CN111083187A - 工业应用服务处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工业应用服务处理方法和系统，该系统包括：工业设备客户端、5G通信系统和工业应用服务器；所述工业设备客户端，用于向所述工业应用服务器发起工业应用服务请求，以及接收来自所述工业应用服务器的工业应用服务响应或工业应用服务控制指令；所述工业应用服务器，用于接收来自所述工业设备客户端的所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求向所述工业设备客户端提供工业应用服务，或者向所述工业设备客户端发送控制指令；所述5G通信系统，用于承载所述工业设备客户端与所述工业应用服务器之间的通信，并提供相应的通信服务能力。在本发明中，将工业互联网与5G通信系统相结合，解决了未来工厂应用业务支持和承载的问题。

Description

工业应用服务处理方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种工业应用服务处理方法和系统。

背景技术

移动通信在二十多年时间里得到了飞速发展，给人们的生活方式、工作方式以及社会政治、经济等各方面都带来了巨大的影响。人类社会进入高效的信息化时代，各个方面业务应用需求呈现爆发式增长。5G(第5代移动通信网络)技术的突破，可以提供10倍于4G的峰值速率及用户体验速率、百万的连接数以及超低的空口时延，是万物互联的重要保障；5G不仅仅将以用户为中心，构建全方位的信息生态系统，而且从线上到线下、从消费到生产、从平台到生态，有效支撑垂直行业融合发展。

另一方面，工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，正日益成为新工业革命的关键支撑。工业互联网将人工智能、云计算和大数据分析相结合，通过对物理世界的数字化映射，对工业设备状态采集的数据分析，以优化生产流程和进行主动预测性维护，从而提高单位生产效率，促进整个产业体系转型升级。工业互联网是新一代网络信息技术与工业系统全方位深度融合所形成的技术体系和产业生态，是工业智能化发展必需的信息基础设施。

5G网络互联是工业互联网全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析的基础，引领工业制造领域的智能控制、运营优化和生产组织方式的变革。相较于一般的通信业务，工厂业务的需求具有特殊性，具体表现在定位精度、可靠性、网络稳定性、时延等。目前3GPP(3^rd Generation Partnership Project)标准组织正在研究5G网络应用于垂直行业的相关技术，研究范围包括但不限于：非公众网络(Non-Public Network,NPN)、时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)和5G局域网(5G-Local Area Network,5G-LAN)。

NPN使得垂直行业参与并定制的移动通信网络的组网模式成为可能，3GPP R16标准明确了独立和非独立两种组网模式，并定义了对应的标识机制。独立组网将是一个完全独立部署的5G网络，包括基站、核心网和业务平台，服务化网络架构和云化组网将大大降低5G网络部署的门槛，提升按需自建网络的可行性。非独立组网将作为运营商网络的一部分进行部署，例如垂直行业可以将自己的业务平台和接入站点连接到运营商的公众陆地移动网络(Public Land Mobile Network,PLMN)(通常通过网络切片技术实现)，相关的移动性、会话资源和数据流管理将使用运营商提供的服务。

TSN是一种确定性传输时延、低传输抖动和低丢包率的高质量网络实时传输技术。对于TSN的全局时钟控制和传输调度功能而言，5G网络相当于一个TSN网桥，支持时延敏感传输调度的特定服务质量(Quality of Service,QoS)要求。

5G-LAN支持在一组接入终端间构建二层转发网络，并通过5G会话管理功能模块(Session Management Function,SMF)与用户平面功能模块(User Plane Function，UPF)的交互实现终端组内数据交换和用户面路径选择。

NPN、TSN、5G-LAN等网络能力可以通过网络能力开放功能(Network ExposureFunction,NEF)开放供业务平台使用。

总之，工业互联网已成为产业升级发展的必然趋势，工业企业、运营商、设备商等产业界企业纷纷开展工业领域的网络应用场景及相关技术研究，而5G网络依靠多接入、广覆盖、高性能以及丰富的网络控制和组网方案等优势功能，正在逐渐成为工业企业优先考虑的部署选择。

目前3GPP研究的针对工业互联网的5G网络互联技术侧重于无线侧和核心网侧，还没有从实际工厂应用(如移动机器人、工业设备运动控制等)角度出发研究基于5G网络的未来工厂应用支持技术。

发明内容

本发明实施例提供了一种工业应用服务处理方法和系统，以至少解决相关技术中基于5G网络的未来工厂应用支持的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种工业应用服务系统，包括：工业设备客户端、5G通信系统和工业应用服务器；所述工业设备客户端，用于向所述工业应用服务器发起工业应用服务请求，以及接收来自所述工业应用服务器的工业应用服务响应或工业应用服务控制指令；所述工业应用服务器，用于接收来自所述工业设备客户端的所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求向所述工业设备客户端提供工业应用服务，或者向所述工业设备客户端发送控制指令；所述5G通信系统，用于承载所述工业设备客户端与所述工业应用服务器之间的通信，并提供相应的通信服务能力。

其中，所述工业应用服务器至少包括以下之一：特定工业应用服务器、工业应用服务使能服务器和通用服务使能服务器；所述特定工业应用服务器，用于提供服务器侧的工业应用服务，还用于通过所述工业应用服务使能服务器访问所述5G通信系统，并获得所述5G通信系统的服务和能力支持；所述工业应用服务使能服务器，用于提供服务器侧的工厂应用层支持，以支持所述特定工业应用服务器；所述通用服务使能服务器，用于处理5G垂直行业的通用服务请求，支持所述工业应用服务使能服务器。

