高可靠低时延5G增强工业网关

20251205

信息传输、软件和信息技术服务业

高可靠低时延5G增强工业网关研制及示范应用

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

本课题围绕工业业务高可靠、低时延、大带宽的确定性传输需求，开展5G与工业应用、核心生产流程深度融合关键技术攻关，研制高可靠低时延5G增强工业网关，并在冶金行业典型工业场景中开展示范应用。通过5G工业网关性能提升，实现5G深度赋能工业数字化发展，助力5G+工业互联网国家新型基础设施战略深入实施。课题的考核指标包括： (1). 研发1款高精度时间敏感网络通用转发芯片： 1) 物理层转发速率≥1Gbps； 2) 基于IEEE 802.1Qbv的调度精度<10微秒； 3) 转发时延抖动<10微秒； 4) 时间敏感网络协议支持能力：实现IEEE 802.1Qbu帧抢占功能； (2). 研发1款时间敏感网络设备同步调度软件： 1) 时间敏感网络过滤与控制策略能力：实现IEEE 802.1Qci过滤与控制策略功能； 2) 基于IEEE 802.1AS的时间同步精度：<10微秒； 3) 多跳组网时数据转发时延：在10跳时间敏感网络设备组网情况下，端到端传输时延<100 微秒； (3). 研发5G增强模块： 1) 支持5G端到端切片功能，确保不同工业场景安全有效的隔离；支持5G无线系统基于PLMN和NSSAI的唯一标识切片；支持切片标识上报及识别，并支持对5G核心网不同AMF的选择； 2) 5G增强模块至基站的空口环路时延<15毫秒； 3) 5G LAN 功能：支持签约模块编入规定虚拟网络组，即5G VN组配置；配合5G网络支持同UPF local switch层2数据转发；配合5G网络支持LAN内MAC寻址； 4) 5G大上行数据传输能力：支持5G无线网络BWP（BWP：带宽部分配置，其实现一个 连续的频谱范围）不小于100MHz；支持5G无线网络在30KHz子载波条件下，TDD模式2.5ms时隙周期DSUUU大上行帧结构配置；在上述帧结构配置下，上行峰值数据传输速率>600Mbps； (4). 研制1款高可靠低时延5G增强工业网关 1) 工业通信协议：实现MODBUSTCP、MODBUSRTU、MQTT、CANopen、S7、EtherCAT、EtherNet/IP、Profinet、OPCUA、AUTBUS 等多于 10 种工业通信协议； 2) 典型工业接口支持：实现485/232/422接口、CAN、DI、DO接口； 3) 高精度定位能力：定位精度达到分米级； 4) 端到端数据传输时延<25毫秒； 5) 数据高可靠传输能力支持：IEEE 802.1CB帧复制与删除；数据传输可靠度>99.99%； 6) 时间敏感网络系统全双工吞吐量：≥1Gbps； (5). 申请相关发明专利25项； (6). 提交ITU-T国际标准提案2项； (7). 在冶金行业完成1项5G增强工业网关示范应用。