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期刊
邮电设计技术 2021年第7期(总第545期)
本期策划:辛荣寰

工业互联网是第4次工业革命的重要基石,是新一代网络信息技术与制造业深度融合的产物,通过人、机、物的全面互联,全要素、全产业链、全价值链的全面链接,能够推动形成全新的工业生产制造和服务体系。加快工业互联网创新发展步伐,是推动制造业高质量发展的重要突破口。

为了贯彻执行国家5G和工业互联网融合发展战略,推动工业互联网在重点垂直行业的应用,本期我们组织了《工业互联网专刊》,对工业互联网工业网络、边缘计算、物联安全等关键技术领域进行了探讨,同时结合石化、钢铁、冶金、核电、矿山、港口、工业质检等重点行业的典型落地应用示范项目,组织行业专家面向应用领域进行了论述和经验分享,以期推动工业互联网与垂直行业的深入融合,推动制造业数字化转型升级和高质量发展。

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  • 深度洞察
  • 技术前沿
  • 行业应用
5G+工业互联网通信冗余可靠性研究
辛荣寰,程 远,傅成龙

5G是一种针对工业通信场景进行了专门优化设计的新兴移动通信技术,应用了一系列创新性技术,提升移动通信的低时延高可靠性能,以适应工业通信场景更高的网络要求。但在5G技术发展的不同阶段以及不同工业通信应用场景,网络冗余仍然是提高网络连接可靠性的普遍解决方案。为了满足5G在工业互联网中的应用,提出双路5G冗余主从网络、双路5G冗余并行网络、5G+工业以太网冗余主从网络和5G+工业以太网冗余并行网络4种网络冗余方案,并对其性能和可靠性进行分析,为5G在工业通信环境实际部署提供参考。根据生产实际,充分考虑5G和现有工业以太网的相对优势,选择最优的5G+工业以太网融合高可靠网络部署方案。

5G网络冗余工业以太网工业自动化
5G+工业互联网市场发展特征与发展路径
李兴林,辛荣寰,程景浩

在5G+工业互联网市场发展驱动力由政策驱动转向市场内生驱动转换的关键拐点,分析5G+工业互联网市场在发展初期阶段供需两侧的市场特征,尤其是需求侧的个性化需求特征,选择符合当前5G+工业互联网市场发展特征的技术、商业路径,对5G+工业互联网市场的健康发展,对制造业实现数字化转型升级具有重大积极意义。

5G工业互联网供需两侧市场特征
工业互联网发展态势思考
应芳芳

近年来,工业互联网的发展逐步进入夯实基础阶段,各地方政府通过政策引领工业互联网发展脱虚向实,推动应用体系加速融合和产业规模稳步增长。分析总结了工业互联网发展过程中可能会面临政策体系有待完善、融合创新应用需深化、网络安全风险增加3个方面的问题,并对工业互联网的发展给出相关建议。

工业互联网标识解析网络安全
基于零信任架构实现的物联网终端接入安全研究
王首媛,孙宁宁,曹 盛

提出了一种基于零信任安全架构实现的物联网终端认证平台,可提供设备授权、身份鉴权、密钥管理、加密传输、会话管理、数据签名等多种功能,保护物联网设备及数据免受重放攻击、伪造攻击、数据篡改、会话劫持等网络攻击,满足碎片化不同的物联网终端类型的接入安全需求,实现了基于无证书标识密码强安全的快速认证接入能力,并通过国密无证书TLS安全通道实现了与企业后端业务平台无缝集成,保障整个通信链路的安全和数据完整性。

零信任无证书标识密码物联网
基于SDN架构的工业互联网多层多址边缘计算
曹童杰,李丕范,刘中国

工业物联网(IIOT)作为工业互联网中的重要一环,是工业数字化转型的必经之路。5G依靠其高带宽、低时延、广连接等特性,衍生了多层多址边缘计算(mMEC)技术,加快推进了工业物联网的落地。将软件定义网络(SDN)引入到IIOT和mMEC中,提出了一种基于SDN的边缘云交互和边缘计算任务卸载方法,帮助处理IIoT环境中的流式大数据。

工业互联网边缘计算SDN任务卸载
基于CLA和TLS结合实现的物联网通信安全研究
张晓辉,王首媛,慕江林

提出了一种结合CLA无证书认证技术和TLS安全传输协议的物联网设备认证和通信机制,该机制使用无证书密码系统为物联网设备签发数字身份,结合无证书TLS协议实现设备之间的认证和加密通信。相对传统CA证书认证机制和基于标识的公钥密码体制,本机制在保证物联网设备之间安全通信的情况下,有效降低了CA体制中设备身份认证的证书传输成本,同时解决了标识认证体制中的密钥托管等问题。