其中，所述工业应用服务至少包括以下之一：移动机器人、工业设备运动控制、工业设备运动控制-非实时数据传输、工业设备运动控制-工业以太网集成、工业控制器间通信、移动控制台、海量无线传感器网络数据、远程访问和维护、增强现实、过程自动化-闭环控制、过程自动化-过程监控、过程自动化-工厂资产管理、工厂车间连接管理、工厂制造进货物流管理、工厂车队管理、生产流水线管理、工业现场设备的即插即用、工厂私网和公网的交互、通信监控、通讯故障诊断和错误分析。

其中，所述工业应用服务使能服务器的功能包括以下至少之一：与所述5G通信系统通信、所述5G通信系统的单播资源管理、所述5G通信系统的组播资源管理、工业应用服务质量QoS自适应、接收来自所述5G通信系统的对于无线网络和核心网络的网络情况监控报告和事件、特定工业应用监控、支持工业设备或工业用户终端的注册、工业设备或工业用户终端的应用层位置管理、为工业设备或工业用户终端提供服务标识、为工业设备或工业用户终端提供所述5G通信系统的配置信息、为工业设备或工业用户终端提供网络监控报告、将工业应用服务需求与所述5G通信系统通信、维护工业应用用户标识和工业设备标识或工业用户终端标识之间的映射、提供工业应用服务发现、支持工业应用连续性服务、支持工业应用资源适配、支持工业应用网络切片、支持跨工厂私网和公网的网络切片协同、支持所述5G通信系统和TSN的时钟同步信息管理和配置、监控所述5G通信系统作为TSN网桥、为工厂私网NPN提供自动化配置、集成5G-LAN和TSN的群组管理。

其中，所述通用服务使能服务器包括以下至少之一：位置管理服务器、群组管理服务器、配置管理服务器、标识管理服务器、安全管理服务器、网络资源管理服务器；所述位置管理服务器，用于接收和存储工业用户位置信息，并向所述工业应用服务使能服务器提供所述工业用户位置信息，还用于获取所述5G通信系统提供的位置信息；所述群组管理服务器，用于实现群组管理功能，并向所述工业应用服务使能服务器提供群组信息；所述配置管理服务器，用于实现对工业设备的配置功能，并向所述工业应用服务使能服务器提供工业设备配置信息；所述标识管理服务器，用于验证工业应用用户信息；所述安全管理服务器，用于实现数据和信令的机密性和完整性，存储并向安全管理客户端、群组管理服务器和工业应用服务使能服务器提供安全相关信息；所述网络资源管理服务器，用于为工业应用提供所述5G通信系统的网络资源管理功能。

其中，所述工业设备客户端至少包括以下之一：特定工业应用客户端、工业应用服务使能客户端以及通用服务使能客户端；所述特定工业应用客户端，用于提供工业应用的终端侧服务；所述工业应用服务使能客户端，用于向所述工业应用服务使能服务器发送工业应用使能服务请求，以及接收所述工业应用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令；所述通用服务使能客户端，用于发送5G垂直行业通用服务请求以及接收所述通用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令。

其中，所述工业应用服务使能客户端的功能包括至少以下之一：注册工业应用服务使能客户端、从工业应用服务使能服务器接收工业应用消息并根据服务标识发送给特定工业应用客户端、支持单播、支持组播、从工业应用服务使能服务器接收网络监控报告、向从工业应用服务使能服务器提供应用层位置信息、从工业应用服务使能服务器接收5G通信系统的配置信息、支持群组管理。

其中，所述特定工业应用客户端与所述工业应用服务使能客户端之间通过接口进行通信，所述工业应用服务使能客户端与所述通用服务使能客户端通信之间通过接口进行通信。

其中，所述工业设备客户端为多个，第一工业设备客户端作为中继，第二工业设备客户端通过第一工业设备客户端访问所述工业应用服务器。

其中，第一特定工业应用客户端和第二特定工业应用客户端之间通过接口进行通信，第一工业应用服务使能客户端和第二工业应用服务使能客户端之间通过接口进行通信，第一通用服务使能客户端和第二通用服务使能客户端之间通过接口进行通信。

其中，所述通用服务使能客户端包括至少以下之一：位置管理客户端、群组管理客客户端、配置管理客户端、标识管理客户端、安全管理客户端和网络资源管理客户端；所述位置管理客户端，用于提供位置管理终端侧功能，并与位置管理服务器交互；所述群组管理客户端，用于提供群组管理终端侧功能，所述群组管理客户端与所述群组管理服务器交互；所述配置管理客户端，用于提供设备配置终端侧功能，所述配置管理客户端与配置管理服务器交互，并提供和接收配置数据；所述标识管理客户端，用于提供终端侧用户标识相关信息，所述标识管理客户端与标识管理服务器交互；所述安全管理客户端，用于提供终端侧数据和信令的安全服务，所述安全管理客户端与安全管理服务器交互；所述网络资源管理客户端，用于提供5G通信系统的网络资源管理终端侧功能，所述网络资源管理客户端与网络资源管理服务器进行交互。

