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5G定制网赋能水果全产业链解决方案——以成都某县打造水果产业链为案例.pdf
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1、1引言党的二十大报告明确提出“全面推进乡村振兴。加快建设农业强国,扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴。统筹乡村基础设施和公共服务布局,建设宜居宜业和美乡村1。”国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见要求“持续加强乡村基础设施建设。深入实施数字乡村发展行动,推动数字化应用场景研发推广。加快农业农村大数据应用,推进智慧农业发展2。”四川省委坚持以信息化引领驱动现代化,对构筑数字经济发展高地、加快建设数字乡村作出系统安排3。成都市委市政府全面落实党中央和省委决策部署,大力探索实施数字赋能、数字强基、数字惠民三大工程,推动“智慧蓉城”建设向乡村延伸,促进农业强、农村美、农民富
2、4。乡村振兴,关键是产业振兴。产业振兴必然需要借助数字科技进行赋能,利用5G、大数据、物联网、人工智能等技术手段,实现数字技术与农业产业深度融合,加强农村数字基础设施建设,推动农业产业数字化转型,提升农业生产效率和质量,提高农业投入产出效益5。目前,农业产业数字化普遍不足,产业链系统复杂多样且缺乏统一监管,产业数据分散且未形成互联互通,导致农业产业发展滞后、效率低下、投收比不高。因此,数字化、智能化是趋势,推进构建新型现代化产业体系和打造一体化数字大脑,打通从田间到餐桌各个环节的数据采集、共享及服务,为农业产业智慧化应用提供决策服务6。5G定制网作为基建重要的一环,为全产业链互联互通提供专网服
3、务,文中将主要围绕端到端5G定制网解决方案开展分析讨论7。2某县水果产业现状&需求分析及数字化、智慧化转型需求2.1现状&需求分析经研究发现,某县水果产业面临的痛点主要有以下几个方面:管理粗放,手段传统。种植、加工、贮藏、运输到交易全过程管理手段传统,导致生产效率不高。渠道少,易滞销。销售方式和渠道单一,水果滞销时有发生。品质无保障,消费难信任。全过程缺乏透明监管机制,水果无源可溯,如糖度、鲜度等质量指标一无所知,难以取得消费者信任。品牌化程度低,品牌附加值低。缺乏品牌意识及品牌包装,未形成产研结合良性循环发展模式,导致品牌化程度不高、无品牌附加值。综合分析以上问题,究其原因是当地网络化、数字
4、化、智慧化程度不足,急需从传统模式向数字化、智慧化转型,以实现水果产业高质量发展。通过精准把脉、科学施策,提出相应的对策建议:打造水果数字化示范园区,推广智慧园区“5G+智慧应用”,通过5G定制网平台助力园区可持续发展;整合全产业链数据,实现全数据运营服务,形成数据采集、分析、共享、决策一体化服务体系;构建集网上交易、社会服务、质量溯源等服务功能为一体的智慧交易服务系统;探索制定全生产流程、产品品质等统一标准体系,打造品牌硬实力。目前当地通信与信息化基础设施存在严重不足,阻碍了水果产业数字化、智慧化转型进程,也限制了水果产业收稿日期:2023年7月31日;修回日期:2023年10月30日5G定
5、制网赋能水果全产业链解决方案以成都某县打造水果产业链为案例罗凤娅四川通信科研规划设计有限责任公司,四川成都610041摘要:针对某县水果产业上下游链条,涉及种植、加工、贮藏、运输到交易以及研发、溯源、监管等八个环节,通过分析水果产业现状及痛点,提出数字化、智慧化转型需求。围绕5G定制网研究了水果产业八个环节对5G定制网的性能指标要求,提出了5G定制网赋能水果产业全产业链的综合解决方案,包括端到端的网络设计方案、切片方案及智能节电管理方案。为打通全产业链提供5G定制服务,打造可看、可维、可控的数字化、智慧化的水果产业链。关键词:水果产业;5G定制网;全产业链;智慧化中图分类号:TN929.538
6、文献标识码:A文章编号:1672-0164(2023)06-0070-0570C o m m u n i c a t i o n&I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y N o.6.2 0 2 3通信与信息技术 2 0 2 3 年第6 期(总第2 6 6 期)5 G 定制网赋能水果全产业链解决方案以成都某县打造水果产业链为案例罗凤娅四川通信科研规划设计有限责任公司,四川成都6 1 0 0 4 1摘 要:针对某县水果产业上下游链条,涉及种植、加工、贮藏、运输到交易以及研发、溯源、监管等八个环节,通过分析水果产业现状及痛点,提出数字化、智慧化转型需求。围
