工業互聯網時代5G切片技術的應用研究

童群　徐華軍

現代科技的快速發展，為社會經濟振興提供了源源不斷的動力，尤其是加速了工業互聯網時代的到來。而5G切片技術的出現，將再次掀起工業變革的浪潮，特別是5G在時間上與中國制造2025高度重合，并且使現代工業領域逐步具備了網絡化、智能化特征。因此，在工業互聯網時代加強5G切片技術的落地，將大幅提升工業智能化管理與生產質量，依托低時延、大帶寬等技術優勢，突破網絡化管理上的局限，并拓展云計算、大數據及人工智能的融合邊界，達到技術的融合與創新的總體目標。

5G技術是通信技術的新一輪迭代，其擁有比4G通信更高的傳輸效率和更大的帶寬優勢，可以滿足諸多工業領域的應用場景，為用戶提供便捷快、系統化、快速化的管理支持。在萬物互聯、萬物智能的時代理念下，工業領域對5G技術的應用極為迫切，而5G切片技術的提出，為兩者之間的融合帶來契機。在工業互聯網時代通過5G切片技術的加持，可以大幅提升工業管理效益和生產效率，實現更加智能、便捷和高效的管理，依賴靈活組網優勢保障工業生產和發展。

從技術層面而言，3GPP定義的網絡切片為提供特定網絡能力和網絡特性的邏輯網絡。其核心是通過接入網、核心網和傳輸網的結合，構建虛擬化的“專網”，利用各個網端之間的融合，打造出“無線網+傳輸網+核心網”的切片通路，實現對各個工業領域的自動化編排與配置。5G網絡切片技術總體架構如圖1所示：

如上圖所示，（1）運營層。主要完成線上業務/網絡切片訂購，以及提供相關的切片服務功能。（2）管理層。主要以網絡切片端與端管間的管理與編排，并且各端間切片性能監控告警及網管能力開放。（3）網絡層。主要實現對物理/虛擬資源的集合，并在物理及邏輯上完成網絡切片資源的隔離。

在工業互聯網時代中應用5G切片技術，應當注重切片服務等級保障SLA（ServiclLevel Agreemen），其屬于實踐應用中的關鍵參數，同時也是切片服務商向切片用戶提供服務的基礎，包括接入用戶數、速率、時延、安全性等指標。切片用戶將依據SLA參數對網絡切片實施具體設計，用以適應自身行業及企業的特征和需求，具體設計參數如表1所示.

（一）eMBB場景切片部署方案

在工業企業中的5G切片技術部署中，可以依托eMBB的應用場景，為其提供更大的帶寬服務，使高清視頻的實時監測，并為應急現場提供監控支持，這也要求設定10M級別的帶寬。在組網中，需要分別面向人和物的切片，在面向人的2B切片時，需要AMF/UDM/PCF等與2C切片共享;在面向物的2B切片時，需要AMF/UDM/PCF等與2C切片分享。當工業企業對安全性要求較高時，可以以2B eMBB切片獨立部署來實現。

（二）mMTC場景切片部署方案

在mMTC場景的部署中，主要針對海量連接及室內定位，如家庭監控、智能門禁、室內定位及穿戴設備等。其覆蓋范圍可以省為單位部署，大區部署由AMF/SMF/UPF實現。在實踐過程中，海量連接主要用于物聯網設備，以實現物聯網數據及策略數據的統一管理。

（三）uRLLC場景切片部署方案

當工業企業具有超低延時需求時，可以應用uRLLC場景切片部署方案，其時延通常在1-10ms左右，如在機構遠程控制、智能制造及設備保護系統等場景。在5G切片技術組網中，應當將UPF下沉至靠近終端側，以連線DC端部署為主，如市縣或工業園區等。若對安全性有較高要求時，可以選擇獨立部署AMF/PCF/UDM等網元。同時，uRLLC切片技術也可以協同其他場景切片技術協同應用，以適應企業低延時和高帶寬的應用需求。

綜上所述，隨著工業互聯網時代的變革，5G切片技術的應用也將日益廣泛。為提升5G切片技術與工業企業間的適應性，必須要注重不同組網方式的應用，針對不同的應用場景進行選擇和設置，全面發揮5G切片技術的應用優勢，拓展工業互聯網與5G切片技術的融合性，切實解決工業生產與發展中的問題，營造運營商與企業合作共贏局面。