DEPLOYMENT AND EVALUATION OF AN INDUSTRY 4 0 USE CASE OVER 5g TRIỂN KHAI và ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHIỆP 4 0 sử DỤNG 5g

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (922.99 KB, 18 trang )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỊ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ, BỘ MÔN VIỄN THÔNG

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
MÔN: HỆ THỐNG THÔNG TIN NÂNG CAO
DEPLOYMENT AND EVALUATION OF AN INDUSTRY
4.0 USE CASE OVER 5G
TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHIỆP 4.0 SỬ
DỤNG 5G

GVHD: GS.TS. LÊ TIẾN THƯỜNG
HV: Nguyễn Nhựt Nam
Trần Xn Nhật

2171046
2170964

Nhóm: 3

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2022

MỤC LỤC

1. Tổng quan về đề tài ........................................................................................................................3
1.1.

Bối cảnh công nghệ hiện nay...............................................................................................3

1.2.

Tổng quan phương thức triển khai và đánh giá ứng dụng 5G trong công nghiệp 4.0 ..4

2. Điều khiển từ xa AGV bằng 5G ....................................................................................................5
2.1.

Mô tả các trường hợp và dịch vụ KPI ...............................................................................5

2.2.

Phương thức triển khai và thẩm định ................................................................................7

3. Đánh giá hiệu suất ........................................................................................................................12
4. Kết luận .........................................................................................................................................16
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................................17

2

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

1. Tổng quan về đề tài
1.1. Bối cảnh công nghệ hiện nay
Trong hơn 1 thế kỷ vừa qua, công nghệ vô tuyến đã cho phép liên lạc không dây với
khoảng cách và dung lượng lớn hơn bao giờ hết. Vào cuối thế kỷ 19, Guglielmo Marconi đã
chế tạo hệ thống điện báo khơng dây đầu tiên, có khả năng truyền mã Morse thơng qua tín
hiệu vơ tuyến lên đến một dặm rưỡi. Ngày nay, hơn bảy tỷ thiết bị di động cho phép chúng ta
giao tiếp với bất kỳ ai, bất cứ nơi nào trên thế giới dễ dàng, thuận tiện và trực quan. Không
những thế, những hệ thống vô tuyến cịn đi sâu vào cuộc sống con người, đóng vai trị quan
trọng khơng thể thay thế được trong sự phát triển kinh tế, chính trị, xã hội.

Mạng di động thế hệ tiếp theo đang trên đà phát triển. 5G, phiên bản tiếp theo của mạng
4G Long Term Evolution (LTE), sẽ cho phép tốc độ mạng di động lớn hơn nhiều so với thế
hệ cũ - lên tới 20 gigabit trên giây (Gbps) với độ trễ 1 mili giây (ms) – được ứng dụng cho
điều khiển tự động với độ chính xác cao, làm việc trong thời gian thực. Mạng 5G sẽ kết nối
hằng tỷ thiết bị Internet of Things (IoT) với nhiều tốc độ khác nhau và yêu cầu về khối lượng
dữ liệu. Các thế hệ trước chủ yếu tập trung vào về việc cải thiện tốc độ dữ liệu, 5G cũng xem
xét các ứng dụng có tốc độ dữ liệu cao hơn nhu cầu (băng thông rộng di động nâng cao, eMBB
- enhanced mobile broadband). Đặc biệt chú trọng các dịch vụ trong đó yếu tố giới hạn là độ
trễ / độ tin cậy (thông tin liên lạc có độ trễ thấp siêu đáng tin cậy, URLLC – ultra reliable low
latency communications) hoặc số lượng thiết bị được kết nối (thông tin liên lạc kiểu máy lớn,
mMTC – massive machine type communications). Hơn nữa, mục tiêu của 5G là: nâng cao
các công nghệ truyền thông được sử dụng trong hiện tại ứng dụng và hỗ trợ các dịch vụ mới
không khả thi ngày nay.
Sự xuất hiện của 5G mở đường cho việc triển khai Công nghiệp 4.0, một mơ hình cơng nghệ
mới dành cho việc chuyển đổi số của cho sản xuất. Việc chuyển đổi này cần rất nhiều nguồn
lực vì thế vai trị của các thử nghiệm thực địa là thực sự cần thiết để xác nhận và bổ sung, hỗ
trợ cho những thiết kế mới phù hợp với công nghiệp 4.0. Dưới đây là nghiên cứu đã thực hiện
một thử nghiệm về việc sử dụng 5G EVE end-to-end với nền tảng mở để thiết kế và tìm ra
phương pháp vận hành tiếp cận mới về trí thơng minh nhân tạo nhằm kiểm sốt AGV
(Automatic Guided Vehicle – phương tiện tự hành không người lái) từ xa.

