5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（八）

摘要：工业物联网(IIoT)具有特殊的通信需求，包括高可靠性、低延迟、灵活性和安全性。5G移动技术本能地提供了这些功能，使其成为支持工业物联网(IIoT)场景的成功候选。本文的目的是基于这两个领域的初始需求和承诺，识别当前与5G工业物联网相关的研究挑战和解决方案。本文的研究方法遵循以下步骤:调查研究现状，比较结果以确定进一步的挑战，并为每个研究领域的经验教训作出结论。这些领域包括IIoT应用及其需求;移动云端;后端性能调优;网络虚拟化;还有安全，IIoT的区块链，5G的人工智能支持，以及私有园区网络。除了调查当前的挑战和解决方案外，本文还旨在对这些领域(与5g支持的IIoT相关)进行有意义的比较，从而得出当前研究的不足之处。

接上文：5G对工业物联网(IIoT)应用的支持——移动云端、区块链及人工智能（七）

4.6 确定了研究空白

讨论的文章提供了许多不同的用例，以及实现这些用例的建议体系结构，但其中很多并没有真实世界的演示。如果能看到更多的用例实现，向工业用户展示未来5G对工业4.0的支持，那就更好一些。

其他没有深入考虑的重要方面是安全性，因为对于许多用例，特别是在制造业中，安全性是最重要的。

5 5G和云边

云边计算和MEC是扩展传统云计算的新概念，它们将计算资源部署到离客户和终端设备更近的地方。图5显示了OpenFog参考体系结构的高层视图。这种方法与电信网络紧密结合，支持未来的5G应用和网络服务，如新工业4.0用例、触觉网络、智能城市或远程驾驶。云边资源在延迟方面为用户提供了接近用户的执行环境(例如，在移动基站中)。通过这些方法，一方面，客户的设备可以将计算任务转移到这个云边环境，而不是消耗本地资源。另一方面，导致延迟的关键功能也可以从中心云迁移到云边，支持各种预想服务所需的关键机间通信。

图5 OpenFog参考架构:n层云部署

最近的几篇文章介绍了云边计算的用例可能性、基本关键支持技术和各种编配选项。OpenFog协会和ETSI正在进行标准化活动，这两个组织都开发了各自的MEC参考体系结构。

在本节中，我们将展示那些从云边计算概念中获益最多的5G用例，并总结相关的研究工作。在第5节的最后，我们提供了所介绍的应用程序和它们对5G网络的要求的比较。

5.1 云边的数据/视频分析

在参考文献49中，作者指出大规模的视频分析可能是云边的“杀手级应用”。作者提出了一种名为Rocket的视频分析系统，该系统可以实时操作，而且资源成本低。虽然他们的系统是为通用目的设计的，但是最初的应用程序主要关注流量规划。Rocket试图估计视频查询的资源精度，并优化视频管道。资源管理器通过对查询管道的地理分布执行器提供对所有资源(CPU、GPU、网络等)的访问。为了进一步降低系统的资源需求，作者开发了附加的应用级技术，如智能帧选择和智能反馈选择。

参考文献50的作者提供了一个高度动态的系统，即一个基于可伸缩架构的模块化系统，该架构依赖于轻量级虚拟化技术。提出的体系结构由三个主要层组成:感知层(云边设备)、中介层(网关)和企业层(云)。该架构通过一个典型的智能家居场景进行了验证，在该场景中，不同的物联网终端设备通过网关(GW)与云进行通信，充当中介，在本地缓存数据并减轻边缘设备的资源使用。

Firework通过虚拟共享数据视图和服务组合为万物互联(IoE)应用程序提供分布式数据处理和共享。Firework收集和连接来自多个利益相关方和数据所有者的数据和预定义功能，并将其连接到一个虚拟共享数据集，同时保护数据隐私。这种新的框架可以将应用程序分割成“子服务”，使用户能够订阅中间数据，并利用现有的“子服务”创建新的应用程序。此外，它还为服务提供者和最终用户提供了易于使用的编程接口。参考文献51的实验结果演示了与以云为中心的解决方案相比，Firework如何降低视频分析应用程序的响应延迟和网络带宽成本。

（待续）

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我是您身边的区块链研究员，如果您有志于区块链或者交易技术的学习，欢迎和我交流。微信：chanhai13。更多文章请添加微信公众号：链学园。原文名称： 5G support for Industrial IoT Applications— Challenges, Solutions, and Research gaps

作者：Pal Varga, Jozsef Peto

原创翻译：区块链研究员（区块链Robin）

英文源自Budapest University，译文有编辑及删减，如有侵权，请联系译者删除。

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编译者/作者：区块链研究员

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