7、绕5 G 定制网研究了水果产业八个环节对5 G 定制网的性能指标要求,提出了5 G 定制网赋能水果产业全产业链的综合解决方案,包括端到端的网络设计方案、切片方案及智能节电管理方案。为打通全产业链提供5 G 定制服务,打造可看、可维、可控的数字化、智慧化的水果产业链。关键词:水果产业;5 G 定制网;全产业链;智慧化中图分类号:T N 9 2 9.5 3 8文献标识码:A文章编号:1 6 7 2-0 1 6 4(2 0 2 3)0 6-0 0 7 0-0 51 引言党的二十大报告明确提出“全面推进乡村振兴。加快建设农业强国,扎实推动乡村产业、人才、文化、生态、组织振兴。统筹乡村基础设施和公共服务
8、布局,建设宜居宜业和美乡村川。”国务院关于做好2 0 2 3 年全面推进乡村振兴重点工作的意见要求“持续加强乡村基础设施建设。深入实施数字乡村发展行动,推动数字化应用场景研发推广。加快农业农村大数据应用,推进智慧农业发展2。”四川省委坚持以信息化引领驱动现代化,对构筑数字经济发展高地、加快建设数字乡村作出系统安排9。成都市委市政府全面落实党中央和省委决策部署,大力探索实施数字赋能、数字强基、数字惠民三大工程,推动“智慧蓉城”建设向乡村延伸,促进农业强、农村美、农民富。乡村振兴,关键是产业振兴。产业振兴必然需要借助数字科技进行赋能,利用5 G、大数据、物联网、人工智能等技术手段,实现数字技术与农
9、业产业深度融合,加强农村数字基础设施建设,推动农业产业数字化转型,提升农业生产效率和质量,提高农业投入产出效益。目前,农业产业数字化普遍不足,产业链系统复杂多样且缺乏统一监管,产业数据分散且未形成互联互通,导致农业产业发展滞后、效率低下、投收比不高。因此,数字化、智能化是趋势,推进构建新型现代化产业体系和打造一体化数字大脑,打通从田间到餐桌各个环节的数据采集、共享及服务,为农业产业智慧化应用提供决策服务0。5 G 定制网作为基建重要的一环,为全产业链互联互通提供专网服务,文中将主要围绕端到端5 G 定制网解决方案开展分析讨论。2 某县水果产业现状&需求分析及数字化、智慧化转型需求2.1 现状&
10、需求分析经研究发现,某县水果产业面临的痛点主要有以下几个方面:管理粗放,手段传统。种植、加工、贮藏、运输到交易全过程管理手段传统,导致生产效率不高。渠道少,易滞销。销售方式和渠道单一,水果滞销时有发生。品质无保障,消费难信任。全过程缺乏透明监管机制,水果无源可溯,如糖度、鲜度等质量指标一无所知,难以取得消费者信任。品牌化程度低,品牌附加值低。缺乏品牌意识及品牌包装,未形成产研结合良性循环发展模式,导致品牌化程度不高、无品牌附加值。综合分析以上问题,究其原因是当地网络化、数字化、智慧化程度不足,急需从传统模式向数字化、智慧化转型,以实现水果产业高质量发展。通过精准把脉、科学施策,提出相应的对策建
11、议:打造水果数字化示范园区,推广智慧园区“5 G+智慧应用”,通过5 G 定制网平台助力园区可持续发展;整合全产业链数据,实现全数据运营服务,形成数据采集、分析、共享、决策一体化服务体系;构建集网上交易、社会服务、质量溯源等服务功能为一体的智慧交易服务系统;探索制定全生产流程、产品品质等统一标准体系,打造品牌硬实力。目前当地通信与信息化基础设施存在严重不足,阻碍了水果产业数字化、智慧化转型进程,也限制了水果产业收稿日期:2 0 2 3 年7 月3 1 日;修回日期:2 0 2 3 年1 0 月3 0 日7 0高质量快速发展8。该县5G基站共建成572个,建设在乡镇区域的不足30%,面向行业定制
12、的5G建设仍存在缺失。感知源共建成339个,面向行业需求的感知源建设仍然不足。要推进水果产业转型,首要任务是加强数字化基础设施建设,主要是5G定制网、物联网等基础服务9。2.2数字化、智慧化转型需求2.2.1构建新型现代水果产业体系构建新型现代水果产业体系本质上,数字产业是通过收集数据来改善决策,提供创新服务并加强产业链上各利益相关者之间的交流10。以智慧应用为主导,立足于科学技术高起点,面向全产业链条(产品、服务、数据),覆盖果品全生命周期(种植、运输、交易等)。全产业链通过流通产品(提供给需求方)提供服务(社会化服务、消费体验),产生大量过程数据(收集、共享与决策),通过数据智能分析挖掘数
