5G-TSN協(xié)同架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

第 1章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ) 001
1.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景 002
1.1.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程 002
1.1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念及定義 005
1.1.3　國(guó)內(nèi)外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀 006
1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) 009
1.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考體系架構(gòu) 009
1.2.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)感知層概述 013
1.2.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層概述 013
1.2.4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系概述 016
1.3　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 019
1.3.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層功能 019
1.3.2　工廠外網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概述 021
1.3.3　工廠內(nèi)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)概述 022
1.3.4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的價(jià)值和意義 025
第 2章　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)概述 027
2.1　移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu) 028
2.1.1　蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本概念 029
2.1.2　蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程 030
2.1.3　通信業(yè)務(wù)變革 033
2.2　5G標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程概述 034
2.2.1　5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程 034
2.2.2　5G標(biāo)準(zhǔn)版本特征 035
2.3　5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與功能簡(jiǎn)述 040
2.3.1　5G組網(wǎng)架構(gòu) 040
2.3.2　5G基站功能架構(gòu) 041
2.3.3　5G核心網(wǎng)主要網(wǎng)元 041
第3章　TSN概述 045
3.1　TSN基礎(chǔ) 046
3.1.1　TSN標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展 046
3.1.2　TSN幀格式 047
3.1.3　TSN技術(shù)特征 049
3.2　TSN調(diào)度整形機(jī)制 050
3.2.1　基于信用的整形機(jī)制 051
3.2.2　時(shí)間感知整形機(jī)制 052
3.2.3　循環(huán)排隊(duì)和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制 055
3.2.4　幀搶占機(jī)制 057
3.3　TSN幀復(fù)制與刪除機(jī)制 059
3.4　TSN管理與配置協(xié)議 063
3.4.1　協(xié)議概述 063
3.4.2　完全分布式配置模型 063
3.4.3　集中式網(wǎng)絡(luò)/分布式用戶配置模型 064
3.4.4　完全集中式配置模型 065
3.4.5　網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議 066
第4章　5G-TSN協(xié)同架構(gòu) 069
4.1　5G-TSN協(xié)同需求 070
4.2　3GPP提出的5G-TSN協(xié)同架構(gòu) 074
4.2.1　協(xié)同架構(gòu)概述 074
4.2.2　5G系統(tǒng)新增網(wǎng)元 077
4.2.3　5G系統(tǒng)網(wǎng)元功能增強(qiáng) 078
4.2.4　5G-TSN網(wǎng)橋管理 079
4.3　基于SDNC的5G-TSN協(xié)同架構(gòu) 081
4.3.1　面向5G-TSN跨域管理的SDN控制器 081
4.3.2　5G-TSN協(xié)同關(guān)鍵技術(shù) 083
第5章　5G-TSN跨網(wǎng)時(shí)間同步機(jī)制 087
5.1　TSN時(shí)間同步機(jī)制概述 088
5.1.1　IEEE 802.1AS基本概念 089
5.1.2　gPTP時(shí)間同步工作原理 092
5.1.3　gPTP中的最佳主時(shí)鐘選擇方法 094
5.1.4　gPTP中的改進(jìn)與增強(qiáng) 095
5.2　5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步機(jī)制概述 096
