5G-TSN协同架构与关键技术
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作者王健全 孙雷 马彰超 丰雷 黄蓉
出版社人民邮电
ISBN9787115634429
出版时间2024-05
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定价129.8元
货号32049267
上书时间2024-06-07
商品详情
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作者简介
王健全工学博士，北京科技大学教授、博士生导师、国家“万人计划”科技创新领军人才、国家重点研发计划项目科学家、工业互联网战略咨询专家委员会委员，主要研究方向为“感知—通信—控制”一体化融合网络关键技术、工业互联网、工业网络协同，主持或参与多项重大专项项目，发表论文100余篇，获得授权发明专利100余项，编写图书9部。
孙雷工学博士，北京科技大学副教授，主要研究方向为5G与工业网络协同、时间敏感网络关键机制、5G与时间敏感网络协同传输关键技术、“通信—计算—控制”一体化融合关键技术，发表论文40余篇，获得授权发明专利50余项，牵头制定ITU-T国际标准4项，参与编写《时间敏感网络技术及发展趋势》《无线网络架构与演进趋势》等多部图书。
马彰超工学博士，北京科技大学副教授、国际电信联盟标准化部门量子信息网络焦点组量子保密通信工作组（ITU-TFG-QIT4NWG2）主席，中国通信标准化协会ST7量子信息处理工作组副组长，主要研究方向为新一代工业控制系统与5G、量子安全融合应用，发表论文20余篇，授权发明专利30余项，主导编制标准20余项，编写图书多部。
丰雷工学博士，北京邮电大学副教授、博士生导师，主要研究方向为无线网络智能管理与优化、蜂窝物联网资源分配、移动通信技术垂直行业应用等，主持并参与多项国家级科研项目，发表论文110余篇，授权发明专利30余项，参与编写《6G需求与愿景》《漫话6G》等多部图书。
黄蓉工学博士、正高级工程师，中国联通集团级技术专家、中国联通研究院研究员，IMT-2030（6G）推进组需求工作组副组长，主要研究方向为移动通信网络架构及关键技术、确定性网络等，主持或参与国家和集团级项目20余项，授权发明专利40项，负责行业标准20项，编写图书2部。
目录
第 1章 工业互联网基础001
1.1 工业互联网发展背景002
1.1.1 工业互联网发展进程002
1.1.2 工业互联网概念及定义005
1.1.3 国内外工业互联网现状006
1.2 工业互联网体系架构009
1.2.1 工业互联网参考体系架构009
1.2.2 工业互联网感知层概述013
1.2.3 工业互联网平台层概述013
1.2.4 工业互联网安全体系概述016
1.3 工业互联网关键技术019
1.3.1 工业互联网网络层功能019
1.3.2 工厂外网关键技术概述021
1.3.3 工厂内网关键技术概述022
1.3.4 工业互联网网络层的价值和意义025
第 2章 移动通信网络概述027
2.1 移动通信网络基础架构028
2.1.1 蜂窝移动通信系统的基本概念029
2.1.2 蜂窝移动通信系统的发展历程030
2.1.3 通信业务变革033
2.2 5G标准进程概述034
2.2.1 5G标准发展历程034
2.2.2 5G标准版本特征035
2.3 5G网络架构与功能简述040
2.3.1 5G组网架构040
2.3.2 5G基站功能架构041
2.3.3 5G核心网主要网元041
第3章 TSN概述045
3.1 TSN基础046
3.1.1 TSN标准发展046
3.1.2 TSN帧格式047
3.1.3 TSN技术特征049
3.2 TSN调度整形机制050
3.2.1 基于信用的整形机制051
3.2.2 时间感知整形机制052
3.2.3 循环排队和转发机制055
3.2.4 帧抢占机制057
3.3 TSN帧复制与删除机制059
3.4 TSN管理与配置协议063
3.4.1 协议概述063
3.4.2 完全分布式配置模型063
3.4.3 集中式网络/分布式用户配置模型064
3.4.4 完全集中式配置模型065
3.4.5 网络接口协议066
第4章 5G-TSN协同架构069
4.1 5G-TSN协同需求070
4.2 3GPP提出的5G-TSN协同架构074
4.2.1 协同架构概述074
4.2.2 5G系统新增网元077
4.2.3 5G系统网元功能增强078
4.2.4 5G-TSN网桥管理079
4.3 基于SDNC的5G-TSN协同架构081
4.3.1 面向5G-TSN跨域管理的SDN控制器081
4.3.2 5G-TSN协同关键技术083
第5章 5G-TSN跨网时间同步机制087
