5G-TSN協(xié)同架構與關鍵技術

第 1章　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎 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)展進程 002
1.1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念及定義 005
1.1.3　國內(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 009
1.2.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考體系架構 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)關鍵技術 019
1.3.1　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層功能 019
1.3.2　工廠外網(wǎng)關鍵技術概述 021
1.3.3　工廠內(nèi)網(wǎng)關鍵技術概述 022
1.3.4　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層的價值和意義 025
第 2章　移動通信網(wǎng)絡概述 027
2.1　移動通信網(wǎng)絡基礎架構 028
2.1.1　蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本概念 029
2.1.2　蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程 030
2.1.3　通信業(yè)務變革 033
2.2　5G標準進程概述 034
2.2.1　5G標準發(fā)展歷程 034
2.2.2　5G標準版本特征 035
2.3　5G網(wǎng)絡架構與功能簡述 040
2.3.1　5G組網(wǎng)架構 040
2.3.2　5G基站功能架構 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 046
3.1.1　TSN標準發(fā)展 046
3.1.2　TSN幀格式 047
3.1.3　TSN技術特征 049
3.2　TSN調度整形機制 050
3.2.1　基于信用的整形機制 051
3.2.2　時間感知整形機制 052
3.2.3　循環(huán)排隊和轉發(fā)機制 055
3.2.4　幀搶占機制 057
3.3　TSN幀復制與刪除機制 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/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)絡接口協(xié)議 066
第4章　5G-TSN協(xié)同架構 069
4.1　5G-TSN協(xié)同需求 070
4.2　3GPP提出的5G-TSN協(xié)同架構 074
4.2.1　協(xié)同架構概述 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 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 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)同關鍵技術 083
第5章　5G-TSN跨網(wǎng)時間同步機制 087
5.1　TSN時間同步機制概述 088
5.1.1　IEEE 802.1AS基本概念 089
5.1.2　gPTP時間同步工作原理 092
5.1.3　gPTP中的最佳主時鐘選擇方法 094
5.1.4　gPTP中的改進與增強 095
5.2　5G網(wǎng)絡時間同步機制概述 096
5.2.1　5G網(wǎng)絡同步架構 097
5.2.2　5G空口時間同步方法 098
5.3　5G-TSN時間同步方案 104
5.3.1　5G-TSN時間同步系統(tǒng)機制 105
5.3.2　5G-TSN BC補償 106
第6章　適配TSN的5G網(wǎng)絡技術增強 115
6.1　適配TSN的5G低時延通信增強技術 116
6.1.1　5G低時延通信技術 116
6.1.2　適配TSN業(yè)務的確定性時延保障技術 121
6.2　適配TSN的5G高可靠通信技術 129
6.2.1　5G高可靠通信技術 130
6.2.2　實現(xiàn)高可靠傳輸?shù)?G信道增強技術 135
6.3　適配TSN的5G本地組網(wǎng)技術 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移動性管理技術 145
6.4.1　5G-TSN移動性管理需求 145
6.4.2　面向5G-TSN的新型移動性管理技術 146
第7章　5G-TSN協(xié)同調度關鍵技術 153
7.1　QoS基本概念 154
7.1.1　QoS定義及衡量指標 154
7.1.2　QoS類別劃分 156
7.1.3　QoS保障策略 157
7.2　QoS服務模型 163
7.2.1　盡力而為服務模型 163
7.2.2　綜合服務模型 164
7.2.3　區(qū)分服務模型 165
7.3　跨5G與TSN的QoS協(xié)同流程 166
7.3.1　5G與TSN的QoS機制差異性 166
7.3.2　5G與TSN的QoS協(xié)商流程 169
7.4　基于無線信道信息的5G與TSN聯(lián)合調度機制 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)同模型及問題建模 173
7.4.3　基于5G信道信息的TSN域時延預算設置 174
7.4.4　考慮信道信息的5G系統(tǒng)時延預算設置 175
7.4.5　算法性能仿真及分析 178
7.5　基于深度強化學習的5G與TSN聯(lián)合調度機制 183
7.5.1　深度強化學習理論概述 183
7.5.2　多業(yè)務場景下5G-TSN聯(lián)合優(yōu)化問題分析 185
7.5.3　基于DDPG的5G-TSN聯(lián)合調度模型 189
7.5.4　基于DDPG的5G-TSN聯(lián)合調度決策 192
7.5.5　算法性能仿真及分析 194
7.6　基于DS-TT隊列緩存的5G與TSN聯(lián)合調度機制 197
7.6.1　DS-TT門控對端到端時延的影響分析 198
7.6.2　基于DS-TT隊列緩存的5G調度策略 200
7.6.3　保障時間敏感業(yè)務的幀搶占策略 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 207
8.2.1　云化PLC與5G云邊端算力節(jié)點融合方案 207
8.2.2　云邊端協(xié)同的云化PLC靈活部署方案設計 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層工控數(shù)據(jù)直傳技術 212
8.3.2　5G-TSN工業(yè)控制數(shù)據(jù)匯聚傳輸技術 215
8.4　5G-TSN與工業(yè)以太網(wǎng)融合組網(wǎng)技術 218
8.4.1　疊加式融合組網(wǎng)技術 218
8.4.2　拼接式融合組網(wǎng)技術 220
第9章　5G-TSN應用技術及應用場景 223
9.1　5G-TSN與OPC UA融合 224
9.1.1　OPC UA技術概述 224
9.1.2　5G-TSN與OPC UA 229
9.2　5G-TSN在工業(yè)場景的應用 230
9.2.1　5G-TSN工業(yè)場景應用模式簡析 230
9.2.2　5G-TSN與工廠自動化 233
9.2.3　5G-TSN與過程自動化 235
9.2.4　5G-TSN與遠程操控 237
9.2.5　5G-TSN與工業(yè)數(shù)字孿生 238
9.3　5G-TSN在其他場景的應用探討 238
9.3.1　5G-TSN在智能網(wǎng)聯(lián)車中的應用 238
9.3.2　5G-TSN在電力場景中的應用 240

參考文獻 243