5G服務(wù)于工業(yè)場景的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計主要考慮以下幾個方面：
基本的業(yè)務(wù)實現(xiàn)需求：工業(yè)會有eMBB、uRLLC、mMTC等多種業(yè)務(wù)并發(fā)的場景，需要從架構(gòu)設(shè)計上確保資源、算法的協(xié)調(diào)/隔離，確保并發(fā)場景下的性能保障；另外，部分工業(yè)應(yīng)用需要數(shù)據(jù)在盡可能靠近現(xiàn)場的近端閉環(huán)，部分工業(yè)應(yīng)用則更期望集中處理。架構(gòu)設(shè)計需要考慮如何靈活適配這些不同的業(yè)務(wù)要求。
業(yè)務(wù)安全的需求：對于具備一定敏感度或機密性的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，行業(yè)不希望數(shù)據(jù)進(jìn)入公網(wǎng)，認(rèn)為這會增加被竊取或被攻擊破壞的風(fēng)險，因此數(shù)據(jù)不出園區(qū)通常是一個基本的需求。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計時，就需要確保數(shù)據(jù)的輸出端口被限制在園區(qū)內(nèi)，并且根據(jù)需要采取與外部網(wǎng)絡(luò)的隔離措施，例如防火墻的設(shè)置等；
投資經(jīng)營類需求：包括行業(yè)的戰(zhàn)略定位、商業(yè)模式、成本與收益三個方面。這三個方面會相互影響，并且會影響到包括行業(yè)客戶、運營商等在內(nèi)的多個產(chǎn)業(yè)鏈實體。產(chǎn)業(yè)鏈各方的戰(zhàn)略定位會決定性地影響他們的合作商業(yè)模式，繼而影響成本投入與后期的收益，而商業(yè)模式及成本收益訴求的實現(xiàn)，在技術(shù)上對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計有重要依賴?；谶\營商網(wǎng)絡(luò)提供行業(yè)服務(wù)，可以縮短行業(yè)在引入5G上的時間并降低投資成本，而在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上需要考慮如何確保運營商網(wǎng)絡(luò)同時服務(wù)于行業(yè)（2B）和消費者（2C）兩個不同的群體，從且確保他們的業(yè)務(wù)各自得到合適的保障。
切片是一種按需組網(wǎng)的技術(shù)，獨立組網(wǎng)（SA）架構(gòu)下將一張物理網(wǎng)絡(luò)虛擬出多個不同特性的邏輯子網(wǎng)絡(luò)，可滿足不同場景諸如工業(yè)控制、自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等各類行業(yè)業(yè)務(wù)的差異化需求。傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)只能服務(wù)于單一的移動終端，無法適用于多樣化的物與物之間的連接。5G時代將有數(shù)以千億計的人和設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，不同類型業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)要求千差萬別，運營商需要提供不同功能和QoS 的通信連接服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)切片將解決在一張物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上，滿足不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的QoS要求。
基于5G SA架構(gòu)，采用虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以讓運營商在一個物理網(wǎng)絡(luò)上切分出多個虛擬的、專用的、隔離的、按需定制的端到端網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)切片從接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)到核心網(wǎng)，實現(xiàn)邏輯上的隔離，從而靈活適配各種類型的業(yè)務(wù)要求，實現(xiàn)一網(wǎng)多用，不需要為每一個服務(wù)重復(fù)建設(shè)一個專用網(wǎng)絡(luò)，極大降低成本。下圖給出了切片網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的示意圖。
5G的網(wǎng)絡(luò)切片關(guān)鍵特征包括：
按需部署：5G網(wǎng)絡(luò)功能將會采用基于云的服務(wù)化架構(gòu)，5G核心網(wǎng)可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)服務(wù)等級的要求（SLA）對網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行自由組合和靈活編排，并且可以選擇網(wǎng)絡(luò)功能部署在不同層級的DC數(shù)據(jù)中心。
端到端SLA保障：網(wǎng)絡(luò)的SLA指的是不同的網(wǎng)絡(luò)能力要求，網(wǎng)絡(luò)切片需要端到端網(wǎng)絡(luò)共同進(jìn)行SLA的保障。其中，無線和傳輸網(wǎng)保障和調(diào)配資源，核心網(wǎng)為不同的業(yè)務(wù)提供差異化的網(wǎng)絡(luò)能力和業(yè)務(wù)體驗。
按需隔離：5G網(wǎng)絡(luò)切片是一個邏輯上隔離的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)應(yīng)用的不同，切片可以提供部分隔離以及邏輯隔離，也可以提供獨立的物理隔離，需要根據(jù)行業(yè)特性，在綜合考慮投資成本的基礎(chǔ)上做出選擇。
運維自動化：5G網(wǎng)絡(luò)中會存在很多個網(wǎng)絡(luò)切片，管理維護(hù)會及其復(fù)雜，必須要提供全生命周期自動化運維的能力。