3

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

1.2. Tổng quan phương thức triển khai và đánh giá ứng dụng 5G trong công
nghiệp 4.0

Trong bối cảnh của mô hình Cơng nghiệp 4.0, việc triển khai có chiến lược cho các
phương tiện dẫn đường tự động (AGV) trong các nhà máy là cần thiết. Những nghiên cứu này
sẽ được hưởng lợi đáng kể từ những ưu điểm của 5G [4]. AGV cho phép những cải tiến quan
trọng về tính linh hoạt theo thời gian và không gian của dây chuyền sản xuất bằng cách điều
chỉnh sự phân bố và nhịp độ của dòng sản xuất. Hiện tại, để giảm thiểu độ trễ, AGV được
nhúng với bộ điều khiển nội bộ, được sử dụng để chỉ huy các bộ truyền động (tức là động cơ
và thiết bị lái) bằng cách tận dụng thông tin cảm biến AGV. Tuy nhiên, vị trí “cục bộ” này
của bộ điều khiển có một số hạn chế như khả năng mở rộng và sự phối hợp nhiều AGV càng
trở nên khó, và phức tạp hơn. Do đó, điều này đã thúc đẩy việc loại bỏ các bộ điều khiển khỏi
các AGV và đặt chúng vào các máy chủ ứng dụng trung tâm [5] hoặc các cụm phân tán [6].
Mặt khác, việc chuyển bộ điều khiển từ địa phương đến các vị trí từ xa đặt ra các yêu cầu
nghiêm ngặt đối với liên kết giao tiếp kết nối cảm biến, bộ truyền động và bộ điều khiển. Hơn
nữa, khi các chức năng của AGV phát triển, sẽ cần thiết phải truyền đồng thời các loại thơng
tin khác, như hình ảnh và video. Trong bối cảnh đó, với những ưu điểm của 5G thì hồn tồn
phù hợp với như cầu hiện tại cũng như là tương lai[3].
Dự án H2020 5G EVE của Châu Âu [2] cung cấp nền tảng thử nghiệm 5G end-to-end tạo
điều kiện thuận lợi cho việc định nghĩa, thực thi và xác nhận các ứng dụng dọc sử dụng 5G.
Một trong các mục tiêu chính của nền tảng 5G EVE là giảm độ phức tạp khi xác định thử
nghiệm, cho phép ngành dọc chỉ định chúng bằng cách sử dụng lệnh ngôn ngữ tự nhiên. Hơn
nữa, ngồi kết quả KPI đạt / khơng đạt, nền tảng cũng cung cấp một báo cáo rất chi tiết về thử
nghiệm thực thi, làm nổi bật các thành phần cụ thể trong đó bên liên quan tương ứng (ví dụ,
ngành dọc, nhà điều hành, nhà cung cấp) có thể cải thiện hiệu suất của hệ thống tổng thể. Mặc
dù mục tiêu của dự án là cung cấp một nền tảng mở để chứa các thử nghiệm của rất nhiều
trường hợp sử dụng, bao gồm một số ngành dọc đã cung cấp một tập hợp rộng rãi các yêu cầu
[3]. Các trường hợp sử dụng này được phân loại như Giao thông thông minh, Du lịch thông
minh, Công nghiệp 4.0, Năng lượng thông minh, Thành phố thông minh và Truyền thơng và
Giải trí.
Trong đề tài, chúng em tìm hiểu và dựa trên những nghiên cứu đã được công bố nhằm
trìnhh bày giải pháp để điều khiển từ xa các AGV bằng cách sử dụng triển khai 5G trong thực
4

