边缘计算社区 · 2020年12月10日

5G边缘计算在制造业的技术验证与应用实践

首发:边缘计算社区
作者: 全球边缘计算大会

2020 年 11 月 7 日,由边缘计算社区主办的全球边缘计算大会在北京成功召开,作为业内首个专门为边缘计算人打造的行业盛会,此次活动现场共有超过500+来自政、产、学、研、用各界的企业负责人、权威技术专家、通信科技从业者、边缘计算研究者、边缘计算投资机构等参会,共话 5G•边缘计算议题及真知见解,反响十分热烈。

image.png

边缘计算社区很荣幸邀请到爱立信的甘泉老师出席参与大会,和大家分享爱立信在5G边缘计算的应用实践。以下为甘泉老师演讲实录,原汁原味,希望对您有帮助。
今天我主要为大家介绍一下爱立信近年在5G 2B领域做的一些事情,给大家做一个分享汇报。
围绕5G网络的落地,特别是在2B领域的落地工作非常关键的是要与各个行业紧密挂钩,所以首先需要充分理解这些行业的需求,我们基于这个目的在一些有代表性的行业投入了大量资源进行了较深入的探索和实践。

image.png

首先先与大家简单寻求一个共识,移动通信业务从电信运营商角度分为2C和2B两大类2C领域从连接覆盖上基本趋于饱和,真正的蓝海市场是在2B领域,更具体的来说5G业务的蓝海是在2B领域,现在对这点已经没有什么疑问了,只不过大家更关心2B这个市场到底什么时候真正能够爆发起来?我们认为现在应该还处于摸索阶段,刚刚起步,有的观点认为三到五年会超过2C市场,我们希望能够尽快实现。
整体来说,2B领域刚刚起步,确实需要一段时间逐渐成熟,刚开始的市场从技术的引导、探索、尝试和最终规模化,明显需要一段时间经历不同阶段。因为2B领域千行百业的碎片化,到底哪些领域是和5G网络强相关,哪些真正需要5G技术,或者能够为自己的业务带来快速增长,其实这些方面是需要持续摸索,不是说5G技术可以应用在所有领域,比如工业制造是不是所有领域都可以换成5G?实际上也不现实。
5G的应用场景非常丰富、规模也很海量,但是需要不断摸索来寻找商用化的落地模式。
我们从千行百业当中概括出十大行业,其中在我们侧重的领域投入了更多资源和精力来研究这里到底是在5G方面跟哪些具体的场景能够强相关。之所以选择这些领域也是经过认真梳理后认为这些领域确实跟5G网络或者无线网络连接关联性比较多,很多的应用场景都能够和5G关联起来,所以我们是重点从这几个领域寻找突破,帮助运营商推广5G网络落地。

image.png

通过研究我们大致上归纳出这几点,也是多个行业的一些共性。行业如果关心5G技术到底可以带来什么好处,概括来说主要就是五点:首先是连接的可靠性、连续性、移动性,这些就是5G网络与生俱来的特性;另外是扩展性和安全性,这两方面对5G网络有特别的要求。电信网络演进到现在在ICT融合的推动下吸收了最先进的IT技术,能够保证当前企业的IT转型、数字化转型热潮的技术支撑需求,5G网络已经具备了这样的能力,这些正好是比较好的基础。绝大多数企业对企业的网络和数据安全都非常关注,从两年多来我们拜访调研的几百家企业来看,大部分企业都对安全有非常高的要求,某种程度上是一条红线,不允许出任何问题,这对5G网络的组网架构带来了一些挑战,5G网络本身集中化的传统管理机制怎样能够适应行业上的特征和要求,这些是我们需要着重进行研究和探索的。

基于这样的总结,下面和大家一起理解从行业的角度希望电信的网络怎样提供服务,或者电信网络怎样和行业融合。

电信网络的本质其实就是提供对数据的(无线)传输,怎样能够把行业吸引过来,直接把5G的技术应用于日常生产,其实这些是随着5G分布式技术的成熟已经可以支撑的部署方式。 5G的网络资源可能从频谱的角度来说2B和2C可以共用,但是通常企业会希望所有的东西都是自己专用的,在实际的落地上我们可以从为企业部署专用的无线设备开始,将网络的无线部分纳入到行业专用管理范畴当中,这个无线的部分可能物理上就是专用的,频谱上也是专用的,这是吸引企业接纳5G的很重要的一点。