5.2.1　5G網(wǎng)絡(luò)同步架構(gòu) 097
5.2.2　5G空口時(shí)間同步方法 098
5.3　5G-TSN時(shí)間同步方案 104
5.3.1　5G-TSN時(shí)間同步系統(tǒng)機(jī)制 105
5.3.2　5G-TSN BC補(bǔ)償 106
第6章　適配TSN的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)增強(qiáng) 115
6.1　適配TSN的5G低時(shí)延通信增強(qiáng)技術(shù) 116
6.1.1　5G低時(shí)延通信技術(shù) 116
6.1.2　適配TSN業(yè)務(wù)的確定性時(shí)延保障技術(shù) 121
6.2　適配TSN的5G高可靠通信技術(shù) 129
6.2.1　5G高可靠通信技術(shù) 130
6.2.2　實(shí)現(xiàn)高可靠傳輸?shù)?G信道增強(qiáng)技術(shù) 135
6.3　適配TSN的5G本地組網(wǎng)技術(shù) 140
6.3.1　接入網(wǎng)隔離 143
6.3.2　承載網(wǎng)隔離 144
6.3.3　核心網(wǎng)隔離 144
6.4　適配TSN的5G移動(dòng)性管理技術(shù) 145
6.4.1　5G-TSN移動(dòng)性管理需求 145
6.4.2　面向5G-TSN的新型移動(dòng)性管理技術(shù) 146
第7章　5G-TSN協(xié)同調(diào)度關(guān)鍵技術(shù) 153
7.1　QoS基本概念 154
7.1.1　QoS定義及衡量指標(biāo) 154
7.1.2　QoS類別劃分 156
7.1.3　QoS保障策略 157
7.2　QoS服務(wù)模型 163
7.2.1　盡力而為服務(wù)模型 163
7.2.2　綜合服務(wù)模型 164
7.2.3　區(qū)分服務(wù)模型 165
7.3　跨5G與TSN的QoS協(xié)同流程 166
7.3.1　5G與TSN的QoS機(jī)制差異性 166
7.3.2　5G與TSN的QoS協(xié)商流程 169
7.4　基于無(wú)線信道信息的5G與TSN聯(lián)合調(diào)度機(jī)制 171
7.4.1　5G與TSN端到端數(shù)據(jù)確定性傳輸流程 171
7.4.2　5G-TSN協(xié)同模型及問(wèn)題建模 173
7.4.3　基于5G信道信息的TSN域時(shí)延預(yù)算設(shè)置 174
7.4.4　考慮信道信息的5G系統(tǒng)時(shí)延預(yù)算設(shè)置 175
7.4.5　算法性能仿真及分析 178
7.5　基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的5G與TSN聯(lián)合調(diào)度機(jī)制 183
7.5.1　深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論概述 183
7.5.2　多業(yè)務(wù)場(chǎng)景下5G-TSN聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題分析 185
7.5.3　基于DDPG的5G-TSN聯(lián)合調(diào)度模型 189
7.5.4　基于DDPG的5G-TSN聯(lián)合調(diào)度決策 192
7.5.5　算法性能仿真及分析 194
7.6　基于DS-TT隊(duì)列緩存的5G與TSN聯(lián)合調(diào)度機(jī)制 197
7.6.1　DS-TT門(mén)控對(duì)端到端時(shí)延的影響分析 198
7.6.2　基于DS-TT隊(duì)列緩存的5G調(diào)度策略 200
7.6.3　保障時(shí)間敏感業(yè)務(wù)的幀搶占策略 201
7.6.4　算法性能仿真及分析 202
第8章　基于5G-TSN的云化控制系統(tǒng) 205
8.1　基于5G-TSN的工業(yè)控制系統(tǒng)演進(jìn)路線 206
8.2　面向網(wǎng)控算一體化的5G-TSN內(nèi)生工業(yè)控制技術(shù) 207
8.2.1　云化PLC與5G云邊端算力節(jié)點(diǎn)融合方案 207
8.2.2　云邊端協(xié)同的云化PLC靈活部署方案設(shè)計(jì) 210
8.2.3　面向5G-TSN的云化PLC路由決策方案 211
8.3　適配云化控制數(shù)據(jù)的5G-TSN承載方案 212
8.3.1　基于5G空口MAC層工控?cái)?shù)據(jù)直傳技術(shù) 212
8.3.2　5G-TSN工業(yè)控制數(shù)據(jù)匯聚傳輸技術(shù) 215
8.4　5G-TSN與工業(yè)以太網(wǎng)融合組網(wǎng)技術(shù) 218
8.4.1　疊加式融合組網(wǎng)技術(shù) 218
8.4.2　拼接式融合組網(wǎng)技術(shù) 220
第9章　5G-TSN應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景 223
9.1　5G-TSN與OPC UA融合 224
9.1.1　OPC UA技術(shù)概述 224
9.1.2　5G-TSN與OPC UA 229
9.2　5G-TSN在工業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用 230
9.2.1　5G-TSN工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用模式簡(jiǎn)析 230
9.2.2　5G-TSN與工廠自動(dòng)化 233
9.2.3　5G-TSN與過(guò)程自動(dòng)化 235
9.2.4　5G-TSN與遠(yuǎn)程操控 237
9.2.5　5G-TSN與工業(yè)數(shù)字孿生 238
9.3　5G-TSN在其他場(chǎng)景的應(yīng)用探討 238
9.3.1　5G-TSN在智能網(wǎng)聯(lián)車中的應(yīng)用 238
9.3.2　5G-TSN在電力場(chǎng)景中的應(yīng)用 240

參考文獻(xiàn) 243