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

tế, đánh giá hiệu suất của nó về mặt KPI (tương quan với KPI mạng 5G) và xác định các kịch
bản hoạt động phù hợp. Thêm vào đó là những phân tích tác động của độ trễ AGV và bộ điều
khiển đối với hiệu suất, xác định các giới hạn hoạt động. Ngoài việc điều chỉnh hoạt động
được cải thiện với 5G, chúng tơi cịn đóng góp vào thách thức này bằng cách phân tích tác
động của sự suy yếu kênh truyền đối với hiệu suất.

2. Điều khiển từ xa AGV bằng 5G
2.1.

Mô tả các trường hợp và dịch vụ KPI

AGV là phương tiện vận chuyển không người lái được sử dụng để thay thế cho xe tải và
băng tải cơng nghiệp có người lái. Mỗi AGV được điều khiển bởi một bộ điều khiển logic có
khả năng lập trình (PLC - Programmable logic controller), một mô-đun phụ trách quản lý
vịng kiểm sốt nội bộ (tức là thu thập thơng tin của các cảm biến hướng dẫn và đưa ra các
quyết định điều khiển thích hợp). Bởi vì các u cầu về độ trễ chặt chẽ, PLC thường được đặt
chung với AGV, vì vậy tất cả các thơng tin liên lạc với các cảm biến và cơ cấu chấp hành
được kết nối dây với nhau.

Hình 1. Local control vs central control

Khi hàng chục hoặc hàng trăm AGV được triển khai trong cùng một nhà máy, "kiểm soát
cục bộ" ở trên cùng một kiến trúc có những hạn chế nghiêm trọng (ví dụ, những thách thức
khi phối hợp nhiều AGV hoặc cập nhật PLC). Một cách tiếp cận đầy hứa hẹn để khắc phục

những vấn đề này là phân định vị trí PLC (tức là di chuyển trí thơng minh sang các máy chủ
bên ngoài bên ngoài của AGV). Cụ thể hơn, phương pháp này bao gồm việc tách PLC thành:
5

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

1. Một PLC nhận tích hợp (sPLC – slave PLC), thu thập thông tin từ các cảm biến và đầu
vào vật lý, và được kết nối với bộ truyền động
2. Một PLC chính, ảo (mPLC – master PLC) chạy trên một máy chủ, phụ trách xử lý mọi
thông tin
Bộ phận mPLC chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định kiểm sốt thích hợp và gửi chúng
sang sPLC, chuyển chúng thành các tín hiệu để chỉ huy các cơ cấu chấp hành. Đặc biệt, sPLC
chỉ hoạt động như một cổng tín hiệu vật lý và tất cả các quyết định kiểm sốt được ảo hóa và
thực hiện trong mPLC. Kiến trúc "điều khiển từ xa" được minh họa trong Hình 1. cách tiếp
cận này hỗ trợ thiết kế các thuật toán điều khiển phức tạp hơn và các nhà máy linh hoạt hơn
và có thể cấu hình lại, đây là một trong những lợi thế quan trọng của Công nghiệp kết nối 4.0.
Những ưu điểm này bổ sung vào lợi ích vốn có của việc ảo hóa mPLC, ví dụ, dự phịng, chi
phí tiết kiệm, khả năng mở rộng, giảm tiêu thụ năng lượng, và độc lập phần cứng.
Kiến trúc điều khiển từ xa đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt đối với liên kết kết nối sPLC và
mPLC (ví dụ: độ trễ ngắn và mất gói thấp). Nếu cơng nghệ không dây không thể đáp ứng các
yêu cầu như vậy, nó sẽ dẫn đến suy giảm hiệu suất hệ thống; Ví dụ, (i) độ lệch đường dẫn của
AGV (và vốn có của nó rủi ro an tồn), (ii) tiêu thụ năng lượng cao hơn, và (iii) Gián đoạn
dịch vụ AGV (tức là AGV triển khai một công tắc điều khiển "deadman" để dừng xe khi
không nhận được thông báo điều khiển trong thời hạn) với các chi phí kinh tế liên quan. Do
đó, điều quan trọng là phải xác định một bộ KPIs – Key Performance Indicators dịch vụ và
các ngưỡng liên quan của chúng để xác định các khu vực nơi hiệu suất là đủ.
Trong công việc này, tập trung vào hai KPI dịch vụ để đánh giá hiệu quả hoạt động của

