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      5G TSN技術(shù)的創(chuàng)新研究

      2022-07-21 09:08:30張啟明ZHANGQiming鄭興明ZHENGXingming張壽勇ZHANGShouyong
      中興通訊技術(shù) 2022年3期
      關(guān)鍵詞:空口中興通訊時延

      張啟明/ZHANG Qiming,鄭興明/ZHENG Xingming,張壽勇/ZHANG Shouyong

      (中興通訊股份有限公司,中國深圳 518057)

      1 5G 時間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)的概念及進展

      1.1 TSN的基本概念

      通過人、機、物、系統(tǒng)等的全面互聯(lián),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建了全新的制造和服務(wù)體系。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不僅是工業(yè)4.0的基石,也是制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵路徑,為推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供新動力。

      由于直接涉及工業(yè)中最核心的控制部分,工業(yè)運營技術(shù)(OT)域?qū)W(wǎng)絡(luò)的要求很高,例如低時延、低抖動、高可靠性等。由于具有低時延、確定性傳輸、高可靠性等特點,TSN 成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)OT 域中重要的傳輸技術(shù)。TSN 是開放的以太網(wǎng)標準,不同廠商的TSN設(shè)備可以更好地相互兼容,從而提高了工業(yè)設(shè)備的連接性和通用性,具有良好的互聯(lián)互通能力。

      TSN 標準的制訂由電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)802.1 工作組負責,相關(guān)研究主要面向?qū)鬏敃r延、丟包率等要求嚴苛的行業(yè)領(lǐng)域。TSN標準主要涉及時間同步、有界的低時延、高可靠傳輸和資源管理等。目前,IEEE 已經(jīng)發(fā)布IEEE 802.1AS、IEEE 802.1Qbv、IEEE 802.1Qbu、IEEE 802.1Qci、IEEE 802.1CB、IEEE 802.1Qcc等10余個TSN相關(guān)標準規(guī)范,相關(guān)標準規(guī)范已經(jīng)比較成熟。此外,IEEE 仍在持續(xù)完善TSN相關(guān)協(xié)議,以便TSN在各行業(yè)中得到更好的部署和管理。

      1.2 5G與TSN融合的必要性

      傳統(tǒng)的TSN是有線網(wǎng)絡(luò),但是在很多應(yīng)用場景中,有線網(wǎng)絡(luò)存在成本高、靈活性差等局限性。例如,在電力行業(yè)的差動保護應(yīng)用場景中,差動保護裝置數(shù)量多、部署分散,如果鋪設(shè)光纖,成本就會很高,施工難度也較大;在很多大型智能工廠的自動化生產(chǎn)線中,機械臂需要根據(jù)產(chǎn)品型號來調(diào)整位置,如果使用有線網(wǎng)絡(luò)線纜,成本會很高,而且不靈活,同時頻繁的移動會降低線纜的可靠性。在這些應(yīng)用場景中,無線網(wǎng)絡(luò)有著得天獨厚的優(yōu)點。在無線技術(shù)中,Wi-Fi切換時延較大,穩(wěn)定性、抗干擾能力和安全性均較差,很難承擔工業(yè)OT域中對時延、抖動等有很高要求的任務(wù)。隨著5G技術(shù)的發(fā)展和邊緣計算的成熟,5G網(wǎng)絡(luò)的低時延、高可靠性使得5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(尤其是TSN)的結(jié)合越來越緊密。目前,5G已應(yīng)用于航空、礦業(yè)、港口、冶金、汽車、家電、能源、電子等多個重點行業(yè)。

      1.3 5G TSN架構(gòu)及標準演進

      為了支持5G 與TSN 的融合,第三代合作伙伴計劃(3GPP)在2020年7月份發(fā)布的R16標準中增加了時間敏感通信(TSC)功能。如圖1 所示,5G 網(wǎng)絡(luò)是一個TSN 虛擬網(wǎng)橋,UE 側(cè)增加一個終端側(cè)TSN 轉(zhuǎn)換器(DS-TT)模塊,用戶面功能(UPF)側(cè)增加一個網(wǎng)絡(luò)側(cè)TSN 轉(zhuǎn)換器(NWTT)模塊。兩個TSN 轉(zhuǎn)換器(TT)將5G 網(wǎng)絡(luò)連接到TSN 網(wǎng)絡(luò)。5G TSN網(wǎng)絡(luò)擁有IEEE 802.1Qcc協(xié)議定義的全集中式模型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),因此,5G 控制面增加了TSN 應(yīng)用功能(AF)網(wǎng)元與集中式網(wǎng)絡(luò)配置(CNC)交互,實現(xiàn)了CNC 對5G TSN邏輯網(wǎng)橋的配置和管理。