其中，所述第一位置管理客户端和第二位置管理客户端之间通过接口相互通信；所述第一群组管理客户端和第二群组管理客户端之间通过接口相互通信；所述第一配置管理客户端和第二配置管理客户端之间通过接口相互通信；所述第一标识管理客户端和第二标识管理客户端之间通过接口相互通信；所述第一安全管理客户端和第二安全管理客户端之间通过接口相互通信；所述第一网络资源管理客户端和第二网络资源客户端之间通过接口相互通信。

其中，所述工业设备客户端为5G工业设备客户端，所述工业应用服务器为5G工业应用服务器。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种工业应用服务处理方法，包括：工业设备客户端通过5G通信系统发送工业应用服务请求至工业应用服务器，所述工业应用服务请求中包括支持工业应用的业务交互信息；所述工业应用服务器通过所述5G通信系统接收所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求回复工业应用服务请求响应；工业设备客户端通过5G通信系统接收所述工业应用服务请求响应，所述工业应用服务请求响应包括对所述工业应用服务请求的响应信息。

其中，工业设备客户端通过5G通信系统发送工业应用服务请求至工业应用服务器之前，还包括：所述工业设备客户端向所述工业应用服务器发送注册和签约请求。

其中，所述注册和签约请求中包括工业设备标识信息。

其中，该方法还包括：所述工业应用服务使能服务器接收所述注册和签约请求，并判断所述工业设备客户端能否允许注册和签约；当所述工业设备客户端允许注册和签约时，对设备位置和设备信息进行绑定，并将注册和签约成功的消息回复给所述工业设备客户端；或者，当所述工业设备客户端不允许注册和签约时，将注册和签约失败的消息回复给所述工业设备客户端。

其中，该方法还包括：所述工业设备客户端在注册和签约成功后，向通用服务使能服务器发起通用服务请求；所述通用服务使能服务器接收到所述通用服务请求后，执行服务并存储相关信息。

其中，所述通用服务请求至少包括以下之一：建立组播请求、位置报告配置请求。

其中，该方法还包括：所述工业设备客户端在注册和签约成功后，发起与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求；所述工业应用服务使能服务器接收到与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求后，执行服务并存储相关信息。

其中，所述与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求至少包括以下之一：5G通信系统的单播资源管理、5G通信系统的组播资源管理、工业应用服务质量QoS自适应、接收来自5G通信系统的对于无线网络和核心网络的网络情况监控报告和事件、特定工业应用监控、支持工业设备或工业用户终端的注册、工业设备或工业用户终端的应用层位置管理、为工业设备或工业用户终端提供服务标识、为工业设备或工业用户终端提供5G通信系统的配置信息、为工业设备或工业用户终端提供网络监控报告、将工业应用服务需求与5G通信系统通信、维护工业应用用户标识和工业设备标识或工业用户终端标识之间的映射、提供工业应用服务发现、支持工业应用连续性服务、支持工业应用资源适配、支持工业应用网络切片、支持跨工厂私网和公网的网络切片协同、支持5G通信系统和TSN的时钟同步信息管理和配置、监控5G通信系统作为TSN网桥、为工厂私网NPN提供自动化配置、集成5G-LAN和TSN的群组管理。

其中，该方法还包括：所述工业应用服务使能服务器将其所能提供的服务信息通知所述工业设备客户端；所述工业设备客户端存储相关服务信息后，向所述工业应用服务使能服务器回复响应信息。

其中，在所述工业设备客户端注册和签约成功后，还包括：特定工业应用服务器通过工业应用服务使能服务器发送针对目标位置域的特定工业应用客户端的控制指令；所述工业应用服务使能服务器接收所述特定工业应用服务器发送的针对目标位置域的特定工业应用客户端的控制指令；所述工业应用服务使能服务器确定需要接收控制指令的特定工业应用客户端，并将所述控制指令发给确定出的特定工业应用客户端。

在本发明的上述实施例中，将工业互联网与5G通信系统相结合，解决了未来工厂应用业务支持和承载的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的工业应用服务系统结构示意图；

图2是根据本发明实施例的工业应用服务器结构示意图；

图3是根据本发明实施例的工业应用客户端结构示意图；

图4是根据本发明实施例的工业应用附图系统示意图；

图5是根据本发明实施例的工业应用服务处理流程图；

图6是根据本发明实施例的工厂业务处理流程图；

图7是根据本发明实施例的工业应用中的网络监控服务流程图；

图8是根据本发明实施例的5G垂直行业通用服务中的组播服务流程图；

图9是根据本发明实施例的工业应用层下发信息流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明实施例提供了一种工业应用服务，图1是根据本发明实施例的的系统结构示意图。如图1所示，该系统包括：工业应用服务器100、5G通信系统200和工业设备客户端300。

工业设备客户端300用于向所述工业应用服务器100发起工业应用服务请求，以及接收来自所述工业应用服务器100的工业应用服务响应或工业应用服务控制指令。所述工业应用服务器100用于接收来自所述工业设备客户端300的所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求向所述工业设备客户端300提供工业应用服务，或者向所述工业设备客户端300发送控制指令。所述5G通信系统200用于承载所述工业设备客户端300与所述工业应用服务器100之间的通信，并提供相应的通信服务能力。