AGV. Như chúng ta sẽ thấy, những KPI này cung cấp một đánh giá phức tạp hơn là chỉ sự
tồn tại của giao tiếp giữa sPLC và mPLC [7]. Các KPI dịch vụ này là:
- Lỗi hướng dẫn: độ lệch (tính bằng cm) của AGV từ đường dẫn chính xác, được tập hợp
bởi cảm biến trong AGV và được gửi đến mPLC. Đôi khi chúng ta quan tâm nhiều hơn đến
phương sai của lỗi hướng dẫn này, đánh dấu tính đúng đắn của kiểm sốt.
- Mức tiêu thụ hiện tại: dịng điện tức thời (tính bằng ampe) được tiêu thụ bởi AGV, cũng
do AGV thu thập và gửi đến mPLC.

6

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Đương nhiên, hai KPI dịch vụ này có liên quan với nhau: các lỗi hướng dẫn lớn và thường
xuyên sẽ kích hoạt các biến thể thường xuyên trong các hành động kiểm sốt (tức là dao động
của vận tốc góc) để sửa chúng, dẫn đến tiêu thụ năng lượng đáng kể hơn. Hơn nữa, như được
minh họa trong thử nghiệm, các KPI dịch vụ này có liên quan đến KPI của mạng (tức là độ
trễ đầu cuối và độ tin cậy của kênh giữa sPLC và mPLC). Đặc biệt, độ trễ lớn hoặc mất gói
tỷ lệ dẫn đến lỗi hướng dẫn lớn hơn, do đó dẫn đến hiệu chỉnh bộ truyền động lớn bởi bộ điều
khiển, sau đó tăng dịng điện AGV sự tiêu thụ. Do đó, nếu độ trễ hoặc tỷ lệ mất gói tiếp tục
tăng, điều này sẽ gây ra hệ thống AGV không ổn định và mất quỹ đạo. Tất cả các mối quan
hệ này đều được phân tích chi tiết ở phần sau của bài báo.
Với các chi phí đáng kể liên quan đến triển khai kiến trúc điều khiển trung tâm mới này
cho hoạt động của AGV, điều tối quan trọng là xác nhận hoạt động của nó trong các điều kiện
thực tế và đánh giá khả năng chịu đựng của nó đối với những khiếm khuyết trong giao tiếp.

2.2.

Phương thức triển khai và thẩm định

a. Mơ hình thơng tin 5G EVE

Nền tảng 5G EVE là 5G end to end cơ sở được các ngành dọc sử dụng để điều hành và xác
nhận các trường hợp sử dụng của họ thông qua các phép đo KPI. Nền tảng bao gồm ba lớp
chính: cổng truy cập, lớp liên kết và các mô-đun dành riêng cho trang web. Cả ba lớp làm
việc cùng nhau để tạo điều kiện cho các giai đoạn khác nhau của một thử nghiệm: thiết kế,
giới thiệu, khởi tạo, thực hiện, giám sát và xác nhận.
Để xác định đầy đủ một thử nghiệm, người dùng bắt đầu từ bản thiết kế dịch vụ, phục vụ cho
việc xác định các thành phần dịch vụ hoặc các ứng dụng, sự kết nối giữa chúng, và các tham
số và chỉ số chính của ứng dụng. Nếu như ngành dọc cần phải kiểm tra dịch vụ của họ theo
cách khác nhau điều kiện mạng, chúng dựa vào bản thiết kế ngữ cảnh để xác định, ví dụ, các
điều kiện truyền thông khác nhau (độ trễ, băng thông, mất gói). Tất cả các hành động được
thực hiện trong một thử nghiệm nhất định được định nghĩa trong cái gọi là bản thiết kế trường
hợp thử nghiệm. Sau khi các bản thiết kế này được xác định, ngành dọc có thể tích hợp chúng
trong kế hoạch chi tiết thử nghiệm, kết hợp một bản thiết kế dịch vụ dọc, một hoặc nhiều bản
thiết kế ngữ cảnh, một hoặc nhiều trường hợp thử nghiệm bản thiết kế, chỉ số cơ sở hạ tầng
và ngành dọc KPIs dịch vụ. Hơn nữa, đánh giá (tức là kiểm tra đạt / không đạt) của KPI dịch
vụ mục tiêu là xác định trong bản thiết kế này
7

