確定性網絡是當前研究的熱點，具有低時延、高可靠保障的確定性網絡機制是 ICT 賦能垂直行業(yè)應用的關鍵，也是工業(yè)互聯網的重要網絡保障機制。本書從工業(yè)互聯網、移動通信網絡和時間敏感網絡的基礎概念出發(fā)，重點對5G-TSN 協同架構、適配 TSN 的5G 網絡技術增強、5G-TSN 協同調度關鍵技術進行介紹，并對基于5G-TSN 的云化控制系統(tǒng)和5G-TSN 應用場景進行了展望。
系統(tǒng)闡述5G-TSN協同傳輸的發(fā)展背景、技術體系和算法機制，為從事先進移動通信網絡技術、工業(yè)互聯網技術的研究人員及從事5G時間敏感網絡標準化和產品開發(fā)的技術人員提供技術機制介紹
王健全
工學博士，北京科技大學教授、博士生導師、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才、國家重點研發(fā)計劃項目科學 家、工業(yè)互聯網戰(zhàn)略咨詢專 家委員會委員，主要研究方向為“感知—通信—控制”一體化融合網絡關鍵技術、工業(yè)互聯網、工業(yè)網絡協同，主持或參與多項重大專項項目，發(fā)表論文100余篇，獲得授權發(fā)明專利100余項，編寫圖書9部。
孫雷
工學博士，北京科技大學副教授，主要研究方向為5G與工業(yè)網絡協同、時間敏感網絡關鍵機制、5G與時間敏感網絡協同傳輸關鍵技術、“通信—計算—控制”一體化融合關鍵技術，發(fā)表論文40余篇，獲得授權發(fā)明專利50余項，牽頭制定ITU-T國際標準4項，參與編寫《時間敏感網絡技術及發(fā)展趨勢》《無線網絡架構與演進趨勢》等多部圖書。
馬彰超
工學博士，北京科技大學副教授、國際電信聯盟標準化部門量子信息網絡焦點組量子保密通信工作組（ITU-T FG-QIT4N WG2）主席，中國通信標準化協會ST7量子信息處理工作組副組長，主要研究方向為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)與5G、量子安 全融合應用，發(fā)表論文20余篇，授權發(fā)明專利30余項，主導編制標準20余項，編寫圖書多部。
豐雷
工學博士，北京郵電大學副教授、博士生導師，主要研究方向為無線網絡智能管理與優(yōu)化、蜂窩物聯網資源分配、移動通信技術垂直行業(yè)應用等，主持并參與多項國家 級科研項目，發(fā)表論文110余篇，授權發(fā)明專利30余項，參與編寫《6G需求與愿景》《漫話6G》等多部圖書。
黃蓉
工學博士、正高 級工程師，中國聯通集團級技術專 家、中國聯通研究院研究員，IMT-2030（6G）推進組需求工作組副組長，主要研究方向為移動通信網絡架構及關鍵技術、確定性網絡等，主持或參與國家和集團級項目20余項，授權發(fā)明專利40項，負責行業(yè)標準20項，編寫圖書2部。
第 1章 工業(yè)互聯網基礎 001
1.1 工業(yè)互聯網發(fā)展背景 002
1.1.1 工業(yè)互聯網發(fā)展進程 002
1.1.2 工業(yè)互聯網概念及定義 005
1.1.3 國內外工業(yè)互聯網現狀 006
1.2 工業(yè)互聯網體系架構 009
1.2.1 工業(yè)互聯網參考體系架構 009
1.2.2 工業(yè)互聯網感知層概述 013
1.2.3 工業(yè)互聯網平臺層概述 013
1.2.4 工業(yè)互聯網安全體系概述 016
1.3 工業(yè)互聯網關鍵技術 019
1.3.1 工業(yè)互聯網網絡層功能 019
1.3.2 工廠外網關鍵技術概述 021
1.3.3 工廠內網關鍵技術概述 022
1.3.4 工業(yè)互聯網網絡層的價值和意義 025
第 2章 移動通信網絡概述 027
2.1 移動通信網絡基礎架構 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網絡架構與功能簡述 040
2.3.1 5G組網架構 040
2.3.2 5G基站功能架構 041
2.3.3 5G核心網主要網元 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管理與配置協議 063
3.4.1 協議概述 063
3.4.2 完全分布式配置模型 063
3.4.3 集中式網絡/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 網絡接口協議 066
第4章 5G-TSN協同架構 069
4.1 5G-TSN協同需求 070
4.2 3GPP提出的5G-TSN協同架構 074
4.2.1 協同架構概述 074
4.2.2 5G系統(tǒng)新增網元 077
4.2.3 5G系統(tǒng)網元功能增強 078
4.2.4 5G-TSN網橋管理 079
4.3 基于SDNC的5G-TSN協同架構 081
4.3.1 面向5G-TSN跨域管理的SDN控制器 081
4.3.2 5G-TSN協同關鍵技術 083
第5章 5G-TSN跨網時間同步機制 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網絡時間同步機制概述 096
5.2.1 5G網絡同步架構 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 實現高可靠傳輸的5G信道增強技術 135
6.3 適配TSN的5G本地組網技術 140
6.3.1 接入網隔離 143
6.3.2 承載網隔離 144
6.3.3 核心網隔離 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協商流程 169
7.4 基于無線信道信息的5G與TSN聯合調度機制 171
7.4.1 5G與TSN端到端數據確定性傳輸流程 171
7.4.2 5G-TSN協同模型及問題建模 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聯合優(yōu)化問題分析 185
7.5.3 基于DDPG的5G-TSN聯合調度模型 189
7.5.4 基于DDPG的5G-TSN聯合調度決策 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 面向網控算一體化的5G-TSN內生工業(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 適配云化控制數據的5G-TSN承載方案 212
8.3.1 基于5G空口MAC層工控數據直傳技術 212
8.3.2 5G-TSN工業(yè)控制數據匯聚傳輸技術 215
8.4 5G-TSN與工業(yè)以太網融合組網技術 218
8.4.1 疊加式融合組網技術 218
8.4.2 拼接式融合組網技術 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在智能網聯車中的應用 238
9.3.2 5G-TSN在電力場景中的應用 240
參考文獻 243
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