在上述实施例中，工业应用服务器100可以为5G工业应用服务器，工业设备客户端300可以为5G工业设备客户端。

在上述实施例中，所述5G通信系统(简称5G系统)的部署方式包括但不限于以下之一：工厂私网、运营商公网工业专用网络切片、工厂私网和运营商公网混合组网。

所述5G工业设备客户端可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：工业设备、工业用户终端、工业控制器、工业控制终端、移动控制台、工业传感器、移动机器人、工业机器人、工业网关、工业机床、工业边缘计算节点等。

所述5G工业应用服务器可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：工厂IT信息技术系统、工业互联网云平台、工业边缘计算云平台、5G系统应用服务器、5G系统网络开放功能服务器等。

本发明实施例还提供一种5G工业应用服务器100。如图2所示，所述5G工业应用服务器100至少包括以下之一：特定工业应用服务器110、工业应用服务使能服务器120以及通用服务使能服务器130。

在本实施例中，所述特定工业应用服务器110用于提供各种未来工厂的具体工业应用服务，包括但不限于以下之一：移动机器人、工业设备运动控制、工业设备运动控制-非实时数据传输、工业设备运动控制-工业以太网集成、工业控制器间通讯、移动控制台、海量无线传感器网络数据、远程访问和维护、增强现实、过程自动化-闭环控制、过程自动化-过程监控、过程自动化-工厂资产管理、工厂车间连接管理、工厂制造进货物流管理、工厂车队管理、生产流水线管理、工业现场设备的即插即用、工厂私网和公网的交互、通信监控、通讯故障诊断和错误分析等。所述特定工业应用服务器可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：工厂IT信息技术系统、工业互联网云平台、工业边缘计算云平台等。

在本实施例中，所述工业应用服务使能服务器120提供服务器侧的未来工厂应用层支持，用以支持特定工业应用服务器110。

在本实施例中，所述工业应用服务使能服务器120的功能包括但不限于以下之一：和5G系统通讯、5G系统的单播资源管理、5G系统的组播资源管理、工业应用服务质量QoS自适应、接收来自5G系统的对于无线网络和核心网络的网络情况监控报告和事件、特定工业应用监控、支持工业设备或工业用户终端的注册、工业设备或工业用户终端的应用层位置管理、为工业设备或工业用户终端提供服务标识、为工业设备或工业用户终端提供5G系统的配置信息、为工业设备或工业用户终端提供网络监控报告、将工业应用服务需求与5G系统通信、维护工业应用用户标识和工业设备标识或工业用户终端标识之间的映射、提供工业应用服务发现、支持工业应用连续性服务、支持工业应用资源适配、支持工业应用网络切片、支持跨工厂私网和公网的网络切片协同、支持5G系统和TSN的时钟同步信息管理和配置、监控5G系统作为TSN网桥、为工厂私网NPN提供自动化配置、集成5G-LAN和TSN的群组管理等。

在本实施例中，所述工业应用服务使能服务器120可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：5G系统应用服务器、5G系统网络开放功能服务器等。进一步地，当所述5G系统的部署方式为工厂私网时，所述5G系统可以和工厂IT(Information Technology)信息技术系统/OT操作技术系统无缝集成，5G系统无线侧设备属于工厂OT(OperationalTechnology)操作技术系统，5G系统核心网侧设备属于工厂IT信息技术系统或工业互联网云平台，所述工业应用服务使能服务器120属于工厂IT信息技术系统或工业互联网云平台。

在本实施例中，所述通用服务使能服务器130用于处理5G垂直行业的通用服务请求，支持工业应用服务使能服务器120。

在本实施例中，所述通用服务使能服务器130可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：5G系统应用服务器、5G系统网络开放功能服务器等。所述通用服务使能服务器可以部署或安装于以下装置，包括但不限于以下之一：5G系统应用服务器、5G系统网络开放功能服务器等。

在本实施例中，当所述5G系统的部署方式为工厂私网时，所述5G系统可以和工厂IT信息技术系统/OT操作技术系统无缝集成，5G系统无线侧设备属于工厂OT操作技术系统，5G系统核心网侧设备属于工厂IT信息技术系统或工业互联网云平台，所述通用服务使能服务器130属于工厂IT信息技术系统或工业互联网云平台。

在本发明实施例还提供一种5G工业设备客户端300。如图3所示，所述5G工业设备客户端300包括至少以下之一：特定工业应用客户端310、工业应用服务使能客户端320以及通用服务使能客户端330。

在本实施例中，所述特定工业应用客户端310，用于提供各种未来工厂的具体工业应用终端侧服务。所述特定工业应用客户端310用于发送特定工业应用服务请求以及接收特定工业应用能服务器发来的服务响应或者控制指令。

其中，各种未来工厂的具体工业应用包括但不限于以下之一：移动机器人、工业设备运动控制、工业设备运动控制-非实时数据传输、工业设备运动控制-工业以太网集成、工业控制器间通讯、移动控制台、海量无线传感器网络数据、远程访问和维护、增强现实、过程自动化-闭环控制、过程自动化-过程监控、过程自动化-工厂资产管理、工厂车间连接管理、工厂制造进货物流管理、工厂车队管理、生产流水线管理、工业现场设备的即插即用、工厂私网和公网的交互、通信监控、通讯故障诊断和错误分析等。

在本实施例中，所述工业应用服务使能客户端320用于发送工业应用使能服务请求以及接收工业应用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令。