物联网CLATLS无证书认证技术
5G CPE传输性能提升研究与实现
姜元山,王运付,李 佳

5G网络峰值理论传输速度比4G网络传输速率快百倍。5G支持大带宽接入的特性使 5G 终端在成本与性能之间的冲突加剧,为了解决该问题,研究了提升5G CPE终端性能的方法,提出TCP/IP下的Linux数据包加速方法,试验证明该方法能够极大地提升5G CPE性能,降低CPE设备成本。

TCP/IP包加速5GCPE
基于无证书密码体制和区块链结合的物联网设备访问控制方案研究
谢国涛,王首媛,陈礼波

针对物联网场景中的设备细粒度访问控制,提出一种高效实现方案,采用基于无证书密码体制和区块链访问控制相结合的方式,利用高效的无证书密码技术实现区块链中各种节点的身份管理,通过区块链维护节点关系和访问权限,通过基于智能合约的访问验证体系实现访问管控,形成安全的物联网细粒度访问控制体系;采用契合区块链和物联网的无证书密钥体系,设计高效的基于区块链的访问控制,提高访问效率、动态性、系统扩展性和伸缩性,降低部署成本。

无证书密码体制物联网访问控制密码算法
5G在边缘增强型工业控制网络的应用探索
傅成龙,管立军,程 远

随着云计算、边缘计算、物联网等技术在工业领域的应用,工业控制系统正在向智能化方向发展,正在构建全新的边缘增强型工业控制网络。5G、网络切片、5G MEC 等技术的应用,能充分满足未来工业控制系统的通信需求。5G 可以根据实际需求连接边缘增强型工业控制网络中的现场层和边缘层,或连接边缘层和云层。将边缘层业务部署到 5G MEC 中,能够使 5G 网络对内容进行深度感知,真正实现5G网络与边缘增强型工业控制网络的协同融合。

5G工业控制边缘增强型工业控制网络MEC
5G+工业互联网在大型石化项目中的应用实践
程景浩,王燕伟,徐滨阳

石油化工行业属于典型的流程工业,工程质量管理难度很大。目前的管理方法主要停留在对文档标准化管理和人工现场巡查的层面,缺乏有效的与工程施工现场结合的手段。在石化行业大型工程项目管理过程中,基于5G专网、物联网、人工智能和边缘计算等技术融合进行管理,可以很好地解决人员合规、行为识别、生产安全管控、质量管控、隐蔽工程追溯、环境风险感知、风险预警、实时告警等痛点问题,有广阔的应用前景和应用价值。

5G边缘工业互联网平台物联网
5G在核电行业的业务场景研究
吴银伟,郭 璇

目前国内外核电厂虽然尚未大规模应用无线通信系统,但无线通信技术及其智能应用已经成为重要的研究方向。介绍了核电厂无线通信网络的建设及业务现状,通过调研分析,总结了核电厂无线通信网络的各类业务场景需求,为后续核电厂建设5G无线通信系统提供了充实的基础资料。

5G核电业务场景
融合设计:5G赋能泛在电力物联网的催化剂
成聿伦,朱晨鸣

电力通信网络是保障电网安全运行的重要手段。5G的到来,为现有电力通信网络向泛在电力物联网演进提供了关键技术。从电力通信网络演进面临的困难出发,讨论了泛在电力物联网的技术特点、网络架构,系统分析了其与5G的技术契合度,在此基础上,详细分析了融合设计在有效提升资源效用、降低建设成本、提升网络耦合度方面发挥的积极作用,是一种值得探索和实践的建设思路。

5G泛在电力物联网网络切片融合设计
基于5G无线专网的海上风电场智慧运维方案探讨
李丕范,刘中国,曹童杰

海上风电场远离陆地,运维工作存在难到达、长作业、高危险等问题,因此,开展智慧运维技术探索对提高海上风电场运维工作效率很有必要。基于5G混合专网从无人风场巡检和离岸现场维护2个维度研究智慧运维方案,具体包括4K视频和传感器监测、无人机风场巡检、特种作业机器人、无人艇水下监测、VR运维实现、船舶安全驾驶辅助、北斗落水人员救援、智能穿戴设备等内容。

