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2023/2/28 10:17

香港应科院:5G网络与TSN技术赋能智能制造与车联网应用

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在2023 MWC Barcelona, 香港应用科技研究院(应科院)以“智能5G,超越连接”为主题,携手生态系统合作伙伴展示其应用技术和创新。应科院展示的技术之一是 5G网络与TSN技术在智能制造与车联网的应用。

5G网络与时间敏感网络(TSN)

5G是数字化时代发展经济的基础设施建设,是信息数据的高速网络,同时也是“新基建”之一。5G网络与传统制造业的融合将加速中国新型工业化进程,并为中国经济发展注入新动能。5G网络与时间敏感网络(Time-Sensitive Networking)技术的之间的融合,也是IT与OT技术的融合的典型代表,为传统制造业的数字化转型,以及工业4.0升级,以及制造业中的创新应用打下了坚实的基础。TSN技术为5G网络带来了确定性网络的特性,实现了TSN终端设备通过5G网络进行高精度时间同步的需求,确保了设备之间的确定性时延,低抖动,高优先级的网络流量传输,并进一步保证了5G网络的高可用特性。

融合5G网络与TSN技术 赋能智能制造

5G网络与TSN技术融合作为智能制造的关键基础技术创新,以信息化带动,能推动传统制造业数字化转型,有效的对传统制造业进行降本增效,并能增强可持续发展能力的工业化的路线,同时也符合 《香港创新科技发展蓝图》中实现智能化制造,推进香港“新型工业化”发展的方向,更好的融入到国家科技发展中,并巩固及提升香港国际创新科技中心的地位。应科院全力支持国家对新工业的发展计划,并希望将融合TSN技术的5G网络应用到全连接工厂中。

应科院:TSN与5G融合技术 完成开发,验证和测试

应科院自2021年起,开始TSN与5G融合技术的开发,参见:香港应用科技研究院:5G与TSN融合 赋能千行百业

应科院在2022年和鹏城实验室通力合作,共同完成了融合TSN技术的5G端到端方案的开发,并进行了相关验证和测试,该方案支持双通道高可用(802.1CB),帧复制和消除(FRER),在融合TSN技术的5G端到端实际测试中,该方案可以在5G网络数据面实现低于240纳秒的端到端同步精度,小于1微秒的延时抖动,和0丢包的高可用网络。该方案极大的提升了5G网络的确定性,满足了工业控制,车联网等领域对网络确定性的需求。在2023年,应科院将进一步深化与鹏城实验室的合作,加强对5G控制面支持TSN技术的开发和测试,并在智能制造和车联网技术上对融合TSN技术的5G网络进行落地实测。

TSN:时间敏感网络 UPF:用户平面功能 UE:用户设备 NW-TT:网络侧TSN转换器 DS-TT:设备侧TSN转换器

鹏城实验室与应科院共同研发的5G与TSN融合方案

智能制造应用

应科院会将5G网络与TSN技术的融合应用到智能制造领域,包括柔性制造,无人智能巡检,远程设备操控,机器视觉检测,厂区智能物流与检测和协同研发设计等细分工业应用垂直领域。在传统制造业里,厂区制造设备网络一般采用有线连接,无法适应大量终端设备接入,无法保证移动制造设备的准确性,也产生了网络维护困难,和网络故障率较高,网络维护成本较高的问题。随着5G网络的逐步普及,以及5G终端设备的成本持续下降,5G和垂直行业尤其是智能制造的融合将更加紧密,但智能制造也为5G网络提出了确定性的需求。TSN技术的融入可以极大提升5G网络的确定性,为制造业中的智能可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)控制,高移动性的机械臂生产,自动导引车(Automated Guided Vehicle),数字孪生,机器视觉等创新应用的高精度时间同步以及确定性需求创造了可能性。相对于传统有线连接和4GWIFI等传统无线网络,融合TSN技术的5G无线网络能在5G网络已具备的高带宽,低延时,高可靠,海量机器通信等基础特性实现对工业协议高精度控制等协议的支持,并解决传统有线网络无法支持移动制造设备,移动检测设备,智能物流设备,传统无线设备覆盖不够和盲点地区容易掉线的痛点问题。

车联网路边系统应用

与此同时,应科院也将5G与TSN技术的融合应用到智慧出行以及智慧城市车联网(C-V2X)等领域,解决传统车联网技术中路侧灯杆之间的感知设备无法通过传统无线网络做到高精度时钟同步,以及路侧灯杆回传数据无法保证确定性等车联网痛点问题。融合TSN技术的5G网络将进一步提升车联网感知结果和辅助定位的精度。应科院将在2023年在实验室和香港科学园实地测试场景,通过部署融合TSN技术的5G网络和5G MEC技术,对毫米波雷达,光学雷达以及热成像传感器等多杆传感设备进行高时间精度数据融合验证。

2022年应科院和深圳市智慧城市科技发展集团(深智城)展开合作,共同发布大湾区互联互通路线图。目标2025年达成车联网互联互通的完整设计及落地验证,2035年达成大湾区智慧交通协同发展,应科院期待在将融合TSN技术的5G网络推广到深港通道进行应用。

应科院由香港特别行政区政府于2000年成立,其使命是透过应用科技研究提升香港的竞争力。应科院的主要科技研发领域包括:通讯技术、可信及人工智能技术、物联网感测与人工智能技术、集成电路及系统。应科院是香港唯一的5G标准3GPP成员以及5G研发机构,并拥有完整可代码授权和定制化的端到端的5G技术。应科院的5G核心网技术已经授权给十多家不同业界的合作伙伴。应科院也将持续参与十四五中5G和工业互联网相关前沿技术研发,并成立研发团队和项目对融合TSN技术的5G网络进行研发工作,并在智能制造的场景进行落地和实践工作。

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