在本实施例中，所述工业应用服务使能客户端320的功能包括但不限于以下之一：注册工业应用服务使能客户端、从工业应用服务使能服务器接收工业应用消息并根据服务标识发送给特定工业应用客户端、支持单播、支持组播、从工业应用服务使能服务器接收网络监控报告、向从工业应用服务使能服务器提供应用层位置信息、从工业应用服务使能服务器接收5G系统的配置信息、支持群组管理。

在本实施例中，所述通用服务使能客户端330用于发送5G垂直行业通用服务请求以及接收通用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令。

在上述实施例中，所述特定工业应用客户端310可以通过接口访问所述工业应用服务使能客户端320。所述工业应用服务使能客户端320也可以通过接口访问所述通用服务使能客户端330。

本发明实施例还提供了一种工业应用服务系统。图4为该系统的部署架构框图。在本实施例中，该工业应用服务系统包括但不限于以下之一：5G工业应用服务器、5G移动通信网络系统、5G工业设备客户端。

在本实施例中，所述5G工业应用服务器包括但不限于以下之一：特定工业应用服务器、工业应用服务使能服务器以及通用服务使能服务器。

其中，所述5G工业设备客户端包括但不限于以下之一：特定工业应用客户端、工业应用服务使能客户端以及通用服务使能客户端。所述特定工业应用客户端、特定工业应用服务器构成5G工业应用层；所述工业应用服务使能客户端、工业应用服务使能服务器构成工业应用服务使能层；所述通用服务使能客户端、通用服务使能服务器构成通用服务使能层。

在本实施例中，所述通用服务使能服务器包括但不限于以下之一：位置管理服务器、群组管理服务器、配置管理服务器、标识管理服务器、安全管理服务器、网络资源管理服务器。

其中，所述位置管理服务器用于接收和存储用户位置信息，并向工业应用服务使能服务器提供工业用户位置信息。所述位置管理服务器还可以获取移动通信网络提供的位置信息。

其中，所述群组管理服务器用于实现群组管理功能，并向工业应用服务使能服务器提供群组信息。

其中，所述配置管理服务器用于实现对设备的配置功能，并向工业应用服务使能服务器提供设备配置信息。

其中，所述标识管理服务器用于验证工业应用用户信息。

其中，所述安全管理服务器用于实现数据和信令的机密性和完整性。所述安全管理服务器存储并向安全管理客户端、群组管理服务器和工业应用服务使能服务器提供安全相关信息(例如加密密钥)。

其中，所述网络资源管理服务器为工业应用提供5G系统网络资源管理功能。

在本实施例中，所述特定工业应用客户端1和特定工业应用客户端2之间通过接口相互通信。所述工业应用服务使能客户端1和工业应用服务使能客户端2之间通过接口相互通信。所述通用服务使能客户端1和通用服务使能客户端2之间通过接口相互通信。

在本实施例中，所述通用服务使能客户端包括但不限于以下之一：位置管理客户端、群组管理客客户端、配置管理客户端、标识管理客户端、安全管理客户端和网络资源管理客户端。

其中，所述位置管理客户端提供位置管理终端侧功能，并与位置管理服务器交互。所述位置管理客户端1和位置管理客户端2之间通过接口相互通信。

其中，所述群组管理客户端提供群组管理终端侧功能。所述群组管理客户端与群组管理服务器交互。所述群组管理客户端1和群组管理客户端2之间通过接口相互通信。

其中，所述配置管理客户端提供设备配置终端侧功能。所述配置管理客户端与配置管理服务器交互，并提供和接收配置数据。所述配置管理客户端1和配置管理客户端2之间通过接口相互通信。

其中，所述标识管理客户端提供终端侧用户标识相关信息。所述标识管理客户端与标识管理服务器交互。所述标识管理客户端1和标识管理客户端2之间通过接口相互通信。

其中，所述安全管理客户端提供终端侧数据和信令的安全服务。所述安全管理客户端与安全管理服务器交互。所述安全管理客户端1和安全管理客户端2之间通过接口相互通信。

其中，所述网络资源管理客户端用于提供5G系统网络资源管理终端侧功能。所述网络资源管理客户端与网络资源管理服务器进行交互。所述网络资源管理客户端1和网络资源客户端2之间通过接口相互通信。

针对本发明实施例的移动控制台工业应用场景，所述5G工业设备客户端1可以部署或安装于移动控制台装置；所述5G工业设备客户端2可以部署或安装于受移动控制台控制的装置，包括但不限于以下之一：工业设备、工业用户终端、工业传感器、移动机器人、工业机器人、工业机床等；所述受移动控制台控制的装置通过所述移动控制台装置经所述5G系统向所述5G工业应用服务器获取服务。

针对本发明实施例的移动机器人工业应用场景，所述5G工业设备客户端1可以部署或安装于工业网关装置；所述5G工业设备客户端2可以部署或安装于移动机器人装置；所述移动机器人装置通过所述工业网关装置经所述5G系统向所述5G工业应用服务器获取服务。

针对本发明实施例的增强现实工业应用场景，所述5G工业设备客户端1可以部署或安装于工业边缘计算节点装置；所述5G工业设备客户端2可以部署或安装于增强现实工业设备装置；所述增强现实工业设备装置通过所述工业边缘计算节点经所述5G系统向所述5G工业应用服务器获取服务。

针对本发明实施例的工业设备运动控制工业应用场景，所述5G工业设备客户端1可以部署或安装于工业控制器装置；所述5G工业设备客户端2可以部署或安装于工业机床装置；所述工业机床装置通过所述工业控制器经所述5G系统向所述5G工业应用服务器获取服务。