海上风电场运维5G人工智能机器人
智慧港口高精度定位技术的应用讨论
王燕伟,霍思宇,张 澜

随着信息技术的不断发展及智慧化进程加速,智慧港口的自动化、网联化、智能化是必然的发展趋势,随之面临的人工码头整体自动化程度较低,人工成本较高等问题也亟待解决。搭建一套高精度定位系统,该系统架构包括应用层、服务层、数据层与数据采集层。平台可根据业务需求灵活配置,为全港区提供精准的位置信息采集处理能力,从而提升港口作业效率和智能化水平。

智慧港口高精度定位技术北斗地基增强系统
基于5G和MEC的新型智慧工地应用研究
陶咏志,杨海涛,冯九龙,栾晓鹏

随着5G和MEC技术的快速发展,利用新技术打造智慧工地系统已成为建筑行业提升项目管理水平的重要手段。探索信息化管理手段在工地管理中的新应用,通过新型智慧化解决方案,可实现工地管理中人、机、料、法、环等要素提升,提高智慧化管理水平,大大降低安全事故态势。主要探究如何运用5G、MEC和视频等新兴信息技术,结合工地痛点需求,探索新型智慧工地的应用,为工地安全保驾护航。

5GMECBIM
钢铁行业大型特种设备5G应用系统设计
李 渝,韩政鑫,程景浩

在“工业4.0”、“工业互联网”、“5G”大发展的时代背景下,钢铁行业正处于转型升级的关键期,大型特种设备是钢铁行业生产的关键型设备,目前主要以人工现场操作为主,存在工作环境恶劣、人工成本高、工作效率低的问题。5G 技术的低时延、大带宽、广连接的特性将为大型特种设备自动化改造注入新动力。探讨分析钢铁行业大型设备作业现状和痛点,大型特种设备自动化改造具体需求,5G 大型特种设备应用场景,提出 5G 智能无人化大型特种设备系统架构和功能,给出实现大型特种设备作业的无人化、自动化、智能化可行性方案。

智慧钢铁5G无人化大型特种设备远程控制
5G+工业互联网在钢铁行业的应用研究
荀志伟,李维汉,贾 捷,杨晓英

5G与工业互联网的融合发展,进一步加快了我国钢铁行业自动化、信息化的脚步,推动了数字化、智能化的进程。钢铁行业作为传统流程型行业的典型代表,具有工艺过程复杂、生产周期较长、设备规模庞大、劳动力密集等特点。分析了国内钢铁行业的发展现状以及数字化趋势,聚焦钢铁行业生产和管理现状,介绍了5G+工业互联网在钢铁行业的两大类十余种典型应用场景,为钢铁行业高质量发展提供思路,拓宽视角。

5G工业互联网钢铁行业智慧生产
基于5G+工业互联网的天车远程控制
张达鑫,王东军,张达瑞

随着5G+工业互联网技术的发展,利用5G技术的低时延、高带宽等特点,结合高清视频回传、AI、机器视觉、边缘计算等技术,能够实现在地面控制室以5G方式操控天车作业,使提升作业安全和作业效率,降低作业强度,改善作业环境。以某钢铁公司的5G天车远程控制及边缘云项目为例,阐述我国5G+工业互联网的现状,冶金行业5G+远程控制的应用场景需求和难点,并结合落地应用的个性化开发,说明其实现原理及解决方案。

5G+远程控制网络切片边缘计算天车改造
5G+边缘AI在工业质检中的应用研究
卢丽文,黄锦川,王运付

5G+边缘 AI 的无线大带宽传输、智能化识别、低时延本地处理、安全稳定等特点,在一定程度上解决了工业质检检测难度高、人力成本居高不下、检测效率低下等问题。主要介绍2种常见的基于5G+边缘AI的工业质检应用实现架构,并从多个维度进行对比,为实际应用提供选择建议。同时根据检测对象和环节的不同,总结了4类5G+边缘AI在工业质检中的应用。

5GAI工业质检MEC
露天矿山场景下5G专网及应用赋能的探讨
王忠新,赵晨阳,刘中国

露天矿山生产环境复杂,存在大量的环境监控视频数据、大型设备交互数据等信息,需要一个可靠高效的数据采集和信息传输系统,以实现矿山的人、机、物的全面互联。主要研究 5G网络在露天矿山领域的技术和应用方案,探讨如何将5G技术应用于露天矿生产环节,利用5G网络大带宽、超低时延的特性,持续推进矿山智能化减人、换人,逐步实现关键岗位机器人替代、监控,最终建成“有人远程控制、无人安全巡检”的智能化矿山。

智慧矿山5G智能化
期刊信息
  • 主管单位:中国联通集团
  • 主办单位:中讯设计院
  • 国际刊号:ISSN 1007-3043
  • 国内刊号:CN10-1043/TN
  • 创刊时间:1958年
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