5G工業互聯網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 410 20
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5G工業互聯網的邊緣計算技術架構與應用

1.工業互聯網邊緣計算技術架構

運營商的網絡邊緣管理計算很多種有時候主要就是指多網絡接入點的邊緣管理計算，實際上網絡邊緣管理計算還具有多種應用形態，業界各類服務提供商基于自身技術優勢和其所面對的不同應用開發場景等都提供了各種多樣化的網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 等各種面向現場邊緣的企業邊緣云端計算設備產品應用形態主要是云端軟件，包括在現場/設備邊緣側使用具有云端計算處理能力的聯絡網關或者網絡服務器等(一般稱之為現場邊緣云端計算網絡節點)的已安裝并可運行的一套軟件應用開發環境、設備側的硬件支持以及設備側的接入現場邊緣和基于云端的移動終端。

2.5G 工業互聯網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 以上網絡邊緣終端基礎配套設施技術優勢以及云、物聯網等基礎服務，面向 5G 以上工業級和互聯網用戶打造云管邊緣終端無縫協同的網絡邊緣式云計算基礎服務。

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

(2)邊：線路邊緣綜合計算處理節點將邊作為一個邏輯計算實體，包括終端網絡側線路邊緣綜合計算處理節點、現場側網絡邊緣綜合計算處理節點。其中一個網絡側工業邊緣數據計算中心節點基于5GMEC數據提供，除了充分利用整個MEC本地數據分流計算能力，還具備可以實現充分利用整個MEP數據平臺的工業服務化網絡架構以及工業網絡自動定位、防火墻等強大網絡防護能力。如PLPLC(高級可編程數字邏輯邊緣控制器);還具有復雜適合工業設備應用的重量級邊緣控制器，如工業機器人邊緣控制器、數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現場或者大型重點工業園區內的企業邊緣化和管理企業數據中心的邊緣管理服務器，作為現場本地化和管理邊緣計算機的基礎設備。邊緣本地互聯網關網絡設備主要是通過邊緣本地網絡中的連接、協議棧和數據包的轉換等多種主要功能使它可以同時連接網絡和本地網絡中的云端，同時它還可以分別提供邊緣本地網絡電子計算系統數據處理與本地網絡應用程序數據管理兩種主要功能的邊緣網絡網關設備。

(3)端：端口節點一般包括各種現場端或工業專用電子網絡設備及現場電子傳感器等，需要特別指出的一點是，在實際進行業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，對于系統采用虛擬網絡在線邊緣+現場邊緣+端的業務部署管理模式，這里的虛擬網絡邊緣管理節點(MEC)節點相對于現場網絡邊緣節點可以直接充當系統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點通過管理MEC中心管理層的編排可使系統在管理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務執行。

工業生產中工業互聯網標識解析技術應用研究

工業互聯網是新一代網絡信息技術與制造業深度融合的產物，是實現產業數字化、網絡化、智能化發展的重要基礎設施。通過賦予每一個產品、零部件、機器設備唯一的“身份證”，實現全網資源的靈活區分和信息管理。標識解析體系作為工業互聯網的關鍵神經樞紐，不僅實現工業數據全生命周期的融合會聚，而且隨著我國工業企業生產制造過程朝著數字化、信息化、網絡化方向快速發展，工業互聯網的深度應用將進一步加快產業數字化發展進程，驅動實體經濟生產技術更新、商業模式創新、產品供給革新，工業互聯網標識解析技術也將在生產制造過程中發揮出更大的作用價值與技術優勢。

工業互聯網中的標識解析技術

標識技術的本質是針對各類識別對象進行標記，以便于信息處理系統、資源管理系統、網絡管理系統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，又包括虛擬數字對象。在工業互聯網標識解析體系中，標識類似于互聯網域名，賦予每一個產品、零部件、機器設備唯一的“身份證”，實現資源區分和管理。標識解析，類似于互聯網域名解析，可通過產品標識查詢存儲產品信息的服務器地址，或者直接查詢產品信息以及相關服務。憑借標識解析功能，可針對所有網絡當中的實體及關聯信息進行精準查詢。在標識解析技術的實際應用中，針對工業互聯網標識解析技術的創新探索正在逐步展開，降低工業互聯網標識應用推廣技術成本、挖掘其核心商業價值，已經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，其業務實現主要通過標識解析系統以及與之相聯的業務應用系統來完成。當業務系統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在一起，以此來滿足業務需求所需的功能。所關聯的內容包括標識對象的時間信息和空間信息，實現關聯之后，可以通過產品標識查詢存儲產品信息的服務器地址，或者直接查詢產品信息以及相關服務。工業互聯網標識解析體系的核心包括標識編碼、標識解析系統和標識數據服務等三大部分。

1.標識編碼：是賦予事物或概念具有較強規律性、容易被人或者機器識別和處理的數字、符號或文字。因此，標識編碼技術是基于人們的統一認知，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，標識體系的編碼規則必須高度統一。否則，依然難以實現信息的高度融合，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節。該項技術規定了標識數據在“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字信息的形式存在。然而，對于數字空間而言主，通常無需物理世界的標識載體。

2.標識解析系統：工業互聯網標識解析體系，是實現工業全要素、各環節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存儲信息的服務器地址。通過標識解析技術在工業網絡中的具體應用可以看出，這項技術可以在復雜的網絡環境中準確而且高效地獲取對象標識信息，并且快速完成“信息轉變”，發揮出信息在工業制造中的作用價值。

3.標識數據服務：標識數據服務能夠借助標識編碼資源和標識解析系統開展工業標識數據管理和跨企業、跨行業、跨地區、跨國家的數據共享共用。

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