為一個邏輯計算實體，包括終端網(wǎng)絡側(cè)線路邊緣綜合計算處理節(jié)點、現(xiàn)場側(cè)網(wǎng)絡邊緣綜合計算處理節(jié)點。其中一個網(wǎng)絡側(cè)工業(yè)邊緣數(shù)據(jù)計算中心節(jié)點基于5GMEC數(shù)據(jù)提供，除了充分利用整個MEC本地數(shù)據(jù)分流計算能力，還具備可以實現(xiàn)充分利用整個MEP數(shù)據(jù)平臺的工業(yè)服務化網(wǎng)絡架構以及工業(yè)網(wǎng)絡自動定位、防火墻等強大網(wǎng)絡防護能力。如PLPLC(高級可編程數(shù)字邏輯邊緣控制器);還具有復雜適合工業(yè)設備應用的重量級邊緣控制器，如工業(yè)機器人邊緣控制器、數(shù)控機床邊緣控制器等。邊緣化和管理中心服務器的主要用途是一種用于管理部署在大型重點工業(yè)現(xiàn)場或者大型重點工業(yè)園區(qū)內(nèi)的企業(yè)邊緣化和管理企業(yè)數(shù)據(jù)中心的邊緣管理服務器，作為現(xiàn)場本地化和管理邊緣計算機的基礎設備。邊緣本地互聯(lián)網(wǎng)關網(wǎng)絡設備主要是通過邊緣本地網(wǎng)絡中的連接、協(xié)議棧和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換等多種主要功能使它可以同時連接網(wǎng)絡和本地網(wǎng)絡中的云端，同時它還可以分別提供邊緣本地網(wǎng)絡電子計算系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與本地網(wǎng)絡應用程序數(shù)據(jù)管理兩種主要功能的邊緣網(wǎng)絡網(wǎng)關設備。

(3)端：端口節(jié)點一般包括各種現(xiàn)場端或工業(yè)專用電子網(wǎng)絡設備及現(xiàn)場電子傳感器等，需要特別指出的一點是，在實際進行業(yè)務部署提供時不一定完全，實際上中心云和邊緣都是相對應的概念，對于系統(tǒng)采用虛擬網(wǎng)絡在線邊緣+現(xiàn)場邊緣+端的業(yè)務部署管理模式，這里的虛擬網(wǎng)絡邊緣管理節(jié)點(MEC)節(jié)點相對于現(xiàn)場網(wǎng)絡邊緣節(jié)點可以直接充當系統(tǒng)參考管理架構里面各個中心云的管理角色，參考管理架構里面的各個中心云管理服務節(jié)點通過管理MEC中心管理層的編排可使系統(tǒng)在管理MEC中心部署并以管理MEC中心應用和部署MEC中心服務器的方式同時進行業(yè)務執(zhí)行。

工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析技術應用研究

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代網(wǎng)絡信息技術與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展的重要基礎設施。通過賦予每一個產(chǎn)品、零部件、機器設備唯一的“身份證”，實現(xiàn)全網(wǎng)資源的靈活區(qū)分和信息管理。標識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關鍵神經(jīng)樞紐，不僅實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)全生命周期的融合會聚，而且隨著我國工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造過程朝著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化方向快速發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度應用將進一步加快產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展進程，驅(qū)動實體經(jīng)濟生產(chǎn)技術更新、商業(yè)模式創(chuàng)新、產(chǎn)品供給革新，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析技術也將在生產(chǎn)制造過程中發(fā)揮出更大的作用價值與技術優(yōu)勢。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的標識解析技術

標識技術的本質(zhì)是針對各類識別對象進行標記，以便于信息處理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)對目標對象進行科學有效的管理與控制。在具體應用的過程中，識別對象既包括實體對象，又包括虛擬數(shù)字對象。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系中，標識類似于互聯(lián)網(wǎng)域名，賦予每一個產(chǎn)品、零部件、機器設備唯一的“身份證”，實現(xiàn)資源區(qū)分和管理。標識解析，類似于互聯(lián)網(wǎng)域名解析，可通過產(chǎn)品標識查詢存儲產(chǎn)品信息的服務器地址，或者直接查詢產(chǎn)品信息以及相關服務。憑借標識解析功能，可針對所有網(wǎng)絡當中的實體及關聯(lián)信息進行精準查詢。在標識解析技術的實際應用中，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析技術的創(chuàng)新探索正在逐步展開，降低工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識應用推廣技術成本、挖掘其核心商業(yè)價值，已經(jīng)成為重點探索方向之一。在標識解析過程中，無需用戶關注這個對象的用途，其業(yè)務實現(xiàn)主要通過標識解析系統(tǒng)以及與之相聯(lián)的業(yè)務應用系統(tǒng)來完成。當業(yè)務系統(tǒng)在完成定義功能的過程中，需要將標識解析信息與其他信息關聯(lián)在一起，以此來滿足業(yè)務需求所需的功能。所關聯(lián)的內(nèi)容包括標識對象的時間信息和空間信息，實現(xiàn)關聯(lián)之后，可以通過產(chǎn)品標識查詢存儲產(chǎn)品信息的服務器地址，或者直接查詢產(chǎn)品信息以及相關服務。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系的核心包括標識編碼、標識解析系統(tǒng)和標識數(shù)據(jù)服務等三大部分。

1.標識編碼：是賦予事物或概念具有較強規(guī)律性、容易被人或者機器識別和處理的數(shù)字、符號或文字。因此，標識編碼技術是基于人們的統(tǒng)一認知，用于交換信息的一種基本技術手段。通過編碼，雖然可以大幅提高信息處理效率，但其前提下，標識體系的編碼規(guī)則必須高度統(tǒng)一。否則，依然難以實現(xiàn)信息的高度融合，由此形成“信息孤島”，一些與之相關的新應用也遇到開發(fā)阻礙。;標識載體作為承載標識編碼資源的標簽，也是推動標識技術應用落地的關鍵環(huán)節(jié)。該項技術規(guī)定了標識數(shù)據(jù)在“載體”上需要以何種形式進行讀取與存儲。在離線載體方面，主要存在條形碼、二維碼、RFID、NFC等形式;在線載體方面，則以各種文本或二進制數(shù)字信息的形式存在。然而，對于數(shù)字空間而言主，通常無需物理世界的標識載體。

2.標識解析系統(tǒng)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，是實現(xiàn)工業(yè)全要素、各環(huán)節(jié)信息互通的關鍵樞紐。標識解析技術是指將地址、物品、空間位置這一類對象標識映射至實際信息服務所需的信息過程。比如通過對某個物品標識進行解析，便可以獲取與之相關聯(lián)存儲信息的服務器地址。通過標識解析技術在工業(yè)網(wǎng)絡中的具體應用可以看出，這項技術可以在復雜的網(wǎng)絡環(huán)境中準確而且高效地獲取對象標識信息，并且快速完成“信息轉(zhuǎn)變”，發(fā)揮出信息在工業(yè)制造中的作用價值。

3.標識數(shù)據(jù)服務：標識數(shù)據(jù)服務能夠借助標識編碼資源和標識解析系統(tǒng)開展工業(yè)標識數(shù)據(jù)管理和跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨國家的數(shù)據(jù)共享共用。

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