      圖1 5G TSN端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

      作為一個TSN 網(wǎng)橋,5G 網(wǎng)絡(luò)需要支持TSN 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的基礎(chǔ)協(xié)議,包括時間同步協(xié)議IEEE 802.1AS、基于時間門控調(diào)度的協(xié)議IEEE 802.1Qbv、TSN 網(wǎng)絡(luò)管理配置協(xié)議IEEE 802.1Qcc以及網(wǎng)絡(luò)拓撲管理發(fā)現(xiàn)協(xié)議IEEE 802.1AB。

      此外,3GPP R16還定義了5G作為TSN網(wǎng)橋必須支持的時間同步功能。如圖2 所示,在5G TSN 網(wǎng)絡(luò)中,存在兩種不同的時間域:5G 時間域和TSN 時間域。5G 主時鐘(GM)和TSN主時鐘(GM)可以各自獨立,互不干擾。5G時間域包括UE/DS-TT、無線接入網(wǎng)(RAN)、UPF/NW-TT,各節(jié)點與5G GM 保持同步;TSN 時間域包括End Station、TSN Bridge、DS-TT、NW-TT 等節(jié)點,各節(jié)點與TSN GM 保持同步。DS-TT和NW-TT需要同時感知兩個不同時間域的時間,而RAN無須感知TSN時間。

      圖2 5G TSN時間同步框架圖

      根據(jù)R16的定義,5G作為TSN 的網(wǎng)橋,僅支持TSN的下行時間同步,即將NW-TT 模塊作為 IEEE 802.1AS的Slaver,使其同步于上游的TSN網(wǎng)絡(luò),以獲取TSN 網(wǎng)絡(luò)的時間同步信息,同時將TSN時間同步信息通過5G 網(wǎng)絡(luò)傳遞給DS-TT。作為IEEE 802.1AS 的Master,DS-TT 將TSN 的時間同步到下游的TSN終端。

      為了支持5G TSN 的融合,3GPP R16 還增加了一些功能,包括以下幾個方面:

      (1)為5G 空口增加授時增強功能,將授時粒度提高到10 ns;同時增加時鐘質(zhì)量字段表征由5G 基站(gNB)提供的時鐘信息的精度;提高基站根據(jù)授時能力通知終端授時的可靠性,進而提高業(yè)務(wù)可靠性。

      (2)針對超可靠低時延通信(URLLC)場景,引入Mini-slot、免調(diào)度、1D1S 幀結(jié)構(gòu)、低碼率傳輸?shù)纫幌盗性鰪娂夹g(shù);可針對業(yè)務(wù)需求,進行幀結(jié)構(gòu)、調(diào)度請求(SR)周期等算法參數(shù)和功能開關(guān)的聯(lián)動配置;借助多種技術(shù)的靈活組合,形成分級的空口時延和可靠性傳輸能力。

      (3)引入TSC輔助信息(TSCAI),gNB能夠利用TSCAI信息,并結(jié)合上行免授權(quán)、半靜態(tài)調(diào)度、預(yù)調(diào)度及SR 周期等算法參數(shù)和功能開關(guān)的聯(lián)動配置,使得無線調(diào)度行為能夠更有效地匹配業(yè)務(wù)流特征,從而降低業(yè)務(wù)流無線傳輸時延,提升無線調(diào)度效率。

      在3GPP R16的基礎(chǔ)上,針對5G TSN應(yīng)用場景中出現(xiàn)的問題及新需求,3GPP R17也增加了一些新的功能:

      (1)引入5G 局域網(wǎng)(LAN)機制,可實現(xiàn)UE 與UE 間的確定性轉(zhuǎn)發(fā),不需要UPF N6接口外接TSN網(wǎng)絡(luò);