基于这第一步的实现结合现在电信网络已有的切片技术打通。但是这种理想的方式在今天还是有局限性的,因为本身5G网络的很多高性能特性现在并未全部具备,这个最理想的方式在一定程度上能够满足部分场景,,但并不能够使得运营商快速覆盖和渗透到那些更看重网络硬件设施专用性的重点大型企业当中。

现在运营商都在把核心网络的用户面分离出来下沉到企业现场,纳入到企业整个IT的基础设施环境当中,采用分流的技术将加载到5G终端上的企业业务数据的传输就地转入企业现有的IT网络中。这类实现方式通过最近一年多在许多行业的成功实践,大家可能都已经理解了。其实作为支撑最基本的应用,可以利用这种方式把5G网络设施部署到企业,企业通过这种方式能够开始尝试体验5G技术带来的好处。

在上述模式的基础上为了最大化地发挥5G网络的更完整能力和价值,下一步要做的就是将数据流量导入到同样部署在企业现场的边缘云,这些云是专门基于5G网络建设起来的,用于支撑企业基础应用,这些是目前从我们接触的很多项目来说主要的方向。此模式既能够从运营商整个电信网络的角度满足必要的管理控制要求,同时也充分考虑到企业自身数据的可靠性和对于网络时延性能的要求,所以这是目前网络供需双方都更愿意的一个典型模式。

除以上场景之外也仍然存在其他的部署模式, 5G网络到底都有哪些部分可以被部署/纳入到企业当中完全取决于实际业务需求。因为我们看到这里千行百业各个不同的领域对网络的要求都是不一样的,不存在一个共用的统一架构。网络本身可以被一定程度上切分,根据企业各自的特定需求所进行的实际部署是可以不一样的,可以进行灵活调整,这是今天的5G网络一个比较关键的能力,我们接触的很多企业,包括在很多地方做的试点中,不同行业都比较认同这种架构和特性。

真正的5G专网的技术实现在无线技术部分主要可分为三类:简单来说一种是点的覆盖,一种是线的覆盖,一种是面的覆盖。无线的覆盖技术已经有比较成熟的方案,。但是5G核心网到底应该怎么去构成企业的专网?实际上这是最关键的点,最不确定的东西就在这里,无论是EPC/UPF还是边缘云环境都有多种部署形式。

image.png

边缘计算定位是有四个要素,不是说缺一不可,但如果都具备的话,对于特定的企业或者用户来说是最容易接受,或者最想要的东西。前面几个都比较容易理解:蜂窝技术肯定是5G本身的特性,虚拟化网络部署,软硬解耦的方式非常灵活,利用最先进的IT技术,灵活性的本地部署体现在前面说的可以切割,最关键的就是需要大家共同摸索的,前面说的网络基础设施做好以后有什么真正能够吸引企业用户上云,就是把应用移上来,具备行业属性是非常关键的。不同的行业有不同的属性和需求,所以我们也有进行一些探索,看一看有没有比较共性的属性,甚至跨行业都存在的。
部署的形式到底是什么样子?刚才说的四个要素在图中都可以体现出来,无线技术、虚拟化网络,本地灵活的这条线可以划分到边缘。行业能力属性需要特别提一下,因为这些都需要去实践和摸索,没有一个现成的东西,所以我们也做了一些摸索。实际上这个领域存在的就是这样的架构:首先是PaaS平台,是在虚拟化或者IaaS基础上有一个基本的边缘计算的平台,基本上是提供能力和结果。能力的角度是可以提供行业服务能力和网络能力,接口就是有各种各样的应用,可以通过这样的架构尽可能地适用于千行百业的应用环境需求,或者大部分的行业需求,吸引用户把应用部署到上面。

