5G虚拟化PLC技术研究与实践

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2023.11.002

信息通信技术与政策 ›› 2023, Vol. 49 ›› Issue (11): 8-17.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2023.11.002

5G虚拟化PLC技术研究与实践

Research and practice of 5G virtualization PLC technology

张悦, 刘玮哲, 房正正, 王曦泽, 王小莹, 马帅

中国移动通信有限公司研究院,北京 100053

收稿日期:2023-10-25 出版日期:2023-11-25 发布日期:2023-11-30
作者简介:
张悦, 中国移动通信有限公司研究院前沿技术研究员,主要从事工业协议、实时虚拟化等技术研究工作
刘玮哲, 中国移动通信有限公司研究院主任研究员,主要从事实时操作系统、工业控制系统等技术研究工作
房正正, 中国移动通信有限公司研究院前沿技术研究员,主要从事实时操作系统、工业控制系统等技术研究工作
王曦泽, 中国移动通信有限公司研究院技术经理,主要从事物联网、工业互联网等方面的研究工作
王小莹, 中国移动通信有限公司研究院前沿技术研究员,主要从事实时操作系统、工业控制系统等技术研究工作
马帅, 中国移动通信有限公司研究院物联网技术与应用研究所副所长,主要从事 5G、工业互联网等方面的研究工作

ZHANG Yue, LIU Weizhe, FANG Zhengzheng, WANG Xize, WANG Xiaoying, Ma Shuai

China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China

Received:2023-10-25 Online:2023-11-25 Published:2023-11-30

摘要/Abstract

摘要：

随着PLC软件标准化和5G网络的发展,PLC从专用控制设备向软件功能服务转变,工业控制从现场向泛在、从软硬一体向软件定义方向演进。首先,通过分析工业控制系统演进趋势,提出以5G虚拟化PLC为技术底座的新型5G工控系统。其次,分别从架构、关键技术等方面阐述了5G虚拟化PLC的技术特点,并介绍了以5G工业网关为载体开展的5G虚拟化PLC技术实践。最后,展望虚拟化PLC的发展趋势,分析5G虚拟化PLC技术发展面临的挑战。

关键词: 虚拟化PLC, 5G工业控制, 实时虚拟化, “端-边-云”协同

Abstract:

With standardization of Programmable Logic Controller (PLC) software and the development of 5G networks, PLCs are transforming from dedicated control devices to providing software services. Industrial control is moving from the field to ubiquity, and from hardware-software integration to software-defined development. This paper proposes a new 5G industrial control system based on 5G virtualization PLC as the technical foundation by analyzing the evolution trend of industrial control systems. Then, it expounds the technical characteristics of 5G virtualization PLC from architecture and key technologies, and introduces the technology practice of 5G virtualization PLC carried out with 5G industrial control gateway. Finally, it looks forward to the development trend of virtualization PLC and analyzes the challenges faced by the development of 5G virtualization PLC technology.

Key words: virtualization PLC, 5G industrial control, real-time virtualization, end-edge-cloud collaboration

中图分类号:

张悦, 刘玮哲, 房正正, 王曦泽, 王小莹, 马帅. 5G虚拟化PLC技术研究与实践[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(11): 8-17.

ZHANG Yue, LIU Weizhe, FANG Zhengzheng, WANG Xize, WANG Xiaoying, Ma Shuai. Research and practice of 5G virtualization PLC technology[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2023, 49(11): 8-17.

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http://ictp.caict.ac.cn/CN/10.12267/j.issn.2096-5931.2023.11.002

http://ictp.caict.ac.cn/CN/Y2023/V49/I11/8

技术名称	网络层级	支持软件定义网络	技术成熟度
灵活以太网(FlexE)	L1.5	支持	试验与商用阶段
时间敏感网(TSN)	L2	支持	试验与商用阶段
确定网(DetNet)	L3	支持	标准制定阶段
确定性IP(DIP)网络	L2-L3	支持	试验与商用阶段
确定性Wi-Fi(DetWi-Fi)	L1-L2	支持	试验阶段
5G确定性网络(5GDN)	L1-L3	支持	试验与商用阶段