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Sau khi các mẫu cấp cao này được định nghĩa, người dùng phải chỉ định các mẫu triển khai
cấp thấp được sử dụng để mô tả chi tiết triển khai (tài nguyên và khả năng kết nối) của các
chức năng tạo nên dịch vụ. Cụ thể, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ mô tả

chức năng mạng vật lý (PNFD – physical network function descriptors) và bộ mô tả chức
năng mạng ảo (VNFDs – virtual network function descriptors). Các mẫu này được kết hợp
trong cái gọi là bộ mô tả dịch vụ mạng (NSD – network service descriptors), là các mẫu triển
khai cấp thấp để xác định cấu thành các VNFD, PNFD và các kết nối của chúng. Mỗi bản
thiết kế, ngoài trường hợp thử nghiệm kế hoạch chi tiết, được đi kèm với NSD.
b. Quy trình làm việc 5G EVE

Sau khi các bản thiết kế đã được xác định, việc tiếp theo bước là giới thiệu họ bằng cách
sử dụng cổng 5G EVE. Khi thử nghiệm đã sẵn sàng, người dùng có thể kích hoạt khởi tạo thử
nghiệm trong cổng thông tin, dẫn đến việc triển khai và kết nối các chức năng và ứng dụng
mạng. Do đó, người dùng có thể chọn một trong các các bản thiết kế trường hợp thử nghiệm
trước đó đã xác định trong kế hoạch chi tiết thử nghiệm, như đã được đề cập, bao gồm các
điều kiện mạng được sử dụng để đánh giá một hoặc nhiều KPI dịch vụ. EVE 5G nền tảng
cũng cho phép người thử nghiệm xác định dịch vụ của họ bằng cách sử dụng các lệnh ngơn
ngữ tự nhiên; ví dụ: “Thử nghiệm với AGV ở Tây Ban Nha trên 22/03/2021 và thời gian
14:00 với # 5G # 1 AGV # Mất gói 10% # Trễ 50ms # thời gian 30 giây và xác thực KPI lỗi
hướng dẫn dưới 1cm.” Một khi kiểm tra được thực hiện và dựa trên các chỉ số được thu thập
và các ngưỡng dịch vụ được xác định trong bản thiết kế, nền tảng 5G EVE tạo ra xác nhận
bản báo cáo.
c. Nền tảng 5G EVE và các thành phần

8

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Hình 2. Các thành phần được sử dụng

Một phiên bản đơn giản của nền tảng 5G EVE và các thành phần của nó được mơ tả ở
hình 2. Phiên bản này là đại diện cho một số tài nguyên chính có sẵn tại Trang web tiếng Tây
Ban Nha, được tổ chức trong phịng thí nghiệm 5TONIC [11]. Mơ hình được mơ tả như sau:
-Có hai thành phần chính được sử dụng trong tất cả các trường hợp sử dụng trong dự
án như sau:
+ Nền tảng ảo hóa chức năng mạng (NFV - Network Function Virtualization)
bao gồm quản lý và điều phối mạng (MANO- management and network orchestration) và một
số tính toán các nút. Thành phần này được sử dụng để khởi tạo các mạng ảo VNF- Virtual
network function và liên kết tương ứng, như định nghĩa trong bộ mô tả dịch vụ mạng của một
thử nghiệm.
+ Một mạng di động 5G hồn chỉnh khơng độc lập (NSA- non-standalone) được
cung cấp bới hãng Ericsson Tây Ban Nha, bao gồm hai nút vô tuyến 5G (NR-New Radio) và
4G, cùng với một lõi gói phát triển được ảo hóa (vEPC- virtualized evolved packet core) hỗ trợ
NSA. 5G hoạt động ở băng tần n78 (3.6 GHz) và cung cấp băng thông 50 MHz, song công,
phân chia thời gian (TDD) 4: 1. Đối với các thử nghiệm chỉ sử dụng LTE, mơ hình đã sử dụng
băng tần b7 (2.6 GHz) với băng thông 20 MHz.