通过这种方式可以集中部署边缘云资源,然后提供资源消耗统一管理。希望能够把运营商的能力体现出来,目前应该说有很大的工作要做,现在没有一个杀手级的网络能力,所有的企业都是非常欢迎的,或者各个行业一看就是非常想要的。因为这种能力本身的开放方式、开放力度到底怎么样,互相之间也是需要磨合,这是目前行业当中比较重要的一点。

前面也有专家提到这套系统虽然部署在企业现场,但本身并不代表企业就有能力能够去管理,因为这里会包含到很多其它电信级的设备,有比较高的技术门槛,本身并不是标准IT技术就可以解决的,所以这些5G网源设备由谁来管?并不是企业自己可以管得了的,所以应该也有一些新的模式去探索,这些系统到底是谁来管,或者是以什么方式提供服务,这些也是大家需要考虑的事情。

image.png

图中表达了一个概念,就是5G网络向行业覆盖的时候是既为行业带来了很多新的能力,同时也为运营商带来一些挑战,就是怎么管理、如何定位5G网络的问题。我们相信迎来更多的是机遇,所以通过运营商将电信CT域向OT域进行扩展和融合,其实是带来了一种新的商业模式探索,意味着一个新的生态需要大家共同孵化。其实这里还有很重要的一方即OTT,三方应该共同来对这个市场进行孵化,每一方都带来了各自的基础实力和资源,大家一起来做这样一个边缘云的建设。

image.png

这里把典型场景分为这样几类,包括园区类中小企业、独立大型企业、和跨地域部署的重点企业,我们围绕这些领域来做探索和研究。5G和边缘计算真正到来之前,大家比较习惯的定位就是行业和运营商之间是有一个生态,本身负责怎样把网络资源应用起来为行业提供服务(通常所说的系统集成商),上面也有各种各样的应用,运营商在这里更多的是提供通道。现在整个5G边缘计算的大环境下,运营商扮演的角色已经不一样,做为网络能力的提供方也要和原来的行业生态进行非常丰富的深度交互,这些也是从昨天到今天的转变。

制造业本身除了工业控制也有连接人、车、图像和视频的处理环节,很多技术环节我们都已经分别得到验证。离散制造领域整个的流程基本上都跳不出这样几个领域,包括仓储、切片、组装、测试、包装和出货。里面包含的各类应用丰富,我们挑出来的这些应用都可以直接和5G挂钩,有些确实是很有特点的领域,5G确实能够帮助企业在技术转型的过程中更加快速的上一个台阶。

典型企业的典型IT网络是有线+WiFi,普遍存在一个共性的问题,很多企业生产和办公是共用,所以对于大部分的企业来说,特别是有一定的灵活度,不断地扩容也有很多积累的网络环境,这个时候生态环境和办公环境混合在一起,当办公环境比较忙的时候就会时常不可避免的对生产网络产生影响,这些也是WiFi本身带来的问题。 我们在这里提供5G的专网覆盖,本身包括用户面的下沉,另外一种形式就是全下沉,我们两种形式都有验证。这种环境当中提供无线覆盖,搭建边缘云的环境,本身也有标准的IT覆盖,用户虚拟化的技术,能够充分考虑企业自己的环境,如果本身比较适合能够上虚拟化环境的话直接放网络连接。

我们发现这个行业当中已经存在有很多领域都与人工智能相关联,这些关联非常强地依赖于人工智能的计算能力,,随着人工智能技术的逐渐成熟和推广,很多企业自己都开始引入AI技术用于生产的许多生产环节,只不过有一个现象,大部分企业的初衷主要都是从单一的功能的角度,没有太多考虑扩展性、移动性以及系统级的可维护性。因为5G网络更多的是从网络建设的角度寻找在企业落地的切入点,所以我们结合人工智能对IT环境和组网要求的典型诉求,从这个角度引导企业将5G边缘云的技术架构与AI技术相融合。我们觉得这里可能是一个共性的能力,当然不是简简单单地把机器学习的算法框架往那里一放就行了,要有很多与实际的场景紧密关联的业务逻辑。

image.png

刚才我们挑出了七个场景,基本上可以覆盖这类企业的生产全流程,有些场景虽然不一定就是行业或者工厂生产环节中最关键的部分,比如前面说的虽然有些5G并没有支撑到最关键的业务,但对于整个工厂的生产来说仍然是完全不可或缺的环节,这些业务有些共性的特点,这些都是和云资源相关的,所以我们从这些角度做了实际的尝试。

