工业作为国民经济的命脉，经历了蒸汽时代、电气时代和信息时代，正在进入以智能制造为主的工业4.0时代。2021年，中国联通发布《中国联通CUBE-Net3.0网络创新体系白皮书》，提出通过增强网络内生能力构筑以网络为根基的新一代数字基础设施，通过架构创新和融合创新，能够为千行百业提供“通信+感知+智能+计算”的一体化服务能力和端到端的确定性服务保障，工业互联网是CUBENet3.0重要应用场景之一。
我们组织本期“工业算网与确定性服务”专题，研究和探讨面向工业互联的确定性网络架构和关键技术、感知通信计算融合技术、云网边端协同技术等，希望能够给读者提供有益的参考和启发，共同推进工业系统与新一代信息通信技术的融合和应用创新，构筑智能制造根基。
查看全文>5G 作为新一代的移动通信技术，具有超高带宽、超低时延、超大规模连接等特征，契合了工业数字化转型对无线网络的应用需求，但5G在工业领域的应用研究还在探索阶段。首先论述了典型工业应用和网络需求，然后深入分析了工业协议感知和网络控制、5G LAN、高可用技术等5G增强技术，并提出了当前存在的问题和后续研究方向。
随着工业数字化转型的不断加快，传统业务的优化升级及新型业务的不断涌现，网络作为基础设施，需要在复杂场景下对综合承载的各类业务实现差异化质量保证。确定性网络已经成为其发展的必然方向。工业互联网作为确定性网络应用的重要场景，对于确定性网络要求高，业务场景复杂，其垂直行业需求呈现碎片化的特点，需要构建灵活统一的技术架构并融合相关新技术，来推动确定性工业网络不断演进。
5G 赋能工业互联网为工厂数字化、智能化、无人化提供了基础，但是也对网络提出了协同感知、通过感知信息的分布式协同传输与决策、通信精准QoS保障的要求，从而实现智能化生产与控制。针对工业互联网中的新型业务场景与网络的需求，提出了通信感知计算融合在工业互联网中的愿景，对通感一体化、通感算一体化的网络架构与协同机制和通感算一体化能力开放等部分关键技术挑战进行了阐述，并简要介绍了高精度定位、设备/环境管理、云化控制等潜在工业应用场景。
运动控制、人机交互、虚拟现实等行业场景需要网络突破传统“尽力而为”的设计思想，提供具备有界时延、低抖动、高可靠特性的确定性网络服务保障。以提升网络确定性服务保障为目标，通过研究网络演算理论，提出确定性网络方案，并从工业互联网业务的角度出发，面向智能电网、智慧港口、工厂自动化三大业务场景，在5G实验网上对网络演算技术“TSN-IP”确定性网络方案的保障能力进行验证。测试结果表明，通过网络演算理论及相关算法可有效保障不同工业应用的时延上界要求。
挖掘了工业互联网云网边端协同的价值场景及其整体技术视图，分析了云边协同、边边协同、边端协同、云网协同等 4 类主流关键技术，旨在挖掘相关技术趋势及难点，为运营商赋能工业互联网场景，在计算和网络资源方面提供定制化、差异化的服务保障建议。
5G 赋能行业应用是当前产业各方关注的焦点，工业业务需要由具有确定性特征的网络进行承载，而无线网络由于其信道特性，成为影响工业业务确定性传输的最大挑战。因此，5G与时间敏感网络的协同传输被学术界广泛关注，如何提升5G网络承载业务的确定性成为研究的重点。以3GPP标准的5G-TSN协同传输为基础，重点对5G TSN桥接网络架构、支持TSN的5G网元功能、5G空口调度增强策略等进行了阐述和分析；同时基于 5G-TSN 协同传输架构，对时间敏感业务流跨5G、TSN域的端到端数据传输流程进行了研究。
为打造覆盖广、网速快、感知好、效能高的4G移动精品网，以运营商5G共建共享为契机，在4G现网质量不下降的前提下，进一步在不同场景、不同频段上开展4G共建共享。对共享载波和独立载波的数据业务和语音业务承载进行了分析，评估了4G开通共享功能后基站的KPI指标，分析了终端接入性问题，探索了各频段共享的可行性和技术方案，发现多数场景下覆盖明显提升、干扰达标，但存在800/900MHz共享载波终端支持率较低、2.1G Hz 20MHz DSS存在性能损失、15和20MHz带宽插花干扰等问题，针对这些问题给出了解决方案。
