日前，第五届未来网络发展大会在南京召开。在下午的高峰论坛上，中国工程院院士吴作了题为“从5G2到5G2”的主题演讲。他指出，把5G to C的架构直接搬到5G to B，不符合内网和与ot融合的需求。我们需要开发一种新的5G to B架构，以支持低延迟、高可靠性和高安全性的企业网络应用。
对5G工业互联网存在误解
针对社会上关于5G赋能的讨论，吴指出，5G和工业互联网的发展存在误区。目前，工业互联网发展存在两个误区。
头重脚轻:避开垂直行业企业现场数据采集难的问题，专注于企业大脑和平台，但企业大脑只采集底层的统计数据和外部数据，所以实时性要求不高，车间级直接控制生产过程的企业小脑更重要。
避重就轻:受限于现场级工控设备的协议开放性，不是从机器联网开始，企业小脑里没有数据可挖掘。
同样，5G在工业互联网的应用也存在两个误区。
重外轻内:一个企业的机器数据、传感器数据基本都在企业网之外，而现在过于注重构建跨企业的识别系统和高质量的企业外网。
外部:把5G到C的架构直接搬到5G到B，不符合内网和与ot融合的需求。5G的全连接工厂不太现实。目前5G主要应用于现场层面，多用于机器视觉视频传输，尚未进入主流应用。
三个应用级别的要求是不同的。
何泉从企业现场层面、过程监控和生产管理层面以及网络和业务应用层面进行了详细介绍。
企业级主要有两种模式:可编程逻辑控制器、5G工业模块和基站。
利用PLC可编程存储器，通过现场级轮询各端口的开关量、数字量、模拟量，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作命令，控制各种机器和生产过程。但由于不同厂商的标准不同，标准比较碎片化，不同厂商的设备无法兼容。
5G工业模块可以连接到移动终端。工业5G基站建设可以分为三种:一种是企业共享运营商建设的5G基站和核心网。网络的核心用户界面功能下沉到企业，5G工业模块注册在公网，数据不会离开企业，到运营商那里去，不用担心数据安全。二是企业共享运营商建设的基站，但自建核心网。5G工业模块的注册和数据都在内网。三是企业申请自建基站和核心网专用频率。基站可以集成UPF、5GC等功能，更安全、可控、时延低。
一般来说，PLC模式采用主从架构，周期性分时轮询，OT模式，缺点是标准碎片化；5G工业模块是扁平的，使用传统的标准以太网协议，适用于非周期性数据，采用统计复用机制。优点是实现了OT和it的融合，缺点是不能保证时延，所以往往需要TSN来支持。
企业TSN基于时钟同步、数据调度、可靠性机制等技术。通过在标准以太网第2层的时隙中引入优先级标签，它允许高优先级帧抢占低优先级帧的传输时间，以确保低延迟。TSN作为虚拟局域网，可以实现5G以上的TSN。TSN可以承载各种现场级工业控制协议。支持周期性和非周期性数据的同时传输，从而在链路层实现IT和OT的融合。
SCADA在过程监控和生产管理中起着关键作用。SCADA位于管理和调度层，采集和监控现场级数据，接受事件驱动，提供人机界面，实现报警处理、报表输出、可视化和动态仿真。但其本身和PLC协议的开放性不足，需要配置参数和应用程序来实现PLC与SCADA的通信。上位机的操作系统多采用Windows，与底层不同，需要与底层OT集成。
网络和业务应用层采用基于IPv6的网络层。IPv6可以追踪真实源地址，编程空间大空，可以开发更多功能。首先APN6，应用感知功能，传统的IPv4只支持路由，不知道IP包承载什么业务。现在IPv6数据包可以定义服务质量和网络感知服务要求。其次，iFIT，过去渠道检测是个难题，往往事后才下线检测。iFIT可以将OAM指令嵌入到用户报文的IPv6报文中，实现对丢包和时延的分段检测。最后，通过IPv6，可以采用SRv6分段路由，在IPv6扩展头中指定流量转发路径，支持低时延、组播、快速交换和并发冗余传输，实现高可靠性。SRv6有望成为端到端云网络的统一简化通信协议。
OPC-UA是基于网络业务应用层的应用层。OPC-UA是用于连接和嵌入过程控制对象的协议。适用于多种硬件平台，兼容多种软件平台。它是一个翻译器。TSN上的OPC-UA将传感器连接到云，它和OT在语义层进行通信。
高起点工业互联网呼唤新的5G to B架构
目前，我国机械行业80%的设备仍由传统的继电器和接触器控制，工业控制系统产品尚未使用。在使用的大中型产品中，95%的PLC、75%的小型PLC、49%的DCS、70%的高端SCADA来自国外，安全漏洞令人担忧，且很多属于相关厂商的专有方案，协议不公开。90年代末一个典型工厂只有5万个控制点，2030年将增加到55万个。原有的工控产品难以支撑。另外，很多工控产品都用了十几年了。
何泉提出，高起点研发新型工控设备，建设工业互联网。如今，边缘计算、5G工业模块、智能网、区块链、IPv6、TSN等技术发展迅猛。将这些技术集成到新的可信工业网关中势在必行。工厂内网要推动IT和OT无缝融合，向扁平化、IP化、智能化发展，推动机器网络化，盘活生产线数据。
此外，还需要开发适应企业网络特点的网络架构。公共核心网的控制平台远离终端，下行业务带宽高。而企业网的核心网下沉到企业，主要服务止于车间。此外，它通常对上行链路要求很高，并且对时延很敏感。企业网络本身非常重视安全性和可靠性，这不是简单切片就能保证的。要考虑多通道冗余和并发，但要设置多个AP点，保证多通道不受干扰。
5G C的网络架构在部分企业网络中可以使用，但对于大中型企业来说并不是科学合理的模式。5G到B需要一个轻型的网络架构，5G到B的新架构可以在5G专网或者公网上进行逻辑切片支持。
最后，吴做了以下四点总结:第一，基于现场级工控设备的传统工业互联网层次多，标准碎片化，IT/OT融合困难，网络安全性低。
第二，5G不仅为工业互联网的现场级增加了一种可选的接入方式，也是在5G工业模块基础上融合新一代信息技术的新型工业控制网关，将推动工业互联网的扁平化、IP化和无线化，展现工业互联网的新格局，也为5G工业应用开辟了新的空空间。
第三，三种5G to C的架构并不都适合5G to B的企业应用场景，需要深入研究企业网络的需求，开发新的5G to B架构，以支持企业网络的低时延、高可靠、高安全性应用。
第四，开发新的5G to B架构和新的5G工业控制网关，需要加强产学研合作，立足创新，明确要求和标准，启动、试点和形成产业，支持中国工业的高质量和可持续发展。
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