綜合商業(yè)視角，切片網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)架構(gòu)包括商業(yè)層、切片管理層和網(wǎng)絡(luò)層。商業(yè)層為垂直行業(yè)客戶提供切片設(shè)計服務(wù)以及購買入口；切片管理層提供跨域的切片調(diào)度、管理和實例化；切片網(wǎng)絡(luò)層就是支撐上層應(yīng)用的物理設(shè)備和邏輯功能模塊。
對運營商來說，切片是進(jìn)入具有海量市場規(guī)模的垂直行業(yè)的關(guān)鍵推動力，與獨立網(wǎng)絡(luò)相比，通過切片實現(xiàn)的統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)差異化業(yè)務(wù)的需求，可大大減少投資，實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速部署。每個網(wǎng)絡(luò)切片還可以獨立進(jìn)行生命周期管理和功能升級，網(wǎng)絡(luò)運營和維護(hù)將變得非常靈活和高效。
多接入邊緣計算（MEC）是將多種接入形式的部分功能、內(nèi)容和應(yīng)用一同部署到靠近接入側(cè)的網(wǎng)絡(luò)邊緣，通過靠近用戶處理業(yè)務(wù)，配合內(nèi)容、應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，提供低時延且安全可靠的服務(wù)，達(dá)成極致用戶體驗。
在5G服務(wù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，邊緣計算在基本業(yè)務(wù)實現(xiàn)、業(yè)務(wù)安全保障、商業(yè)模式支撐等方面都具備價值。
從業(yè)務(wù)實現(xiàn)角度看，核心網(wǎng)用戶面功能下沉到邊緣部署，可降低網(wǎng)絡(luò)時延，支撐uRLLC場景端到端低時延高可靠業(yè)務(wù)。時延需要在空口、傳輸、應(yīng)用服務(wù)等多環(huán)節(jié)實現(xiàn)端到端保障，引入MEC后業(yè)務(wù)可以直接部署在離基站較近的位置，有助于端到端低時延的實現(xiàn)。
ETSI定義的MEC（對應(yīng)3GPP的local UPF本地用戶面網(wǎng)元）同時支持無線網(wǎng)絡(luò)能力開放和運營能力開放，通過公開API的方式為運行在開放平臺上的第三方應(yīng)用提供無線網(wǎng)絡(luò)信息、位置信息、業(yè)務(wù)使能控制等多種服務(wù)，實現(xiàn)電信行業(yè)和垂直行業(yè)的快速深度業(yè)務(wù)融合和創(chuàng)新，為移動視頻加速業(yè)務(wù)、AR/VR低時延業(yè)務(wù)、企業(yè)專網(wǎng)應(yīng)用、需要實時響應(yīng)的AI視頻分析業(yè)務(wù)等提供支持。
從業(yè)務(wù)安全角度看，核心網(wǎng)用戶面下沉到企業(yè)園區(qū)，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出工廠，可為企業(yè)提供更高的安全保障。
從商業(yè)角度看，MEC可以節(jié)省傳輸資源，尤其針對視頻類存在大量數(shù)據(jù)傳輸需求的應(yīng)用，數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)在園區(qū)內(nèi)的本地存儲和運算，節(jié)省邊緣到核心網(wǎng)和Internet的傳輸資源開銷和商業(yè)成本。
5G核心網(wǎng)架構(gòu)原生支持MEC功能，控制面和用戶面完全分離，支持用戶面下沉子MEC，典型的組網(wǎng)架構(gòu)如下圖所示。
5G+電子制造的應(yīng)用背景和需求
電子制造是典型離散生產(chǎn)模式的行業(yè)，柔性化、自動化、智能化生產(chǎn)是增強企業(yè)競爭優(yōu)勢、提高生產(chǎn)效率的必然選擇。中興通訊長沙工廠是工信部智能制造示范基地，主要生產(chǎn)機頂盒、客戶終端設(shè)備（CPE）等家庭信息終端等產(chǎn)品。
中興電子制造工廠的應(yīng)用示范場景
中興通訊在長沙工廠構(gòu)建了5G工業(yè)物聯(lián)、5G+MEC的視覺導(dǎo)航+云化AGV調(diào)度、基于5G機器視覺的產(chǎn)品質(zhì)量檢測、5G AR遠(yuǎn)程輔助指導(dǎo)等多個生產(chǎn)場景，實現(xiàn)了基于5G的電子產(chǎn)品制造業(yè)務(wù)智能工廠的應(yīng)用示范，如下圖所示。
5G工業(yè)物聯(lián)：通過5G網(wǎng)絡(luò)重塑工業(yè)互聯(lián)，實時采集并監(jiān)控工廠車間內(nèi)溫度、濕度、工位靜電、粉塵、氣壓等參數(shù)，進(jìn)而提升制造合規(guī)率、促進(jìn)節(jié)能降耗、減少靜電釋放及粉塵危害，保障產(chǎn)品制造的質(zhì)量。
5G+MEC視覺導(dǎo)航+云化AGV調(diào)度：這一環(huán)節(jié)采用視覺及低成本激光融合導(dǎo)航，利用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度和視覺、傳感信息的傳輸；在MEC進(jìn)行視覺SLAM及指揮調(diào)度。目前基于5G+MEC視覺導(dǎo)航的AGV已經(jīng)投入實際生產(chǎn)，這種AGV的優(yōu)勢有兩個方面：一是與傳統(tǒng)磁條AGV相比靈活度具有很大提升；二是相對激光導(dǎo)航AGV，單臺成本可節(jié)省10%以上。
5G機器視覺產(chǎn)品質(zhì)量檢測：這一環(huán)節(jié)基于5G+MEC技術(shù)將機頂盒上蓋檢測、裝配檢測、包裝盒體檢測等工位采集的機器視覺圖片傳送到MEC側(cè)集中處理，隨后將檢測結(jié)果下傳到各個工位。此模式與傳統(tǒng)單工位自動光學(xué)檢測（AOI）設(shè)備相比，不僅單臺成本至少降低50%，還較大增強地了部署產(chǎn)品換線生產(chǎn)算法處理的靈活性。
5G AR輔助遠(yuǎn)程指導(dǎo)：在生產(chǎn)、運維等環(huán)節(jié)，當(dāng)一線人員遇到疑難雜癥時，可使用AR眼鏡呼叫后方專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)。該技術(shù)的優(yōu)勢是在解放雙手的情況下可以通過遠(yuǎn)程高清音視頻溝通。此外，這一技術(shù)可以實現(xiàn)基于電子白板的圖像共享，快速提升現(xiàn)場作業(yè)效率。