需要说明的是，上述各个客户端或服务器是可以通过软件或硬件或它们的结合来实现的。上述客户端或服务器可位于同一处理器中，或者以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明实施例还提供了一种工业应用服务处理方法，如图5所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤S502，工业设备客户端通过5G通信系统发送工业应用服务请求至工业应用服务器，所述工业应用服务请求中包括支持工业应用的业务交互信息；

步骤S504，所述工业应用服务器通过所述5G通信系统接收所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求回复工业应用服务请求响应；

步骤S506，工业设备客户端通过5G通信系统接收所述工业应用服务请求响应，所述工业应用服务请求响应包括对所述工业应用服务请求的响应信息。

在上述实施例中，工业应用服务器可以为5G工业应用服务器，工业设备客户端可以为5G工业设备客户端。5G工业应用服务器包括但不限于以下之一：特定工业应用服务器、工业应用服务使能服务器以及通用服务使能服务器。

下面将结合具体的应用场景对本发明的方法实施例进行详细的描述。

本发明实施例还提供了一种工业业务处理方法。本实施例方法所运行的网络架构可以参考前文的系统。图6是根据本发明实施例的5G工业业务处理流程图。如图6所示，该流程包括如下步骤：

步骤1，工业设备已经在5G移动通信网络系统中完成注册后，5G工业设备客户端向工业应用服务使能服务器发起注册请求。注册请求中包含设备标识信息。

步骤2，工业应用服务使能服务器分析设备标识信息是否合法，如果合法则向5G工业设备客户端发送注册请求成功的响应。

步骤3，5G工业设备客户端发起数据签约请求。签约请求中包含设备标识信息，位置域信息。

步骤4，工业应用服务使能服务器发送签约请求响应。

步骤5，工业应用服务使能服务器将设备标识信息和位置域信息进行绑定。

在本实施例中，5G工业设备客户端可以发起通用服务请求。系统执行如下通用服务处理流程：

步骤6.a.1，5G工业设备客户端向通用服务使能服务器发起通用服务请求；

步骤6.a.2，通用服务使能服务器处理服务请求，如建立组播组；

步骤6.a.3，通用服务使能服务器向5G工业设备客户端发送通用服务请求响应。

在本实施例中，5G工业设备客户端可以发起工业应用服务请求，系统执行如下工业应用服务处理流程：

步骤6.b.1，5G工业设备客户端向工业应用服务使能服务器发起工业应用服务请求；

步骤6.b.2，工业应用服务使能服务器处理服务请求；

步骤6.b.3，工业应用服务使能服务器向5G工业设备客户端发送工业应用服务请求响应。

在本实施例中，特定工业应用服务器可以发起控制指令，系统执行如下工业应用服务控制流程：

步骤6.c.1，特定工业应用服务器向工业应用服务使能服务器发起针对目标位置域设备的控制指令；

步骤6.c.2，工业应用服务使能服务器选择接收指令的设备；

步骤6.c.3，工业应用服务使能服务器向设备发送控制指令。

步骤7，5G工业设备客户端发起注销请求。

步骤8，工业应用服务使能服务器接收到注销请求后向5G工业设备客户端发送注销请求响应。

为进一步说明针对不同业务场景下的业务处理方法，本发明实施例给出工业设备发起网络监控请求、工业设备建立组播组请求、工业应用层向工业设备组发送消息三种情况下的业务处理方法。

图7是工业设备发起网络监控请求的业务处理流程，如图7所示，包括如下步骤：

步骤S701：工业设备或工业用户终端中的工业应用服务使能客户端发起网络监控信息(如网络拥塞，网络负载情况)签约请求。

步骤S702：工业应用服务使能服务端收到网络监控信息签约请求后，验证该请求是否合法，如果请求合法，工业应用服务使能服务端将工业设备或工业用户终端相关的签约信息进行存储。

步骤S703：工业应用服务使能服务端将网络监控信息签约请求的处理结果返回给工业应用服务使能客户端。

步骤S704：当网络状况(如网络拥塞，网络负载情况)发送变化时，工业应用服务使能服务端将网络监控信息发送给工业应用服务使能客户端。

图8是工业设备中的群组管理客户端发起群组管理的业务处理流程。如图8所示，主要包括如下步骤：

步骤S801：群组管理客户端发起创建群组请求。

步骤S802：群组管理服务端收到创建群组请求后，创建群组并存储相关群组信息。

步骤S803：群组管理服务端将相关群组信息返回给群组管理客户端。

其中，在本实施例中，上述群组信息包括群组标识号。

步骤S804：如果要建立的群组内包含其他组员，群组管理服务端将相关群组信息告知其他组员。

图9是特定工业应用服务器发起的信息下发处理流程。如图9所示，主要包括如下步骤：

步骤S901：特定工业应用服务器向工业应用服务使能服务器发起针对特定群组设备的控制指令。

其中，在上述控制指令可包含群组标识。

步骤S902：工业应用服务使能服务器收到针对特定群组设备的控制指令后，将控制指令发送给工业应用服务使能客户端。

步骤S903：工业应用服务使能客户端收到控制指令后，将信息提供给特定工业应用客户端。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种工业应用服务系统，其特征在于，包括：工业设备客户端、5G通信系统和工业应用服务器，其中

