王江舟院士：从5G与工业融合的内在逻辑，提出四大融合演进方向
近日，在中国移动“5g创新引领，数智融合共赢”技术创新论坛，英国皇家工程院院士、英国肯特大学教授、中国移动研究院特聘院士王江舟进行了题为《5g与工业融合架构的演进思考》的主题演讲，主要介绍了中国移动在5g与工业融合方面的关键研究成果及实践案例。
王江舟指出，ict技术的发展推动了工业变革，进入21世纪之后，5g、大数据、人工智能等新兴ict技术被广泛应用于工业领域，使得工业生产变得更加智能化。5g与工业的融合既要平衡成本投入与网络性能之间的关系，又要考虑5g对原有工业生产流程的改进作用，基于此王江舟指出5g与工业融合的内在逻辑可以提炼为在一定约束条件下求解最优性价比的问题，并依此推导出四大融合方向：架构一体、控制集中、内生确定、协议融合。
在架构一体方面，王江舟指出，我国是工业大国，细分门类很多，信息化程度不一，对5g网络的需求有较大的差异，为了实现规模化与定制化的矛盾统一需要研究统一灵活的极简网络架构。统一、弹性是指，通过模块化的硬件和统一的云底座，实现oict不同业务的集成部署，通过资源复用来降低成本；同时，不同的虚拟网元可以结合实际需求弹性部署、快速敏捷。按需、融合是指，网络和业务既要协同优化，协议功能及流程又能按需裁剪。基于架构一体的极简网络为工业企业提供既经济灵活又精准优质的5g网络。
在控制集中方面，针对传统工厂网络以isa-95标准形成的金字塔五层架构，在由信息化到网络化、智能化发展的过程中面临的数据横向传递异厂家不互通、纵向逐级汇聚效率低，以及plc算力不足的问题，提出基于5g增强的工业集中控制理念，以传统plc为突破口通过软件化、虚拟化技术实现plc的云化并部署到边缘算力上，实现工业网络架构的扁平化、数据流转的高效化、全向连接的柔性化、生产流程的协同化以及增强工业控制领域的自主化。
在内生确定方面，王江舟指出，现场级的工业控制对时延确定性非常敏感，不仅要求低时延，更要求高可靠和低抖动。5g进入工业，既要保证5g系统内的确定性能力，又要考虑和外部系统对接实现端到端的确定性。其中，增强5g内生确定实现时延有界可承诺的技术理念可以概括为“时钟同步是基础，空口增强是核心，出口门控作保障”。随着3gpp标准的不断演进，可以说5g的确定性能力得到了很大的提升，但仍需结合具体场景、具体业务做进一步的增强。
在协议融合方面，王江舟指出，5g与工业协议的融合演进将经历三个阶段：初期互通、中期协同最终走向融合一体。在初期互通阶段，5g作为传输链路，承载和适配工业协议，融入现有工业控制系统；在中期协同阶段，5g与工业协议双向交互，通过网业协同联合优化，系统性能进一步增强；在融合一体阶段，5g与工业协议双向优化、重定义，产业发生重构，形成真正的工业5g以及国产自主可控的工业控制协议，该阶段无论是性能还是资源利用率均达到最优。
此外，王江舟还分享了中国移动在5g与工业深度融合方面的丰富成果。在产品部分，中国移动研究院打造了面向5g工业融合的端到端产品，包括5g工业控制网关、5g工业云基站以及5g工业upf。在试点部分，基于中国移动协同创新基地5g工业专网实验室，完成了内生确定一阶段测试。
最后，王江舟指出，5g与工业融合架构的演进虽“道阻且长”，但“行则将至”，希望产业各界携手联合攻关，助力我国尽快实现由工业大国到工业强国的转变。
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在架构一体方面，王江舟指出，我国是工业大国，细分门类很多，信息化程度不一，对5g网络的需求有较大的差异，为了实现规模化与定制化的矛盾统一需要研究统一灵活的极简网络架构。统一、弹性是指，通过模块化的硬件和统一的云底座，实现oict不同业务的集成部署，通过资源复用来降低成本；同时，不同的虚拟网元可以结合实际需求弹性部署、快速敏捷。按需、融合是指，网络和业务既要协同优化，协议功能及流程又能按需裁剪。基于架构一体的极简网络为工业企业提供既经济灵活又精准优质的5g网络。
在控制集中方面，针对传统工厂网络以isa-95标准形成的金字塔五层架构，在由信息化到网络化、智能化发展的过程中面临的数据横向传递异厂家不互通、纵向逐级汇聚效率低，以及plc算力不足的问题，提出基于5g增强的工业集中控制理念，以传统plc为突破口通过软件化、虚拟化技术实现plc的云化并部署到边缘算力上，实现工业网络架构的扁平化、数据流转的高效化、全向连接的柔性化、生产流程的协同化以及增强工业控制领域的自主化。
在内生确定方面，王江舟指出，现场级的工业控制对时延确定性非常敏感，不仅要求低时延，更要求高可靠和低抖动。5g进入工业，既要保证5g系统内的确定性能力，又要考虑和外部系统对接实现端到端的确定性。其中，增强5g内生确定实现时延有界可承诺的技术理念可以概括为“时钟同步是基础，空口增强是核心，出口门控作保障”。随着3gpp标准的不断演进，可以说5g的确定性能力得到了很大的提升，但仍需结合具体场景、具体业务做进一步的增强。
在协议融合方面，王江舟指出，5g与工业协议的融合演进将经历三个阶段：初期互通、中期协同最终走向融合一体。在初期互通阶段，5g作为传输链路，承载和适配工业协议，融入现有工业控制系统；在中期协同阶段，5g与工业协议双向交互，通过网业协同联合优化，系统性能进一步增强；在融合一体阶段，5g与工业协议双向优化、重定义，产业发生重构，形成真正的工业5g以及国产自主可控的工业控制协议，该阶段无论是性能还是资源利用率均达到最优。
此外，王江舟还分享了中国移动在5g与工业深度融合方面的丰富成果。在产品部分，中国移动研究院打造了面向5g工业融合的端到端产品，包括5g工业控制网关、5g工业云基站以及5g工业upf。在试点部分，基于中国移动协同创新基地5g工业专网实验室，完成了内生确定一阶段测试。
最后，王江舟指出，5g与工业融合架构的演进虽“道阻且长”，但“行则将至”，希望产业各界携手联合攻关，助力我国尽快实现由工业大国到工业强国的转变。
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