      (2)引入時間敏感通信和時間同步功能(TSCTSF)網(wǎng)元,實現(xiàn)5G 系統(tǒng)內(nèi)的確定性轉(zhuǎn)發(fā)管理能力,無須外接TSN CNC管理系統(tǒng);

      (3)通過網(wǎng)絡(luò)開放功能(NEF)連接第三方AF,實現(xiàn)確定性能力開放;

      (4)引入Survival time,確保網(wǎng)絡(luò)糟糕時能滿足業(yè)務(wù)最低時延保障需求;

      (5)TSN GM 可以部署在網(wǎng)絡(luò)側(cè)或者終端側(cè),也可以由NW-TT/DS-TT 承擔。5G 系統(tǒng)的授時功能與能力開放相結(jié)合,可供第三方調(diào)用,并支持IEEE 1588(以太網(wǎng)或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)、IEEE 802.1AS 多種時間同步協(xié)議,適應(yīng)更多場景。

      目前,3GPP R18中有關(guān)5G TSN的議題主要包括:增強5G網(wǎng)絡(luò)的韌性能力,并在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)異常時,繼續(xù)保持精確授時能力;加強5G網(wǎng)絡(luò)與回傳/業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同聯(lián)動能力,進一步降低端到端(E2E)時延;與DetNet互通,增強L3確定性能力。

      1.4 5G TSN面臨的挑戰(zhàn)

      目前,大型智能工廠OT域?qū)?G與TSN的融合已經(jīng)提出明確的需求,并且對相關(guān)技術(shù)指標要求很高:時間同步小于1 us,端到端時延小于4 ms(在某些場景下甚至小于1 ms),可靠性不低于99.999%。

      5G網(wǎng)絡(luò)的空口無線傳輸受環(huán)境影響很大。5G網(wǎng)絡(luò)要實現(xiàn)與TSN的融合,還需要應(yīng)對3個技術(shù)挑戰(zhàn):高精度時間同步、低時延確定性的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、高可靠的傳輸。

      由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前還沒有統(tǒng)一的標準,因此5G TSN如何與現(xiàn)有的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行適配也是在實際應(yīng)用中需要考慮的。

      2 中興通訊5G TSN技術(shù)創(chuàng)新

      中興通訊圍繞5G TSN 開展了一系列深入研究,目前已經(jīng)擁有多項技術(shù)創(chuàng)新。其中,有些技術(shù)創(chuàng)新已被3GPP標準組織采納,有些技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)在實際產(chǎn)品中落地應(yīng)用。

      2.1 5G TSN高精度時間同步技術(shù)創(chuàng)新

      針對5G TSN業(yè)務(wù)對時鐘同步精度的需求,提高5G空口的時鐘同步精度是亟待解決的問題。DS-TT 和NW-TT 需要在指定的時間點將TSN 業(yè)務(wù)報文轉(zhuǎn)發(fā)出去,如果時間不一致,將不能滿足TSN 業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)要求。因此,在5G 網(wǎng)絡(luò)中除了引入IEEE 802.1AS、IEEE 1588 等時間同步機制外,還需要增強高精度的空口授時機制,提高向UE 終端授時的精度。

      為了解決上述問題,中興通訊從兩方面提出改進方法:

      (1)增強基站發(fā)送參考時鐘的精度和發(fā)送方式

      基站可以選擇在廣播或?qū)S眯帕钪袛y帶參考時鐘信息,并且將參考時鐘信息的粒度提升至10 ns。上述參考時鐘將全球定位系統(tǒng)(GPS)的開始時間(1980年1月6日0時0分0 秒)作為起始時間,或者采用Clock Type 域來指示本地時鐘類型。UE 與基站同步后便可獲取時間信息,并將其作為自身的時鐘基準,通過計算通用精確時間協(xié)議(gPTP)在TSN 網(wǎng)絡(luò)入口、出口的時間差,可計算出gPTP 時鐘消息的補償值。通過這種方式,空口時鐘粒度可以達到納秒級別。中興通訊提出多個相關(guān)創(chuàng)新技術(shù),目前已被3GPP采納的創(chuàng)新技術(shù)包括:

      ·廣播方式采用SIB9傳遞時鐘信息;

      · 單播方式采用DL Information Transfer 傳遞時鐘信息。其中,gNB 集中式網(wǎng)元(CU)可以請求gNB 分布式網(wǎng)元(DU)通過periodical 或on-demand 方式上報時鐘信息,gNB DU基于所述請求上報時鐘信息給gNB CU,以用于單播時鐘傳遞。