技术名称	网络层级	支持软件定义网络	技术成熟度
灵活以太网(FlexE)	L1.5	支持	试验与商用阶段
时间敏感网(TSN)	L2	支持	试验与商用阶段
确定网(DetNet)	L3	支持	标准制定阶段
确定性IP(DIP)网络	L2-L3	支持	试验与商用阶段
确定性Wi-Fi(DetWi-Fi)	L1-L2	支持	试验阶段
5G确定性网络(5GDN)	L1-L3	支持	试验与商用阶段

设备型号	CPU	操作系统	容器引擎	PLC-runtime	部署位置
中兴UPF R5300 G4	Intel Xeon Gold 6330N (2×20核)	RedHat 8.4 (Linux 4.18.16-rt)	Docker	东土科技 MaView	5G边缘(核心网下沉)
中国移动工业网关 EA1000	瑞芯微RK3399Pro (ARM Cortex 2×A72+4×A55)	Ubuntu 18.04 (Linux 4.4.167-rt)	Docker	奥特思技术 AnyControl	AGV

设备型号	CPU	操作系统	容器引擎	PLC-runtime	部署位置
中兴UPF R5300 G4	Intel Xeon Gold 6330N (2×20核)	RedHat 8.4 (Linux 4.18.16-rt)	Docker	东土科技 MaView	5G边缘(核心网下沉)
中国移动工业网关 EA1000	瑞芯微RK3399Pro (ARM Cortex 2×A72+4×A55)	Ubuntu 18.04 (Linux 4.4.167-rt)	Docker	奥特思技术 AnyControl	AGV

[1]	信达证券股份有限公司. 工业 4.0 时代, PLC 国产替代空间大:工业互联网掘金系列(一)[R], 2021.
[2]	肖伟民, 邓浩江, 孙鹏. 嵌入式虚拟化技术研究综述[J]. 网络新媒体技术, 2019, 8(2):9-18.
[3]	Industry IOT Consortium. Virtualized Programmable Logic Controllers:a paradigm shift toward industrial edge and cloud computing[R], 2021.
[4]	吕书玉, 马中, 戴新发, 等. 云控制系统研究现状综述[J]. 计算机应用研究, 2021, 38(5):1287-1293.
[5]	确定性网络产业联盟. 5G 确定性网络 + 工业互联网融合白皮书[R], 2020.
[6]	未来网络发展大会. 未来网络白皮书:确定性网络技术体系白皮书(2021版)[R], 2021.

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[2]	王若臣, 张大元, 刘一蓉, 刘楠楠. 5G新通话计费模式分析与建议[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(10): 87-90.
[3]	王欣晖, 周星月, 朱进国. 6G网络架构探讨[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(9): 13-22.
[4]	梁健生, 金宁, 魏垚, 王庆扬. 浅谈垂直行业需求对6G系统设计的影响[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(9): 23-27.
[5]	李可, 李雅茹, 王凯悦, 滕瑞, 崔春风. 面向6G网业融合的三维重建技术研究[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(9): 46-51.
[6]	丛嘉艺, 李国宇, 游昌盛. 面向超大规模阵列的近场通信研究^*[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(9): 52-57.
[7]	龚戈勇, 刘洋. 一种基于5G技术的AI智慧养老服务平台设计[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(5): 91-96.
[8]	刘婧璇, 卢丹. 智能互联时代下物联网分层安全架构及标准化进展[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(5): 85-90.
[9]	李玉峰, 刘奇, 魏亮. 车联网数据安全的若干思考^*[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(2): 2-8.
[10]	李曼, 黄心旋, 唐立瑶, 康雪婷, 任海英. 基于5G的智能化快速部署医院智能管理技术研究[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(1): 79-82.
[11]	邵晓萌, 韩文婷. 5G网络攻击技术研究及防护建议[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(12): 79-81.
[12]	李振文, 李芳. 业务感知技术在5G回传网络中的应用及演进思考^*[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(12): 82-87.
[13]	孙浩, 吴翔, 潘冲. 面向毫米波大规模天线的OTA性能测试方法研究[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(10): 79-86.
[14]	胡兆烜, 张建敏, 冯晓丽. 基于5G SA+MEC企业园区组网的安全方案[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(10): 19-27.
[15]	倪东, 霍如, 张钰雯, 黄韬. 新型标识解析技术研究^*[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(10): 43-51.