云-网-端融合协同的智慧工厂创新组网设计方案.pdf

云-网一端融合协同的智慧工厂创新组网设计方案

随着〃十四五〃规划的不断落实，制造业整体正逐步向着自动化、数字

化、智能化方向转型升级。在高端装备制造业中，我国在世界范围内仍处于

较低水平，亟待更多的数字化技术投入来提升盈利水平。而传统工厂的组网

技术和组网架构在时延、带宽、抖动、丢包率、安全必威体育官网网址等方面均无法满足

生产需求，本文创新提出基于千兆光网和MEC边缘计算,实现〃云-网-端〃

融合协同的智慧工厂创新组网设计，可助力智能制造中的生产环节迈向数字

化、柔性化、智能化和高度集成化，并为智慧制造提供有力的网络保障，对

提升我国制造行业未来核心竞争力具有一定参考意义。

创新组网设计方案概况

针对千兆光网覆盖下的智慧工厂高新装备制造场景,设计基于MEC边

缘计算的智慧工厂创新组网架构，从〃云-网-端〃融合协同的视角出发，对

技术体系架构和关键技术指标进行梳理和分析，提出采用云边协同智能化的

方式，实现关键业务网络切片可按需配置S1A.智能生产实时监控，以及与

边缘数据融合，助力我国高端制造业整体向自动化、数字化、智能化方向转

型升级。

总体创新组网设计

利用千兆光网和MEC边缘计算技术实现智慧工厂组网

•

智慧工厂环境下的网络传输架构，应充分结合千兆光网和MEC边缘计

算技术，有效提升工厂感知、处理和运维能力，保障工厂各制造系统稳定的

数据传输。同时，把专属MEC边缘计算资源部署到工厂侧可助力构建工厂

内云边协同计算的高效工业智能计算框架，提升工业信息处理的时效性和准

确性，确保敏感生产数据不出园区。

〃云-网■端〃融合协同的体系架构

•

智慧工厂在生产过程中产生海量的数据，构建终端到平台的数据安全传

输通道和基于千兆光网的〃云-网-端〃融合协同体系架构，有利于提升生产

数据上传的准确度，支持多源异构数据的接入融合、分析与挖掘，为智慧工

厂的便捷管理提供有力的网络保障。

基于OTN技术构建超低时延、全工厂范围的本地组网架构

♦

通过工业互联网和现场总线对现场设备P1C.现场摄像头等设备进行连

接，并通过OTN技术支持下的千兆光网进行全工厂范围的组网，可实现园

区范围1毫秒内超低时延送达，满足智能制造过程中对关键生产流程的实

时监控与干预，满足工业控制过程毫秒级时延要求，并达到接近100%的网

络传输可靠性。此外，在实时获取现场的人、机、料状态后，智慧工厂管理

系统可结合生产工艺，通过智能化的算法和SDN网络技术，实现制造过程

中生产任务的动态感知和智能化派发。基于以上3点设计思路组建的总体

框架示意图如图1所示。

图1创新组网设计总体框架示意

在架构最上层，是以私有云方式部署在中心云的工业互联网智能远程运

维平台，负责智慧制造流程内全部生产数据处理、数据存储、视频图像智能

处理分享、云端协同引擎等核心事务。中层是网络核心层，由智慧工厂企业

内网、运营商核心网、SDOTN全光智能网络和边缘云数据服务组成，负责

以有线和无线两种方式承载工厂园区内、园区外以及不同园区间的网络控制

与数据传输，向上提供边缘云数据服务，向下为终端设备提供无线与有线网

络的接入，实现网络控制以及数据的安全可靠传输。最下层是数据设备接入

层，由各类视频监控器、传感器、数控设备、AR终端及工厂园区内的有线

和无线网络构成，向上统一接入智能网关，部分对时延要求非常敏感的数据

处理在智能接入网关处即可完成，大量的CPE边缘计算部署在工厂生产园

区内，与园区接入网、终端设备形成〃云-网-端〃协同。

无线侧创新组网设计

〃

智慧工厂内网在无线侧可采用5G网络+MEC下沉园区〃的连接方式。

在生产厂区内采用MEC边缘计算共享UPF用于数据分流，业务数据通过

共享UPF转发至共享MEC边缘计算平台，与智慧工厂内网系统实现业务

交互。在千兆光网先天支持增强移动带宽、高可靠低时延和海量机器连接的

情况下，进一步降低数据传输时延，大带宽业务及必威体育官网网址性高的敏感信息卸载

在本地，不仅能够节省智慧制造企业专网建设成本和骨干网专线资