5.1 TSN时间同步机制概述088
5.1.1 IEEE 802.1AS基本概念089
5.1.2 gPTP时间同步工作原理092
5.1.3 gPTP中的最佳主时钟选择方法094
5.1.4 gPTP中的改进与增强095
5.2 5G网络时间同步机制概述096
5.2.1 5G网络同步架构097
5.2.2 5G空口时间同步方法098
5.3 5G-TSN时间同步方案104
5.3.1 5G-TSN时间同步系统机制105
5.3.2 5G-TSN BC补偿106
第6章 适配TSN的5G网络技术增强115
6.1 适配TSN的5G低时延通信增强技术116
6.1.1 5G低时延通信技术116
6.1.2 适配TSN业务的确定性时延保障技术121
6.2 适配TSN的5G高可靠通信技术129
6.2.1 5G高可靠通信技术130
6.2.2 实现高可靠传输的5G信道增强技术135
6.3 适配TSN的5G本地组网技术140
6.3.1 接入网隔离143
6.3.2 承载网隔离144
6.3.3 核心网隔离144
6.4 适配TSN的5G移动性管理技术145
6.4.1 5G-TSN移动性管理需求145
6.4.2 面向5G-TSN的新型移动性管理技术146
第7章 5G-TSN协同调度关键技术153
7.1 QoS基本概念154
7.1.1 QoS定义及衡量指标154
7.1.2 QoS类别划分156
7.1.3 QoS保障策略157
7.2 QoS服务模型163
7.2.1 尽力而为服务模型163
7.2.2 综合服务模型164
7.2.3 区分服务模型165
7.3 跨5G与TSN的QoS协同流程166
7.3.1 5G与TSN的QoS机制差异性166
7.3.2 5G与TSN的QoS协商流程169
7.4 基于无线信道信息的5G与TSN联合调度机制171
7.4.1 5G与TSN端到端数据确定性传输流程171
7.4.2 5G-TSN协同模型及问题建模173
7.4.3 基于5G信道信息的TSN域时延预算设置174
7.4.4 考虑信道信息的5G系统时延预算设置175
7.4.5 算法性能仿真及分析178
7.5 基于深度强化学习的5G与TSN联合调度机制183
7.5.1 深度强化学习理论概述183
7.5.2 多业务场景下5G-TSN联合优化问题分析185
7.5.3 基于DDPG的5G-TSN联合调度模型189
7.5.4 基于DDPG的5G-TSN联合调度决策192
7.5.5 算法性能仿真及分析194
7.6 基于DS-TT队列缓存的5G与TSN联合调度机制197
7.6.1 DS-TT门控对端到端时延的影响分析198
7.6.2 基于DS-TT队列缓存的5G调度策略200
7.6.3 保障时间敏感业务的帧抢占策略201
7.6.4 算法性能仿真及分析202
第8章 基于5G-TSN的云化控制系统205
8.1 基于5G-TSN的工业控制系统演进路线206
8.2 面向网控算一体化的5G-TSN内生工业控制技术207
8.2.1 云化PLC与5G云边端算力节点融合方案207
8.2.2 云边端协同的云化PLC灵活部署方案设计210
8.2.3 面向5G-TSN的云化PLC路由决策方案211
8.3 适配云化控制数据的5G-TSN承载方案212
8.3.1 基于5G空口MAC层工控数据直传技术212
8.3.2 5G-TSN工业控制数据汇聚传输技术215
8.4 5G-TSN与工业以太网融合组网技术218
8.4.1 叠加式融合组网技术218
8.4.2 拼接式融合组网技术220
第9章 5G-TSN应用技术及应用场景223
9.1 5G-TSN与OPC UA融合224
9.1.1 OPC UA技术概述224
9.1.2 5G-TSN与OPC UA229
9.2 5G-TSN在工业场景的应用230
9.2.1 5G-TSN工业场景应用模式简析230
9.2.2 5G-TSN与工厂自动化233
9.2.3 5G-TSN与过程自动化235
9.2.4 5G-TSN与远程操控237
9.2.5 5G-TSN与工业数字孪生238
9.3 5G-TSN在其他场景的应用探讨238
9.3.1 5G-TSN在智能网联车中的应用238
9.3.2 5G-TSN在电力场景中的应用240
参考文献243
内容摘要
确定性网络是当前研究的热点，具有低时延、高可靠保障的确定性网络机制是ICT赋能垂直行业应用的关键，也是工业互联网的重要网络保障机制。本书从工业互联网、移动通信网络和时间敏感网络的基础概念出发，重点对5G-TSN协同架构、适配TSN的5G网络技术增强、5G-TSN协同调度关键技术进行介绍，并对基于5G-TSN的云化控制系统和5G-TSN应用场景进行了展望。
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