5G被廣泛認為是戰略基礎技術與產業之一，目前已經陸續在全球主要國家進入商用發展階段。與此同時，工業網際網路作為一種工業製造與網際網路的融合技術與產業，在全球獲得關注併成為各國科研與產業發展的焦點之一。中國政府高度重視5G和工業網際網路的發展，在加快5G商用步伐，加強工業網際網路新型基礎設施建設基礎上大力推動5G+工業網際網路的融合創新發展。中國工業網際網路研究院徐曉蘭院長髮文指出工業網際網路是加快5G商用規模部署的重要突破口，工業和資訊化部2019年在上海召開的“5G+工業網際網路”全國現場工作會議上指出：工業網際網路作為第四次工業革命的重要基石和數字化轉型的關鍵支撐力量，開闢了科技競爭、產業競爭的新賽道。“5G+工業網際網路”的探索實踐，順應了新一代資訊科技與實體經濟深度融合的要求與方向。本文重點探討基於5G工業網際網路邊緣計算應用與技術架構。
工業網際網路在工業生產製造的網路連線目前主要還是有線連線，無線連線（包括WiFi、藍芽、LTE等）只佔很小的一部分，主要還是受限無線連線的可靠性、車間電磁干擾等。5G的大頻寬、大連線、低時延高可靠特性為工業網際網路的無線化、網聯化發展提供巨大的技術驅動，而5G不僅僅只是無線技術的升級，還包括邊緣計算、網路切片的引入與NFV（Network Function Virtualization）化網路技術變革，其中邊緣計算技術的引入尤其符合工業企業的工業資料安全治理（資料不出廠等）、低時延高可靠的資料處理等要求。5G+邊緣計算為工業網際網路特別是核心的工業生產製造提供了強大的雲網一體化使能服務，主要應用場景包括無線園區類、物料管理類（如移動掃碼）、智慧機器人/車（如倉儲運輸自動駕駛車）、智慧影片類（如安防監控、工業視覺）、AR/VR（AR維修、VR培訓等）。
電信運營商大力推動5G工業網際網路的發展，提供了網路連線+雲+應用等多種邊緣計算解決方案，並在現網提供了商用服務或試點，如：
（1）基於4G/5G MEC提供工廠虛擬專網：基於MEC的本地分離，提供基於運營商大網的移動虛擬專網服務，解決製造企業工廠園區內部資料採集、移動終端、影片監控、裝置連線等在內的多場景無線連線需要。
（2）5G雲化AGV（Automated Guided Vehicle）服務：傳統AGV的磁條導航與電磁導航方式均需要工廠車間進行設施環境改造，而且場景固定，而鐳射導航成本較高，另外採用WiFi技術易被幹擾以及無線時延不穩定，對AGV特別是多AGV的排程控制帶來不穩定的影響。基於5G+MEC技術，為AGV小車提供5G的高可靠低時延無線連線控制並在MEC就近部署視覺SLAM等提供視覺導航服務。
（3）4G/5G MEC+影片分析/視覺識別分析服務：透過工業現場或生產線部署工業相機/攝像頭，利用影片影象分析處理技術，用於工業生產的工況監視、過程質量檢測、成品缺陷檢驗等，減少人工，提升檢測效率和質量。如浙江某水泥廠探索5G與工業視覺結合應用，透過機器視覺技術和5G網路，實現水泥包計數檢測、進料秤斷料檢測、鏈條機輪子停轉檢測等智慧化應用，提升了水泥生產裝置的利用率，降低了水泥生產成本。
5G工業網際網路的邊緣計算技術架構
（1）雲：包括中心雲服務、集中化的MEC管理編排系統，中心雲服務包括邊緣計算節點的管理以及為邊緣應用與服務提供雲端的後臺服務，包括裝置管理、AI訓練、雲端儲存、映象倉庫等。
（2）管：包括端-現場邊緣、端-網路邊緣、現場邊緣-網路邊緣、現場邊緣-中心雲、網路邊緣-雲等不同連線，其中端-現場邊緣採用藍芽、ZigBee等短距局域通訊協議為主，而端-網路邊緣、現場邊緣-網路邊緣採用5G回傳，實現大頻寬、低時延的雲邊通訊，包括邊緣節點上的邊緣應用下發、邊緣應用分析處理結果的雲端儲存以及影片等資料的雲邊協同處理。5G連線可以作為有線連線的補充與備份，而在佈線困難等場景則可以作為主要的連線手段。
（3）邊：邊緣計算節點作為邏輯實體，包括網路側邊緣計算節點、現場側邊緣計算節點。其中網路側邊緣計算節點基於5G MEC提供，除了利用MEC本地分流能力，還可以充分利用MEP平臺的服務化架構以及網路定位、防火牆等網路能力，並基於MEC的MEP平臺部署MEC工業服務和工業應用提供工業數字孿生［8］等資料分析處理等。現場側邊緣計算節點進一步分為邊緣控制器、邊緣伺服器、邊緣閘道器等形態。這裡的邊緣控制器是指工業製造現場，將生產資料彙總傳送到上層業務處理的邊緣計算與控制單元，有適用於少量資料傳遞的輕量級控制器，如單個或多個感測器資料的採集裝置等；有多裝置大資料傳輸的中等量級控制器，如PLC（可程式設計邏輯控制器）；有複雜工業應用的重量級控制器，如機器人控制器、數控機床控制器等。邊緣伺服器則是部署在工業現場或者工業園區邊緣資料中心的伺服器，作為現場本地計算裝置。邊緣閘道器是透過網路連線、協議轉換等功能聯接大網和雲端，同時提供本地計算處理與應用管理功能的裝置。
（4）端：包括各種工業裝置及感測器等，一般基於MQTT、Modbus、OPC-UA等協議接入現場/網路邊緣計算節點。
需要指出的是，在實際業務提供時不一定完全如上圖所示採用雲+網路邊緣+現場邊緣+端部署，而可能是網路邊緣+現場邊緣+端、雲+網路邊緣+端、雲+現場邊緣+端等多種方式，實際上雲和邊是相對概念，對於採用網路邊緣+現場邊緣+端的部署模式，這裡的網路邊緣節點（MEC）相對於現場邊緣可以充當參考架構裡面中心雲的角色，參考架構裡面的中心雲服務透過MEC管理編排系統在MEC部署並以MEC應用和MEC服務方式進行執行。
邊緣計算是工業網際網路的關鍵技術之一，領先的雲和物聯網提供商、工業自動化和裝置提供商已提供了工業網際網路邊緣計算產品。邊緣計算技術也是5G網路中引入的新技術，在5G工業網際網路發展中，運營商除了將MEC作為網路邊緣基礎設施面向工業客戶按需建設部署，還需要提供適合工業裝置協議接入、資料分析、智慧處理等工業網際網路邊緣計算服務並與自身雲和物聯網平臺連線，提供雲管邊端協同的一體化服務。