目前电网 Web 应用主要通过传统 WAF 防火墙进行防护，传统 WAF 过于依赖特征库，存在误报和漏报、维护成本高等问题。基于Web动态防御系统采用先进的动态防御理念以及传统的静态特征过滤，构建“动态欺骗”+“静态防御”的防御体系，保护电网Web应用服务器免于自动化攻击，大幅降低电网企业对抗新兴安全威胁的难度，全面提升电网Web应用的安全性。
区块链技术是革命性的，将会改变目前的生产、生活和社会规则，带来各行各业创新应用。通过探索智慧园区的特征及需求，从建设和应用场景方面入手，提出了区块链在智慧园区中的创新应用模式，使区块链智能合约、可追溯、不可篡改的特性在智慧园区的公共信息透明化和园区管理高效化方面发挥最大优势。
在企业通过5G、边缘计算、专网等新技术推进数字化改造的过程中，越来越多的终端和设备将通过5G接入，终端现有的动态IP地址获取方式无法满足企业实际生产管理的需要，因此有必要为企业提供在专网和MEC组网环境下自主可控的终端IP地址分配管理工具。首先分析了行业对终端固定IP地址的需求，接着介绍了MEC的组网架构并对终端获取IP地址的4种方式进行了描述，然后对基于边缘云部署的企业级AAA系统的IP地址固定方法的组网、业务流程、适用场景进行了探讨，最后对这种IP地址固定方法进行测试验证。
数据中心在为应用系统提供数据服务的同时，需要保证其大数据平台的安全性。针对Hadoop大数据集群面临的安全威胁，从防火墙策略、用户认证、权限控制和日志审计等方面，提出了一套完整的大数据平台安全加固的解决方案，提高整个数据中心的安全性。
介绍了 ROADM 网络在组网和技术上的特点以及在现网的应用情况，根据ROADM网络在建设和运营方面的实践经验，总结了ROADM网络在提高业务开通效率、降低业务时延、提升网络安全性和维护便利性方面的优势，分析了ROADM网络在波长选择开关维度、业务恢复时长、网络建设成本、光缆纤芯消耗以及网络跨区域协同等方面所面临的挑战，进而有针对性地提出了相应的应对策略。
针对业界聚焦的5G前传光纤直驱Duplex、BiDi方案和低成本CWDM、LWDM、MWDM、DWDM方案，首先对不同类别区域的光缆管道建设需求和规模应用时的综合成本建立了数学计算模型，采用定量的方法对其进行了全面预测。然后从工程建设可行性和网络建设成本两方面对5G前传各技术方案规模应用的可行性进行了论证分析。最后给出了5G前传网络演进和各技术方案的应用策略建议，供电信运营商评估和制定网络建设技术方案时参考。
当前国际传输专线呈现GE以上高速电路快速增长、低速业务长期存在、多种业务类型并存的发展形势，而传统的OTN&SDH平台的承载方式存在SDH设备停产、带宽利用率低等局限性。在介绍PeOTN和Liquid OTN设备的关键技术基础上，分别对其在国际传输网络中的承载应用进行分析，对其和国际传输现网的混合组网场景进行解读。通过对比PeOTN和LiquidOTN承载大客户传输专线的优缺点，尤其是在国际传输场景下重点关注的因素，探讨了2种技术在国际传输网演进发展中的部署策略。
分析OTN专线业务开通诉求，阐述了OTN网络SDN化现状以及控制系统北向接口标准化存在的主要问题，对多控制系统协同的关键技术进行论述，提出了统一的资源模型、业务模型和多协议适配的技术架构，研发实现SD-OTN协同器系统，并对其系统架构和功能架构进行详细阐述，SD-OTN协同器支持跨域厂商场景下业务端到端自动开通，实现OTN网络能力开放。
描述了运营商政企语音统一受理的主要业务需求，并给出了基于运营商基础网络的政企语音能力开放服务组网架构。借鉴微服务的优点，根据不同需求的侧重情况进行功能服务划分，并基于关键需求分析研究了平台的功能和接口设计、权限设计等信息系统设计需要考虑的主要内容，接口设计从鉴权接口、业务接口、可变参数、不变参数等方面进行探讨，权限设计从功能权限和数据权限两方面进行分析设计，并给出设计模型，为相关领域的系统建设提供参考。