所述工业设备客户端，用于向所述工业应用服务器发起工业应用服务请求，以及接收来自所述工业应用服务器的工业应用服务响应或工业应用服务控制指令；

所述工业应用服务器，用于接收来自所述工业设备客户端的所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求向所述工业设备客户端提供工业应用服务，或者向所述工业设备客户端发送控制指令；

所述5G通信系统，用于承载所述工业设备客户端与所述工业应用服务器之间的通信，并提供相应的通信服务能力。

2.根据权利要求1所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业应用服务器至少包括以下之一：特定工业应用服务器、工业应用服务使能服务器和通用服务使能服务器；其中

所述特定工业应用服务器，用于提供服务器侧的工业应用服务，还用于通过所述工业应用服务使能服务器访问所述5G通信系统，并获得所述5G通信系统的服务和能力支持；

所述工业应用服务使能服务器，用于提供服务器侧的工厂应用层支持，以支持所述特定工业应用服务器；

所述通用服务使能服务器，用于处理5G垂直行业的通用服务请求，支持所述工业应用服务使能服务器。

3.根据权利要求2所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业应用服务至少包括以下之一：移动机器人、工业设备运动控制、工业设备运动控制-非实时数据传输、工业设备运动控制-工业以太网集成、工业控制器间通信、移动控制台、海量无线传感器网络数据、远程访问和维护、增强现实、过程自动化-闭环控制、过程自动化-过程监控、过程自动化-工厂资产管理、工厂车间连接管理、工厂制造进货物流管理、工厂车队管理、生产流水线管理、工业现场设备的即插即用、工厂私网和公网的交互、通信监控、通讯故障诊断和错误分析。

4.根据权利要求2所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业应用服务使能服务器的功能包括以下至少之一：与所述5G通信系统通信、所述5G通信系统的单播资源管理、所述5G通信系统的组播资源管理、工业应用服务质量QoS自适应、接收来自所述5G通信系统的对于无线网络和核心网络的网络情况监控报告和事件、特定工业应用监控、支持工业设备或工业用户终端的注册、工业设备或工业用户终端的应用层位置管理、为工业设备或工业用户终端提供服务标识、为工业设备或工业用户终端提供所述5G通信系统的配置信息、为工业设备或工业用户终端提供网络监控报告、将工业应用服务需求与所述5G通信系统通信、维护工业应用用户标识和工业设备标识或工业用户终端标识之间的映射、提供工业应用服务发现、支持工业应用连续性服务、支持工业应用资源适配、支持工业应用网络切片、支持跨工厂私网和公网的网络切片协同、支持所述5G通信系统和时间敏感网络TSN的时钟同步信息管理和配置、监控所述5G通信系统作为TSN网桥、为工厂私网NPN提供自动化配置、集成5G局域网5G-LAN和TSN的群组管理。

5.根据权利要求2所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述通用服务使能服务器包括以下至少之一：位置管理服务器、群组管理服务器、配置管理服务器、标识管理服务器、安全管理服务器、网络资源管理服务器；其中

所述位置管理服务器，用于接收和存储工业用户位置信息，并向所述工业应用服务使能服务器提供所述工业用户位置信息，还用于获取所述5G通信系统提供的位置信息；

所述群组管理服务器，用于实现群组管理功能，并向所述工业应用服务使能服务器提供群组信息；

所述配置管理服务器，用于实现对工业设备的配置功能，并向所述工业应用服务使能服务器提供工业设备配置信息；

所述标识管理服务器，用于验证工业应用用户信息；

所述安全管理服务器，用于实现数据和信令的机密性和完整性，存储并向安全管理客户端、群组管理服务器和工业应用服务使能服务器提供安全相关信息；

所述网络资源管理服务器，用于为工业应用提供所述5G通信系统的网络资源管理功能。

6.根据权利要求1所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业设备客户端至少包括以下之一：特定工业应用客户端、工业应用服务使能客户端以及通用服务使能客户端；其中

所述特定工业应用客户端，用于提供工业应用的终端侧服务；

所述工业应用服务使能客户端，用于向所述工业应用服务使能服务器发送工业应用使能服务请求，以及接收所述工业应用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令；

所述通用服务使能客户端，用于发送5G垂直行业通用服务请求以及接收所述通用服务使能服务器发来的服务响应或者控制指令。

7.根据权利要求6所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业应用服务使能客户端的功能包括至少以下之一：注册工业应用服务使能客户端、从工业应用服务使能服务器接收工业应用消息并根据服务标识发送给特定工业应用客户端、支持单播、支持组播、从工业应用服务使能服务器接收网络监控报告、向从工业应用服务使能服务器提供应用层位置信息、从工业应用服务使能服务器接收5G通信系统的配置信息、支持群组管理。

8.根据权利要求6所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述特定工业应用客户端与所述工业应用服务使能客户端之间通过接口进行通信，所述工业应用服务使能客户端与所述通用服务使能客户端通信之间通过接口进行通信。

9.根据权利要求1所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业设备客户端为多个，第一工业设备客户端作为中继，第二工业设备客户端通过第一工业设备客户端访问所述工业应用服务器。

10.根据权利要求6或9所述的工业应用服务系统，其特征在于，第一特定工业应用客户端和第二特定工业应用客户端之间通过接口进行通信，第一工业应用服务使能客户端和第二工业应用服务使能客户端之间通过接口进行通信，第一通用服务使能客户端和第二通用服务使能客户端之间通过接口进行通信。

