2023-07-23-中国移动-2023年5G工业UPF（OT_UPF）白皮书_44页_4mb

报告摘要

中国移动 5G工业UPF (OT UPF) 白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由中国移动研究院发布，旨在推动“5G+工业互联网”融合应用，助力工业数字化、网络化、智能化转型。白皮书围绕5G工业UPF（User Plane Function）技术展开，提出“三个全面”的设计理念，即“面向工业通信的全面连接”、“面向工业应用的全面服务”、“面向工业网络的全面保障”，并梳理了十大技术要点和23项关键技术能力，为工业UPF的部署与应用提供了清晰的技术路径与演进方向。

主要观点与关键信息

1. 5G融入工业生产的场景需求

5G+工业互联网是工业数字化转型的重要基础。
5G全连接工厂建设指南为5G在工业场景中的应用提供了明确的指导。
工业UPF的应用场景包括工厂园区、生产车间、产线级，分别对应不同的业务需求与通信要求。

2. 工业UPF部署模式

工厂级部署：部署在园区或工厂机房，支持跨车间、跨层级的通信，适用于非实时业务。
车间级部署：部署在车间机房或电气柜，支持低时延、高可靠生产控制类业务。
产线级部署：部署在产线边，满足超低时延和超高可靠性需求。
融合式部署：适用于小规模工厂或初期验证阶段，集中部署，简化架构，提供集成度高的业务锚点。

3. 工业UPF设计理念

三个全面：
- 面向工业通信的全面连接：包括便捷泛在连接、时延有界连接、冗余叠加连接。
- 面向工业应用的全面服务：涵盖本地交互服务、多样化算力服务、一站融合服务。
- 面向工业网络的全面保障：包括稳定运行、安全防护、便捷运维、节能降碳。

4. 工业UPF能力技术体系

工业UPF具备十大技术要点，形成23项关键技术能力，如高精度时间同步、动态QoS适配、轻量化确定性、本地化定位、本地化能力开放、多规格硬件形态、多样性算力底座、多时效虚层服务、生产运行应用联合部署、工业辅助应用智能集成、惯性运行、热备容灾、无损升级、访问控制安全、敏感数据防护、安全态势感知、三免自服务、专业运维、单位比特能耗优化、内生智能资源调度优化等。

5. 工业UPF技术挑战

广泛连接：需适配多种工业协议，实现泛在连接。
赋能应用：需支持算网一体化，满足多样算力需求。
高效运维：需具备稳定、安全、节能等能力，保障工业网络的连续性与可靠性。

技术要点与能力详解

4.1 面向工业通信的全面连接

便捷泛在的通信连接：
- 支持原生流量便捷组网。
- 支持业务流量闭环管理，通过5G LAN组、切片进行隔离。
时延有界的确定连接：
- 支持高精度时间同步，满足亚微秒级精度。
- 支持动态QoS适配优化，满足不同协议的传输需求。
- 支持轻量化确定性，通过简化实现高效通信。
冗余叠加的可靠连接：
- 支持双发选收技术，实现高可靠通信。
- 支持多种网络拓扑兼容，如树形、令牌环型等。

4.2 面向工业应用的全面服务

本地交互的网络服务：
- 支持本地化定位能力，提供高精度定位服务。
- 支持本地化能力开放，提供QoS测量等信息。
灵活多样的算力服务：
- 支持多种硬件形态，满足不同部署环境。
- 支持扩展FPGA、智能网卡、GPU等，提升算力能力。
一站融合的应用服务：
- 支持生产运行应用联合部署，提供实时与非实时混合计算能力。
- 支持工业辅助应用智能集成，如机器视觉质检、大规模工业数采、远程诊断、AR辅助、预测性维护等。

4.3 面向工业网络的全面保障

面向工业生产的稳定运行：
- 支持惯性运行能力、热备容灾能力、无损升级能力。
面向工业制造的安全防护：
- 支持访问控制安全，防止恶意设备接入。
- 支持敏感数据防护，如加密存储、SUPI清除等。
- 支持安全态势感知，提供可视化漏洞感知与预警推送。
面向客户服务的便捷运维：
- 支持三免自服务（客户免规划、现场免测调、运维免现场）。
- 支持专业运维，提供统一的运维接口和智能化运维能力。
面向双碳战略的节能降碳：
- 支持单位比特能耗优化，降低每比特转发成本。
- 支持内生智能资源调度优化，通过AI预测实现资源按需分配。

产业合作与未来展望

中国移动联合多家企业，在青岛海尔中德滚筒洗衣机工厂实施了5G工业UPF的标杆案例，实现拖链系统5G化，提升生产效率并降低运维成本。
未来工业UPF的发展将聚焦于：
- 强基融智：推动技术融合与新业态发展。
- 凝核聚算：提升工业应用的高效能发展。
- 常试常新：通过多层级应用推动工业互联网标准化演进。

结语

本白皮书为工业UPF的部署与应用提供了全面的技术指导与发展方向，强调5G与工业网络的深度融合，推动“5G+工业互联网”生态的繁荣与可持续发展。

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