图像质检基本原理就是工厂生产的产品在生产的中间环节或者最后环节,(比如生产设备之后下一步需要进行产品包装封箱),一般来说传统的质检工序需要人工+机器配合,螺钉是不是都上好了,有没有歪的,有没有漏的,

这些典型场景从架构来说就是:在生产现场的图像质检台本身完成图像采集操作,对被检查产品的各个表面进行图像抓取(照片和视频皆可),这个案例就是用机器控制的摄像头采集几十张照片,然后需要基于照片内容来做质量检测,如果发现有问题就需要人工参与和人工介入。

应该说每个离散制造业的工厂都有这样的东西,架构原理基本都是这样,我们把整个架构进行拆分,原来是单机的方式拆成两个部分:一部分是在前面相对比较简单的共性功能,另一部分是后面智能化的功能,二者加起来就变成了云化的功能,检测训练模型可以不断迭代、演进和优化,随时把能力应用到各个质检台。为满足离散制造的柔性化生产需要,检查台需要经常移动,通过这种无线连接方式和云化的技术架构消除了对人工的依赖而大大提高了产品检查的效率。

全流程中是从仓储开始把元器件送到每一个SMT台,在电子制造业中SMT设备是很重要的生产工具,整套设备非常昂贵,上面做的事情就是在电路板上面将体积微小的SMT原件焊接到电路板上,通常所生产的产品一个PCB板子上面的需要焊接的原件数量会有一到两万个,所以当焊接完成的PCB板在进入下一个生产环节前如果有问题没有当时被检测出来发现而,越晚被发现其所导致的连带损失越大,为了避免此现象发生,这个SMT台子本身需要非常高的漏报门限,哪怕错报也一定不能漏报,通过牺牲错报率保证漏报率非常低,一旦发现问题的话就需要人工干预。

实际上大多数质检台都是这样工作的,因为制造生产不同的电路板、不同的产品其检测的内容和要求是不一样的,都是需要一些额外的能力进行附加的基于人工智能的能力,进行特定产线需求的预测,通过这种方式能够把AI技术实时应用,使得这个流程在保证各个方面的同时更加可靠高效。

5G落地确实应对行业的各种各样的需求,也需要给出各种各样的方案。我们需要关注具体每个行业的业务场景,与不同的行业共同摸索最合适的实现方案而真正解决企业痛点从而最终落地,并通过这些工作提取出来能够共性的功能和能力加以提炼形成可复用的通用方案,进一步加速企业数字化转型,或许也能够产生颠覆式的创新。

感谢阅读!欢迎扩散!

推荐阅读

边缘计算助力工业互联网创新发展
5G+ 工业互联网的思考与实践
爱奇艺面向海量设备的边缘计算PAAS平台及应用实践

本文转载自边缘计算社区微信公众号原文链接点这里
注:本文只代表作者个人观点,与任何组织机构无关,如有错误和不足之处欢迎在留言中批评指正。
尊重知识,转载时请保留全文,并包括本行及如下二维码。感谢您的阅读和支持!
边缘计算社区:促进边缘计算领域知识传播,中立,客观,如果您对边缘计算、5G、物联网、云原生等领域感兴趣请关注微信公众号,也欢迎关注边缘计算社区极术专栏,定期更新。
1 阅读 480
推荐阅读
0 条评论
关注数
1363
内容数
95
关于边缘计算的一切。
目录
极术微信服务号
关注极术微信号
实时接收点赞提醒和评论通知
Arm中国学堂公众号
关注Arm中国学堂
实时获取免费 Arm 教学资源信息
Arm中国招聘公众号
关注Arm中国招聘
实时获取 Arm 中国职位信息