      (2)對參考時鐘進行傳播延遲補償

      為了進一步提高時鐘同步的精度,中興通訊在上述傳遞的時鐘信息中引入了傳播延遲補償。當終端到基站的距離較近時,不需要Uu口傳輸時延補償就能滿足1 us的同步需求;當終端到基站的距離較遠時,需要進行Uu 口傳輸時延補償才能滿足1 us 的同步需求。此外,在控制對控制的場景中,時鐘同步誤差應(yīng)滿足小于等于900 ns的需求。也就是說,兩個終端的時鐘是同時從核心網(wǎng)或者同時從GPS 獲取的,因此,核心網(wǎng)到終端或GPS到終端的單向時鐘同步誤差應(yīng)小于等于450 ns。

      為了滿足空口時鐘同步的精度需求,可采用兩種方法進行補償:基于時間提前量(TA)的傳播延遲補償和基于往返時間(RTT)的傳播延遲補償。其中,基于TA 的傳播延遲補償適用于一般時鐘精度的場景,基于RTT的傳播延遲補償適用于高時鐘同步精度的場景。為了解決空口時間同步的相關(guān)問題,中興通訊提出諸多相關(guān)創(chuàng)新技術(shù),其中有些已經(jīng)被3GPP采納。

      ·基于TA的傳播延遲補償:UE和gNB都可以執(zhí)行基于TA的傳播延遲補償操作,UE側(cè)的補償則通過gNB發(fā)送的無線資源控制(RRC)信令和廣播SIB9 來進行激活和去激活操作。

      ·基于RTT 的傳播延遲補償:UE 和gNB 都可以執(zhí)行基于RTT的傳播延遲補償操作,gNB側(cè)在執(zhí)行補償操作時,可向UE 發(fā)送一個顯式請求來激活UE,并使其發(fā)送UE Rx-Tx time difference。該請求可以是一次性的,也可以是周期性的。UE側(cè)需要補償時,可通過DLinformation transfer signaling來承載gNB Rx-Tx time difference信息。

      ·基于TA 的傳播延遲補償和基于RTT 的傳播延遲補償?shù)倪x擇:基站根據(jù)核心網(wǎng)提供的當前業(yè)務(wù)的UU接口時鐘同步誤差預(yù)算,來決定選擇哪種方法來進行傳播延遲補償。同時,在切換過程中,源基站向目標基站通知UU接口的時鐘同步誤差預(yù)算信息。

      此外,在5G TSN系統(tǒng)的實現(xiàn)方案中,中興通訊在NWTT 側(cè)和DS-TT 側(cè)通過采用硬件實現(xiàn)了IEEE 802.1AS 的報文處理和時間戳標記,確保了5G TSN的高精度時間同步。

      2.2 5G TSN低時延確定性技術(shù)創(chuàng)新

      在空口、核心網(wǎng)和終端的各個環(huán)節(jié),中興通訊提出如下創(chuàng)新技術(shù)以保證5G TSN的低時延及確定性轉(zhuǎn)發(fā)。

      在空口方面,傳統(tǒng)的配置授權(quán)(CG)/半持續(xù)調(diào)度(SPS)有各自的周期,導(dǎo)致數(shù)據(jù)包大多數(shù)是在延遲的情況下發(fā)出的,無法保證TSN 業(yè)務(wù)流的時延和抖動。為了解決CG/SPS 周期與業(yè)務(wù)周期不匹配的問題,基站可依靠配置多套CG/SPS 等方法來進行周期調(diào)度和低時延調(diào)度,并增強固定TSC業(yè)務(wù)模式的服務(wù)質(zhì)量(QoS),從而降低TSN業(yè)務(wù)流在空口傳輸?shù)臅r延和抖動。中興通訊提出多個相關(guān)創(chuàng)新點,其中部分創(chuàng)新點已被3GPP采納。

      (1)gNB 可以給UE 配置每小區(qū)的每個子帶寬(BWP):最多8個SPS、12個CG,SPS周期單位最小可支持1 Slot。

      (2)針對SPS/CG的配置方式包括:

      ·獨立配置SPS/CG。

      ·為每套SPS/CG引入索引號來進行區(qū)分。

      ·針對同時去激活多套CG 配置的需求,在RRC 配置中引入一個狀態(tài)表。該狀態(tài)表與下行鏈路控制信息(DCI)的碼點一一對應(yīng),例如0000、0001、0100等。

      ·同一個BWP 上可以同時進行Type1、Type2 的半靜態(tài)配置。

      ·針對CG/SPS的周期性配置,支持以Slot為單位的周期配置(周期為1個Slot的連續(xù)整數(shù)倍)。例如,子載波帶寬為15 kHz 時,最大值為640,子載波帶寬為30 kHz 時,最大值為1 280,以此類推。

      ·為每套CG/SPS配置混合自動重復(fù)請求(HARQ)Offset。

      (3)在R16中,同時引入了新的CG Confirmation媒體接入控制層控制單元(MAC CE)來支持多套CG 配置。通過配置多套CG/SPS來解決CG/SPS周期與TSC業(yè)務(wù)周期不匹配的問題。

      此外,核心網(wǎng)UPF/NW-TT 側(cè)和終端DS-TT 側(cè)均采用智能網(wǎng)卡技術(shù)。TSN的業(yè)務(wù)報文處理及轉(zhuǎn)發(fā)全部采用硬件來實現(xiàn),不需要使用軟件,保證了TSN 報文的低時延及確定性轉(zhuǎn)發(fā)。

      2.3 5G TSN高可靠連接技術(shù)創(chuàng)新

      在5G TSN 網(wǎng)絡(luò)中,可以通過雙路徑的冗余傳輸機制來防止由網(wǎng)絡(luò)故障、丟包等導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中斷和數(shù)據(jù)丟失。這些雙路徑的冗余傳輸機制包括分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(PDCP)復(fù)制、雙N3/N9隧道、雙協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)會話。為了解決PDCP復(fù)制和雙PDU冗余傳輸受限于終端產(chǎn)業(yè)鏈、短期難以落地應(yīng)用的問題,可采用雙UE冗余雙活技術(shù)來提高端到端傳輸可靠性。

      垂直行業(yè)對業(yè)務(wù)可靠性要求較高,5G 控制面(5G-C)斷鏈業(yè)務(wù)保持技術(shù)可用于對業(yè)務(wù)可靠性要求高的面向業(yè)務(wù)(ToB)場景,例如井下作業(yè)掘進機、工業(yè)園區(qū)可編程邏輯控制器(PLC)和自動導(dǎo)引車(AGV)、醫(yī)院查房車,鐵路編組站等。在控制面網(wǎng)元與用戶面網(wǎng)元間連接中斷時,該技術(shù)可依然保障5G網(wǎng)絡(luò)的正常使用。

      除了通用的高可靠連接技術(shù),中興通訊提出在空口側(cè)基于上行Survival time增強的提案。在觸發(fā)進入Survival time狀態(tài)的情況下,UE 可以自主激活PDCP 復(fù)制,保障業(yè)務(wù)的QoS,提高空口的可靠性。該方案目前已經(jīng)被3GPP采納。

      2.4 5G TSN閉環(huán)協(xié)同管理技術(shù)創(chuàng)新

      確定性網(wǎng)絡(luò)保障離不開網(wǎng)絡(luò)資源的精細管理和協(xié)調(diào)。如圖3所示,5G TSN網(wǎng)絡(luò)需要構(gòu)建從終端到網(wǎng)絡(luò)再到業(yè)務(wù)的全方位監(jiān)控機制:

      圖3 5G時間敏感網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)協(xié)同管理架構(gòu)

      · 提供端到端切片管理服務(wù),為業(yè)務(wù)服務(wù)等級協(xié)議(SLA)提供保障;

      ·通過終端-網(wǎng)絡(luò)-業(yè)務(wù)的端到端協(xié)同,實現(xiàn)按需定制網(wǎng)絡(luò);

      ·獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、業(yè)務(wù)體驗、調(diào)度效果等相關(guān)數(shù)據(jù),實時調(diào)整業(yè)務(wù)的調(diào)度策略,構(gòu)建“感知-決策-優(yōu)化”的端到端閉環(huán)控制。

