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通信世界网■5G边缘计算在智能制造中的探索和实践( 二 )



通信世界网■5G边缘计算在智能制造中的探索和实践
本文插图

图15G MEC业务系统架构
在电信域部分 ， 中国移动授权频段（2.6GHz）对目标厂区实现5G信号连续覆盖 ， 点系统经前传线路（CPRI）汇聚至厂区中心机房内的BBU基带设备单元 ， 应用/业务数据的传送经由N3接口自BBU接入UPF ， 控制面信令接口N2则由BBU直接向位于运营商网络内的SMF网元对接 。 5G SA网络信令面基础设施分别通过N2接口和N4接口由江苏移动南京数据中心接入至捷普电子本地企业机房内的UPF节点和5G基带单元设备 。
用于承载企业业务数据的用户面5G网元UPF部署在由OpenStack架构管理的通用x86服务器硬件服务器上 ， 位于捷普电子生产厂区的中心机房内 ， 其信令面接口N4经IP转接设备TOR和DC GW与无锡移动的5G信令链路接通 ， 而所有业务数据的实际转发处理工作完全由UPF的N6接口承担 ， 此接口在本方案中作为企业内部接口 ， IP地址由捷普电子IT部门统一规划管理 ， 并与对外连接的控制面信令接口相互隔离 。
如系统架构图1所示 ， 橙色标识线代表的企业业务数据的流转完全在企业厂区内而确保满足数据不出厂的基本数据安全诉求 。
在应用域部分 ， 如图2所示 ， 基于5G边缘计算的软硬件解耦系统架构 ， 由通用x86硬件设备构成硬件资源环境 ， 在容器化资源管理框架（K8S）的统一管理下向上层提供出标准通用的IT资源环境 。

通信世界网■5G边缘计算在智能制造中的探索和实践
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图2IT环境部署方案
在本项目边缘计算整体方案中 ， 在应用域IT环境中提供一个开放、标准、轻量级的边缘计算PaaS平台 ， 即MECP ， 为工业APP提供通用PaaS服务 。 MECP平台具备IT资源整合、资源有效分配、开发测试环境统一、自动化交付使用、快捷部署和弹性扩展等特征 。
边缘计算提供PaaS层服务 ， 既能作为向企业用户提供的增值服务为运营商创收 ， 又能降低应用上线的难度并提供统一的管理能力 。 与传统的PaaS云平台不同的是 ， 边缘计算PaaS平台处于最靠近业务应用的位置 ， 直接为应用的生命周期管理和资源编排提供了最便捷的工具和界面 。
应用域的IT环境从网络架构上与UPF的N6接口位于同一IP网络环境 ， 如前所述 ， 这一网络环境的IP规划完全由捷普电子独立管理 ， 将完全遵从企业的IT网络架构要求 。
两种应用方案（AGV和AVI）
【通信世界网■5G边缘计算在智能制造中的探索和实践】该方案提供两种应用方案 ， 一种是云化AGV ， 一种是云化AVI（Auto Visual Inspection） 。
AGV是基于自主移动导航能力可以处理简单重复业务的运输机器人 。 AGV目前在制造企业中被广泛应用于物流、上下料、仓储等环节 。 AGV通常使用基于电磁或光学等自动导引装置的自主定位技术 ， 能够沿规定的导引路径行驶 。 当AGV在大面积区域内动态工作时 ， 现有Wi-Fi等非授权频段无线技术存在的干扰、数据丢失、切换差等问题 ， 无法保证稳定的网络连接环境 。 在长时间连续运行时 ， AGV需要更多的存储空间和更强的运算能力 ， 单机处理能力难以承担 。 当涉及到AGV间协同时 ， 对整体工作效率的目标催生了AGV决策功能需进一步抽象云化的需求 。 综上所述 ， 为降低终端部署复杂度、进一步提升产品稳定性 ， AGV对于高可靠边缘网络的需求日益迫切 。
本项目借助5G边缘计算网络架构对云化AGV进行了验证 。 如图3所示 ， 5G无线覆盖提供更加可靠的宽带低时延的网络环境 ， 解决了非授权频段无线技术在AGV应用中存在的典型缺陷 。 基于5G网络和云计算架构弹性分配计算资源以适应复杂环境中的空间定位与环境制图处理 ， 实现AGV端与边缘云之间的算力协同规划 ， 从而降低端侧数据处理能力需求 。


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