13、据价值,实现数字化转型(产业数字化)和产业新动能(数字产业化)。依托5G、大数据、AI等关键技术,构建以大数据+AI智能服务为核心的新型现代水果产业体系,以满足业务数字化、智能化需求。通过数据挖掘、数据分析、数据建模以及数据共享、数据交易,从田间到餐桌各个环节,完成自下而上的数据汇聚及自上而下的数据赋能,形成以政府为主导,集企业/电商、农户/集体/园主、科研单位全产业链的数据流通,服务于数字产业发展,如图1所示。2.2.2形成数字水果产业智慧大脑形成数字水果产业智慧大脑通过智能监控、数据采集、远程传输、智能分析和自动控制,实现水果产业种植、加工、销售及流通等全环节和全链条的数字化,形成广泛互联
14、、智能互动、灵活柔性、安全可控的数字架构。用数字化技术,对所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化表达、设计、控制、管理的智慧产业。从“汗水农业”到“智慧农业”,从“靠天靠地靠简单劳动投入”的落后生产模式转变为“可感知、可控制、可预测”的智能化生产模式,构建数字基座、数字生产、数字决策、数字服务的数字水果产业智慧大脑:以数字应用为引领的服务形成水果产业绿色发展“血液”;以数字平台为依托的决策形成数字水果产业“大脑”、产业发展“超脑”;以数字资源为核心的生产形成产业发展“心脏”;以数字设施为基础的基座形成产业发展“触角”,如图2所示。35G定制网打通全产业链综合解决方案网络的本质在于互联,信息的价
15、值在于互通,通信基础设施则是实现数据互联互通,夯实数字经济发展的重要基石。在新型现代水果产业体系和数字水果产业智慧大脑建设过程中,5G定制网为数据收集、汇聚及共享提供定制化服务。3.1场景化分析为满足水果从田间到餐桌一站式全过程网络化、数字图2数字水果产业智慧大脑总体框架图序号12345678环节种植加工贮藏运输交易研发溯源监管场景种植基地加工车间冷链仓储物流运输电商平台实验区域标识解析可视化监管应用无人机巡检、无人机自动喷洒行为识别、灾害监测果蔬一体化自动生产线无人自动导向搬运行为识别、质量检测无人自动导向搬运行为识别、实时监测车载定位车载摄像头移动交易终端数据采集远程运维、远程指导及培训P
16、DA终端扫码可视化大屏5G智能终端无人机摄像头自动分拣终端AGV小车摄像头AGV小车摄像头导航终端摄像头移动交易终端数据采集终端5G VR/ARPDA扫码终端智慧大屏传输速率(Mbps)5200210010100105021001050210011021001100110505001105100时延(ms)2050205020502050205020502050501002050201005010020505010050100是否2B专用基站是是是是是是是否否否是是是是是否2B专用切片是是是是是是是否否否是是是是表1水果产业应用场景化分析解决方案5G定制网赋能水果全产业链解决方案图1新型现代水
17、果产业体系纵横交织图71解决方案5 G 定制网赋能水果全产业链解决方案高质量快速发展8。该县5 G 基站共建成5 7 2 个,建设在乡镇区域的不足3 0 面向行业定制的5 G 建设仍存在缺失。感知源共建成3 3 9 个,面向行业需求的感知源建设仍然不足。要推进水果产业转型,首要任务是加强数字化基础设施建设,主要是5 G 定制网、物联网等基础服务。2.2 数字化、智慧化转型需求数据中台数学生聚延数区名址大能理+刘智银服卷军健取属文基变器事统2.2.1 构建新型现代水果产业体系本质上,数字产业是通过收集数据来改善决策,提供创新服务并加强产业链上各利益相关者之间的交流1 0。以智慧应用为主导,立足于
18、科学技术高起点,面向全产业链条(产品、服务、数据),覆盖果品全生命周期(种植、运输、交易等)。全产业链通过流通产品(提供给需求方)提供服务(社会化服务、消费体验),产生大量过程数据(收集、共享与决策),通过数据智能分析挖掘数据价值,实现数字化转型(产业数字化)和产业新动能(数字产业化)。依托5 G、大数据、A I 等关键技术,构建以大数据+A I智能服务为核心的新型现代水果产业体系,以满足业务数字化、智能化需求。通过数据挖掘、数据分析、数据建模以及数据共享、数据交易,从田间到餐桌各个环节,完成自下而上的数据汇聚及自上而下的数据赋能,形成以政府为主导,集企业/电商、农户/集体/园主、科研单位全产
19、业链的数据流通,服务于数字产业发展,如图1 所示。2.2.2 形成数字水果产业智慧大脑通过智能监控、数据采集、远程传输、智能分析和自动控制,实现水果产业种植、加工、销售及流通等全环节和全链条的数字化,形成广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的数字架构。用数字化技术,对所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化表达、设计、控制、管理的智慧产业。从“汗水农业”到“智慧农业”,从“靠天靠地靠简单劳动投入”的落后生产模式转变为“可感知、可控制、可预测”的智能化生产模式,构建数字基座、数字生产、数字决策、数字服务的数字水果产业智慧大脑:以数字应用为图1新型代水果了产业体系纵横交织图成艺蟹图2 数字水果产业
