面向6G演進的確定性信息物理系統架構研究
2022年電子技術應用第12期
高秋悅，李金艷，劉 洋
中國電信股份有限公司研究院，北京102209
摘要： 確定性技術是滿足6G新興業務確定性轉發要求的重要研究內容。信息物理系統(Cyber-Physical System，CPS)作為工業4.0的核心系統，其確定性保障對于生產的高效穩定和服務的安全可靠至關重要。圍繞以工業互聯網為代表的CPS系統的確定性需求，提出一種基于確定性網絡技術的CPS系統架構，包括確定性通信網絡和確定性系統組件。在此基礎上，面向低時延云化控制場景、高可靠移動控制場景和大帶寬閉環控制場景三類典型用例對所提的系統架構進行細化設計，并對系統的時延、抖動、可靠性、帶寬等指標的確定性進行分析。
中圖分類號： TN929.5
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223364
中文引用格式： 高秋悅，李金艷，劉洋. 面向6G演進的確定性信息物理系統架構研究[J].電子技術應用，2022，48(12)：11-14.
英文引用格式： Gao Qiuyue，Li Jinyan，Liu Yang. Research on deterministic Cyber-Physical Systems architecture for 6G evolution[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：11-14.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223364
中文引用格式： 高秋悅，李金艷，劉洋. 面向6G演進的確定性信息物理系統架構研究[J].電子技術應用，2022，48(12)：11-14.
英文引用格式： Gao Qiuyue，Li Jinyan，Liu Yang. Research on deterministic Cyber-Physical Systems architecture for 6G evolution[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：11-14.
Research on deterministic Cyber-Physical Systems architecture for 6G evolution
Gao Qiuyue，Li Jinyan，Liu Yang
China Telecom Corporation Limited Research Institute，Beijing 102209，China
Abstract： Deterministic technology is an important research content to meet the deterministic forwarding requirements of 6G emerging services. As the kernel system of Industry 4.0, the deterministic guarantee of Cyber-Physical System(CPS) is of vital importance for the efficiency and stability of production and the safety and reliability of service. Focusing on the deterministic requirements of CPS represented by industrial Internet, a CPS system architecture based on deterministic network technology is proposed, including deterministic communication network and deterministic system components. On this basis, the proposed system architecture is detailed designed for three typical use cases: low delay cloud control scenario, high reliability mobile control scenario and large bandwidth closed-loop control scenario, and the determinacy of delay, jitter, reliability and bandwidth is analyzed.
Key words : deterministic network；Cyber-Physical System；industrial control
0 引言
信息物理系統(Cyber-Physical System，CPS)作為第四次工業革命的重要組成部分[1]，實現了網絡世界與物理世界的交互與融合。CPS是一種綜合計算、網絡和物理環境的多維復雜計算機系統[2]，通過集成3C技術，即計算(Computing)、通信(Communication)和控制(Control)，來提高傳統物理系統的工作效率，實現系統服務和管理的自動化、數字化、智能化[3]。因此，CPS被廣泛應用于自動駕駛、智能電網、工業物聯網等領域，不斷助力生產制造的數智化轉型。
CPS對物理環境進行感知和數據采集，并通過海量的數據處理、信息轉換、網絡傳輸等來控制生產制造過程，任何環節的故障都會對系統整體的運作效率產生較大影響。此外，系統海量的信息采集、繁重的數據計算、泛在的業務傳輸對系統的感知能力、計算能力和網絡能力都提出了較高的要求。尤其是工業控制、自動駕駛等對實時性和安全性要求較高的場景，需要毫秒級的超低時延、微秒級的抖動以及5個9以上的可靠性，高清視頻監控類場景由于對視頻分辨率、尺寸等具有較高要求，需要網絡提供穩定的大帶寬傳輸[4]。因此，按需提升網絡性能，為CPS提供高質量的確定性保障是當前工業4.0的重要研究方向之一[5]。
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作者信息：
高秋悅，李金艷，劉 洋
(中國電信股份有限公司研究院，北京102209)
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