11.根据权利要求6所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述通用服务使能客户端包括至少以下之一：位置管理客户端、群组管理客客户端、配置管理客户端、标识管理客户端、安全管理客户端和网络资源管理客户端；

所述位置管理客户端，用于提供位置管理终端侧功能，并与位置管理服务器交互；

所述群组管理客户端，用于提供群组管理终端侧功能，所述群组管理客户端与所述群组管理服务器交互；

所述配置管理客户端，用于提供设备配置终端侧功能，所述配置管理客户端与配置管理服务器交互，并提供和接收配置数据；

所述标识管理客户端，用于提供终端侧用户标识相关信息，所述标识管理客户端与标识管理服务器交互；

所述安全管理客户端，用于提供终端侧数据和信令的安全服务，所述安全管理客户端与安全管理服务器交互；

所述网络资源管理客户端，用于提供5G通信系统的网络资源管理终端侧功能，所述网络资源管理客户端与网络资源管理服务器进行交互。

12.根据权利要求11所述的工业应用服务系统，其特征在于，

所述第一位置管理客户端和第二位置管理客户端之间通过接口相互通信；

所述第一群组管理客户端和第二群组管理客户端之间通过接口相互通信；

所述第一配置管理客户端和第二配置管理客户端之间通过接口相互通信；

所述第一标识管理客户端和第二标识管理客户端之间通过接口相互通信；

所述第一安全管理客户端和第二安全管理客户端之间通过接口相互通信；

所述第一网络资源管理客户端和第二网络资源客户端之间通过接口相互通信。

13.根据权利要求1至13任一项所述的工业应用服务系统，其特征在于，所述工业设备客户端为5G工业设备客户端，所述工业应用服务器为5G工业应用服务器。

14.一种工业应用服务处理方法，其特征在于，包括：

工业设备客户端通过5G通信系统发送工业应用服务请求至工业应用服务器，所述工业应用服务请求中包括支持工业应用的业务交互信息；

所述工业应用服务器通过所述5G通信系统接收所述工业应用服务请求，并根据所述工业应用服务请求回复工业应用服务请求响应；

工业设备客户端通过5G通信系统接收所述工业应用服务请求响应，所述工业应用服务请求响应包括对所述工业应用服务请求的响应信息。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，工业设备客户端通过5G通信系统发送工业应用服务请求至工业应用服务器之前，还包括：

所述工业设备客户端向所述工业应用服务器发送注册和签约请求。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述工业应用服务器至少包括以下之一：特定工业应用服务器、工业应用服务使能服务器和通用服务使能服务器；所述方法还包括：

所述工业应用服务使能服务器接收所述注册和签约请求，并判断所述工业设备客户端能否允许注册和签约；

当所述工业设备客户端允许注册和签约时，对设备位置和设备信息进行绑定，并将注册和签约成功的消息回复给所述工业设备客户端；或者，当所述工业设备客户端不允许注册和签约时，将注册和签约失败的消息回复给所述工业设备客户端。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

所述工业设备客户端在注册和签约成功后，向通用服务使能服务器发起通用服务请求；

所述通用服务使能服务器接收到所述通用服务请求后，执行服务并存储相关信息。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述通用服务请求至少包括以下之一：建立组播请求、位置报告配置请求。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

所述工业设备客户端在注册和签约成功后，发起与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求；

所述工业应用服务使能服务器接收到与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求后，执行服务并存储相关信息。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述与5G通信系统服务关联的特定工业应用服务请求至少包括以下之一：5G通信系统的单播资源管理、5G通信系统的组播资源管理、工业应用服务质量QoS自适应、接收来自5G通信系统的对于无线网络和核心网络的网络情况监控报告和事件、特定工业应用监控、支持工业设备或工业用户终端的注册、工业设备或工业用户终端的应用层位置管理、为工业设备或工业用户终端提供服务标识、为工业设备或工业用户终端提供5G通信系统的配置信息、为工业设备或工业用户终端提供网络监控报告、将工业应用服务需求与5G通信系统通信、维护工业应用用户标识和工业设备标识或工业用户终端标识之间的映射、提供工业应用服务发现、支持工业应用连续性服务、支持工业应用资源适配、支持工业应用网络切片、支持跨工厂私网和公网的网络切片协同、支持5G通信系统和时间敏感网络TSN的时钟同步信息管理和配置、监控5G通信系统作为TSN网桥、为工厂私网NPN提供自动化配置、集成5G局域网5G-LAN和TSN的群组管理。

21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：

所述工业应用服务使能服务器将其所能提供的服务信息通知所述工业设备客户端；

所述工业设备客户端存储相关服务信息后，向所述工业应用服务使能服务器回复响应信息。

22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述工业设备客户端注册和签约成功后，还包括：

特定工业应用服务器通过工业应用服务使能服务器发送针对目标位置域的特定工业应用客户端的控制指令；

所述工业应用服务使能服务器接收所述特定工业应用服务器发送的针对目标位置域的特定工业应用客户端的控制指令；

所述工业应用服务使能服务器确定需要接收控制指令的特定工业应用客户端，并将所述控制指令发给确定出的特定工业应用客户端。

23.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述注册和签约请求中包括工业设备标识信息。

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