20、智慧大脑总体框架图引领的服务形成水果产业绿色发展“血液”;以数字平台为依托的决策形成数字水果产业“大脑”、产业发展“超脑”;以数字资源为核心的生产形成产业发展“心脏”;以数字设施为基础的基座形成产业发展“触角”,如图2 所示。3 5 G 定制网打通全产业链综合解决方案网络的本质在于互联,信息的价值在于互通,通信基础设施则是实现数据互联互通,夯实数字经济发展的重要基石。在新型现代水果产业体系和数字水果产业智慧大脑建设过程中,5 G 定制网为数据收集、汇聚及共享提供定制化服务。3.1 场景化分析为满足水果从田间到餐桌一站式全过程网络化、数字表1 水果产业应用场景化分析序号 环节种植2加工3贮藏45
21、运输交易6 研发7溯源8监管场景种植基地加工车间冷链仓储物流运输电商平台实验区域标识解析可视化监管应用无人机巡检、无人机自动喷洒行为识别、灾害监测果蔬一体化自动生产线无人自动导向搬运行为识别、质量检测无人自动导向搬运行为识别、实时监测车载定位车载摄像头移动交易终端数据采集远程运维、远程指导及培训P D A 终端扫码可视化大屏5 G 智能终端无人机摄像头自动分拣终端A G V 小车摄像头A G V 小车摄像头导航终端摄像头移动交易终端数据采集终端5 G V R/A RP D A 扫码终端智慧大屏传输速率(M b p s)5 2 0 02 1 0 01 0 1 0 01 0 5 02 1 0 01
22、 0 5 02 1 0 01 1 02 1 0 01 1 0 01 1 05 0 5 0 01 1 05 1 0 0时延(m s)2 0 5 02 0 5 02 0 5 02 0 5 02 0 5 02 0 5 02 0 5 05 0 1 0 02 0 5 02 0 1 0 05 0 1 0 02 0 5 05 0 1 0 05 0 1 0 0是否2 B是否2 B专用基站专用切片是是是是是是是否否否是是是是是是是是是是是否否否是是是是7 1切片方案切片功能公网资源复用QoS调度公网资源预留RB资源预留QoS调度定制网资源专用RB资源预留QoS调度专用基站专用频谱/小区化、智慧化、标准化服务,同
23、时保障用户数据的私密性,打造水果5G定制化网络,通过5G的高带宽、低延时、广连接特性解决5G智能终端设备的通信问题。表1针对八大环节的主要场景应用中所涉及的5G智能终端进行性能指标分析。3.25G定制网解决方案5G定制网是实现从终端、无线、承载、边缘节点到水果集中管理平台端到端打通的网络方案,采用下沉独享UPF方式、在覆盖区域新建5G基站实现无线接入,信令数据经承载网接入5GC核心网,业务数据经UPF转发至水果产业集中管理平台,实现数据不出园区,保障客户数据安全和低时延要求。5G定制网总体网络组网图如图3所示。3.2.1无线网无线网根据覆盖区域、业务场景及无线环境适当选择无线基站类型及频率,按
24、需建设,实现专网用户快速入网。3.2.2承载网承载网新建承载网接入设备2套,接入无线侧新增5G BBU;同时,通过承载网络及下沉UPF分流将信令流与业务数据流分别转发至5GC核心网及集中管理平台。3.2.3核心网核心网新建UPF设备一套,满足用户业务接入需求,服务于水果5G定制网。容量按需配置,预留扩容空间,提供网元内容灾,网络双平面组网。水果5G定制网总体网络方案采用比邻独享模式,建设主要集中在无线、承载、UPF、防火墙,如表2所示。3.35G定制网在水果产业中的关键技术3.3.1端到端切片技术端到端切片技术,赋能水果产业赋能水果产业网络切片作为5G赋能垂直行业的关键技术之一,包含核心子网、
25、承载子网、无线子网等多个子网切片11。网络切片作为一种资源的端到端隔离方式,结合QoS策略、定制DNN、无线、承载等网络能力12,可为水果行业客户提供定制化的切片方案。不同子网切片方案可灵活组合使用,深度满足客户需求。水果产业端到端切片方案中,针对2B专用、2C/2B场景,无线网侧分别采用Qos保障的静态资源预留、动态资源预留方案;承载网侧采用FLexE硬切片、SR+VPN软切片方案;核心网侧采用独享UPF(2B)、共享省级UPF(2C)方案,如图4所示。(1)无线网切片方案无线网切片根据是否复用公网设备、无线资源是否独立性的基准13,可分为三种方案:公网资源复用;公网资源预留;定制网资源专用
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