      作為TSN 邏輯網(wǎng)橋,5G 系統(tǒng)將與TSN 網(wǎng)絡(luò)的CNC 管理系統(tǒng)協(xié)同工作,可實現(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)、能力和組網(wǎng)拓撲等信息的上報,以及TSN業(yè)務(wù)流的資源需求和調(diào)度策略的接收等。當5G 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)改變或者發(fā)生異常時,系統(tǒng)可以及時通知CNC進行策略調(diào)整。

      此外,為了更進一步地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò),我們還可通過多維體驗質(zhì)量(QoE)感知、人工智能(AI)智能分析、E2E 協(xié)同優(yōu)化、按需能力定制等方式,來實現(xiàn)包括TSN終端和業(yè)務(wù)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、RAN、UPF等端到端各節(jié)點間的協(xié)同優(yōu)化,打造業(yè)務(wù)流端到端暢通無阻的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)。

      2.5 5G TSN適配不同工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新

      目前的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標準比較多,并沒有統(tǒng)一到TSN,但是對高精度時間同步、低時延、低抖動的要求是比較一致的。中興通訊聯(lián)合業(yè)界合作伙伴,采用5G TSN 架構(gòu)對工業(yè)領(lǐng)域非標準TSN網(wǎng)絡(luò)進行適配,目前已經(jīng)取得一定成果。

      電力行業(yè)通常采用B碼對設(shè)備進行時間同步。中興通訊的UE/DS-TT 支持B 碼輸出,能夠?qū)Σ顒颖Wo裝置配網(wǎng)終端單元(DTU)進行授時。UE/DS-TT 通過IEEE 802.1AS 獲得高精度的TSN 時鐘,然后通過B 碼對差動保護裝置進行授時。同時UE/DS-TT側(cè)啟用基于時間的精準門控管理,實現(xiàn)報文的低抖動傳輸。

      工業(yè)PLC大都采用IEEE 1588進行時間同步。中興通訊增強方案實現(xiàn)了IEEE 802.1AS與IEEE 1588的互通,滿足了基于EtherNet/IP工業(yè)標準以太網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)授時的精度需求。

      3 中興通訊5G TSN端到端實踐[6]

      2021 年中國移動、中興通訊聯(lián)合業(yè)界知名工業(yè)自動化廠商,通過引入5G TSN 網(wǎng)絡(luò)為智能PLC 的實時控制提供低時延、低抖動的確定性連接,進一步驗證了5G TSN 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用前景,具體架構(gòu)框圖如圖4所示。

      圖4 5G TSN應(yīng)用于PLC工業(yè)自動化方案的實踐架構(gòu)

      網(wǎng)絡(luò)側(cè)部署的集成化云網(wǎng)柜可集中部署5G 主時鐘與1588主時鐘、基帶單元(BBU)、傳輸設(shè)備(SPN)、核心網(wǎng)控制面設(shè)備、UPF/NW-TT、TSN 交換機以及CNC。通過網(wǎng)絡(luò)改造,分布在現(xiàn)場的PLC 控制器被集中部署到云網(wǎng)柜中。馬達可通過5G TSN網(wǎng)絡(luò)控制遠程的伺服控制器來驅(qū)動。UE/DS-TT 和NWTT 側(cè)啟用基于時間的精準門控管理,可實現(xiàn)報文的有界傳輸,防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。

      高精度時鐘授時滿足了EtherNet/IP 的精準授時需求,授時精度的偏差在300 ns 以內(nèi)?;跁r間的精準門控管理保證了運動控制通用工業(yè)協(xié)議(CIP)/CIP Motion 業(yè)務(wù)報文的有界傳輸,網(wǎng)絡(luò)抖動在1 ms以內(nèi),驗證了通過5G TSN 網(wǎng)絡(luò)進行實時運動控制的可行性。

      4 結(jié)束語

      雖然5G TSN 在工業(yè)領(lǐng)域的全面落地尚需時日,但是中興通訊一直在持續(xù)創(chuàng)新,與運營商和行業(yè)客戶的合作日益深化。隨著端到端產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸成熟,5G TSN 技術(shù)也將逐步深入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,在萬物互聯(lián)時代創(chuàng)造不可估量的價值。

      本文得到中興通訊股份有限公司周建鋒、熊先奎、戴博、談杰、侯曉輝、郝育鵬、徐龍的幫助,向他們表示感謝!

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