9

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

-Các thành phần cụ thể cho trường hợp sử dụng này là AGV và mPLC (được mơ tả
trong Hình 2) được cung cấp bởi ASTI Mobile Robotics [12]. AGV này là một nền tảng công
nghiệp di động được trang bị:
+ Cảm biến để đo lường các biến quan trọng như lỗi dẫn hướng, mức tiêu thụ
hiện tại, trạng thái pin và vận tốc bánh xe, sẽ được báo cáo cho PLC chính (mPLC) •
+Một PLC phụ (sPLC) được kết nối với một trong các Cổng Ethernet của bộ

định tuyến 4G / 5G, chịu trách nhiệm truyền thông tin cảm biến này tới mPLC
+ Bộ truyền động, bao gồm các động cơ và các bánh xe, để thực hiện chuyển
động được hướng dẫn theo các hướng dẫn đã nhận từ PLC chủ (mPLC)

Hình 3. Các thành phần chính được sử dụng

Hình 3 mơ tả hình ảnh của các thành phần thực tế của thí nghiệm và các kịch bản thực
tế có thể xảy ra, trong đó MANO và các nút tính tốn nằm trong trung tâm dữ liệu 5TONIC.
Hình ảnh này cũng cho thấy con đường quỹ đạo, được giới hạn bởi một dải từ với một con
đường hình lemniscate (hình 8) với một chu vi 27 m. AGV được đặt lên hàng đầu của đường
dẫn này và mục tiêu chính của trường hợp sử dụng này là AGV đi một cách hiệu quả theo con
đường với độ lệch tối thiểu (tức là lỗi dẫn hướng) và năng lượng sự tiêu thụ tối thiểu.
Trong q trình thực hiện thử nghiệm, thơng qua qua mạng di động, sPLC gửi tới
mPLC, 10 khung UDP sau mỗi 10 ms với thông tin của cảm biến. Trong số 10 khung đó, 2
khung sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc hướng dẫn AGV: một khung bao gồm tốc
10

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

độ của AGV và một khung chứa lỗi dẫn hướng. MPLC sẽ triển khai bộ điều khiển đạo hàmtích phân tỷ lệ (PID), và tùy thuộc vào lỗi dẫn hướng được gửi bởi sPLC, mPLC tạo ra các tín
hiệu điều khiển thích hợp cho bộ truyền động của AGV; những tín hiệu này được gửi đi quay
lại sPLC và do đó kích hoạt bộ chuyền động. Các lệnh mPLC được vận chuyển sử dụng 4 gói
khác nhau, trong đó một trong số chúng bao gồm các vận tốc tuyến tính và góc mục tiêu của
AGV
d. Thiết kế mơ hình sử dụng 5G AGV

Phần dưới đây sẽ mô tả cách sử dụng các tài nguyên trên để thiết kế các thử nghiệm cho các

trường hợp sử dụng: Bước đầu tiên là xác định kế hoạch chi tiết dịch vụ và NSD tương ứng
của nó, bao gồm mã định danh mPLC VNFD- Virtual network function descriptors, các liên
kết ảo có liên quan và hai số liệu cần thu thập trong quá trình thực hiện thử nghiệm: lỗi dẫn
hướng và mức tiêu thụ dòng điện. Bản thiết kế và NSD liên quan của nó chỉ bao gồm một
trường hợp VNF (đó là cVNF) với mã nhận dạng VNFD tương ứng và hai liên kết ảo được
kết nối với mPLC và sPLC. cVNF này là một máy ảo Linux được trang bị các yếu tố sau:
+Ứng dụng tc từ công cụ mô phỏng mạng Linux [13] để thêm các lỗi mạng.
+Filebeat từ dự án Elastic [14], một dữ liệu người gửi hàng được sử dụng để xuất bản
các chỉ số ứng dụng cụ thể cho các phần tử tương ứng của nền tảng 5G EVE
+tcpdump [15] để nắm bắt các gói được sử dụng để trích xuất số liệu
+Một tập lệnh xử lý số liệu tùy chỉnh, tập lệnh này được nhận dưới các gói mạng đã
bắt được ở ngõ vào và tính tốn lỗi dẫn hướng và mức tiêu thụ dòng theo thời gian
Bản thiết kế trường hợp thử nghiệm bao gồm ba script: cấu hình (configuration), thực thi
(execution) và thiết lập lại cấu hình (reset configuration). Tập lệnh cấu hình sẽ thiết lập tất cả
cấu hình cần thiết trước khi bắt đầu thử nghiệm. Tập lệnh thực thi sẽ được thay đổi cho mỗi
thử nghiệm và trong nói chung, được cấu hình để:
+ Thêm các lỗi mạng (ví dụ: độ trễ và mất gói) vào cVNF bằng cách sử dụng lệnh
Linux tc
+ Bắt đầu bắt các gói trong các giao diện của cVNF, giao diện này sẽ được xử lý thời
gian thực bởi tập lệnh xử lí số liệu được điều chỉnh
11

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

+Và cuối cùng, tập lệnh cấu hình đặt lại thực hiện ba hành động:
* Dừng việc bắt gói trên cVNF
*Dừng mPLC

*Xóa các lỗi mạng đã tạo ra ở trên
Cuối cùng, bản thiết kế thí nghiệm (và NSD của nó) kết hợp các bản thiết kế trên thành một
bản thiết kế duy nhất sẵn sàng để triển khai. Hơn nữa, dịch vụ KPI cho trường hợp sử dụng
này (tức là mức tiêu thụ hiện tại và lỗi dẫn hướng) được định nghĩa trong bản thiết kế này.
Tất cả các bản thiết kế và tệp NSD này được xuất bản trong GitHub của dự án: https: //
github.com/5GEVE/blueprint-yaml/tree/master/ UC_3.1_Industry4.0_ASTI.

3. Đánh giá hiệu suất
Trong phần này, đánh giá hiệu suất của AGV được điều khiển từ xa thu được trong các trường
hợp khác nhau
+Đối với mỗi trường hợp được xem xét, thử nghiệm sẽ được bắt đầu với AGV tại vị
trí trạm sạc (vị trí A trong Hình 3) và kết thúc khi AGV trở lại vị trí này.
+Dưới đây là kết quả so sánh hiệu suất của AGV điều khiển từ xa sử dụng 4G và 5G.
Sau đó chúng được phân tích thơng qua mối quan hệ giữa lỗi dẫn hướng-là một trong những
KPI dịch vụ được xác định bởi KPI theo ngành dọc và KPI chính của mạng 5G (tức là chậm
trễ và mất gói).
a. So sánh hiệu suất cơ bản 5G AGV với 4G

Trước tiên, hiệu suất sẽ được đánh giá bằng cách triển khai các trường hợp sử dụng dưới điều
kiện tốt nhất có thể nghĩa là, với mPLC gần nhất với AGV (tức là khơng có thêm độ trễ) và
các điều kiện kênh truyền không bị suy giảm, sau đó xác thực hoạt động chính xác của dịch
vụ. Nhờ vào chức năng của nền tảng 5G EVE, giúp thu thập các chỉ số dịch vụ cụ thể được
tạo ra bởi các ứng dụng dọc, tác giả có thể truy cập và đánh giá vận tốc góc mục tiêu (Target
angular velocity-TAV) do mPLC gửi tới sPLC. TAV được tính tốn bởi mPLC dựa trên lỗi
dẫn hướng nhận được từ sPLC và cấp nguồn cho các bộ truyền động của AGV, giúp điều
khiển hướng và vận tốc của AGV.
12

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Hình 4 mơ tả kết quả cho một lần thực hiện thử nghiệm của đối với TAV trong toàn bộ thời
gian của nó, kéo dài khoảng 2 phút,như hình minh họa:
+Vào khoảng 15 giây, AGV quay sang trái trong hai bước (vị trí B trong Hình 3);
+Sau đó ở 50 , nó quay sang phải (vị trí C);
+Ở 70 giây, nó rẽ phải lại (vị trí D);
+Và cuối cùng, ở khoảng 100 s, nó rẽ trái (vị trí E) trước khi đến trạm sạc (vị trí A).
Tác giả bài báo cũng đã lặp lại thử nghiệm nhiều lần và thu được hiệu suất rất giống nhau,
với sự khác biệt không đáng kể.

Hình 4. So sánh giữa việc sử dụng 4G và 5G

Để đánh giá chất lượng của chuyển động AGV sử dụng mạng 5G, tác giả đã tận dụng lỗi dẫn
hướng do cảm biến ăng ten từ trường gửi đến mPLC, và chúng cũng được lưu trữ trong bộ
phận giám sát của nền tảng 5G EVE.
+Trước tiên tác giả tính toán sự khác biệt giữa hai mẫu liên tiếp của lỗi dẫn hướng và
sau đó tính giá trị tuyệt đối của kết quả. Sự thay đổi của tuyệt đối này của lỗi dẫn hướng
(AVGE – Absolute variation of the guide error) được biểu thị bằng cách sử dụng trung bình động

(moving mean-MM) trong số 300 mẫu trong đồ thị trên cùng của Hình 4 (đường màu xanh
13

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

lam). Dựa theo kết quả, phương sai lỗi này dao động giữa 0 và 0,08 cm, với giá trị trung

bình là 0,031 cm.
+Để đánh giá sự cải thiện của kết quả này so với 4G, tác giả cũng lặp lại thử nghiệm
bằng cách sử dụng triển khai 4G và tính toán AVGE tương ứng (đường màu cam) Trong
trường hợp này, hiệu suất không ổn định và tệ hơn, với các đỉnh gần 0,1 cm và giá trị trung
bình 0,048 cm.
Những kết quả này minh họa sự cải thiện hiệu suất gây ra bởi độ trễ thấp hơn của 5G NR so
với 4G [7], giúp làm giảm sai số dẫn hướng khoảng 34,5 phần trăm so với 4G.
Một AGV hoạt động hiệu quả luôn mong muốn đạt được lỗi dẫn hướng nhỏ nhất có thể. Lỗi
dẫn hướng nhỏ hơn khi áp dụng 5G giúp mở rộng triển khai các trường hợp sử dụng, giúp đạt
được hoạt động nghiêm ngặt hơn. Để minh họa điều này, tác giả cũng thu thập mức tiêu thụ
dòng bởi AGVs (tức là KPI được xem xét thứ hai). Theo đó, tác giả tính tốn giá trị trung
bình của 300 mẫu cho các tình huống tương tự như được hiển thị trong Hình 4 (ơ giữa). Ở
đây, mặc dù sự khác biệt nhỏ hơn, mức tiêu thụ dịng điện trung bình giảm từ 2,78A xuống
2,47A (tức là mức tiêu thụ giảm đi khoảng 11 phần trăm), dẫn đến một cải tiến đáng chú ý
của tuổi thọ của thiết bị (cho đến khi pin của nó phải được sạc lại). Ví dụ, đối với pin 150 Ah
mà AGV sử dụng, việc sử dụng 5G dẫn đến gia hạn trọn đời 5 giờ.
b. Tác động của vị trí đặt mPLC

Trong thiết kế của các trường hợp sử dụng 5G, việc xác định vị trí chính xác của điều khiển
từ xa mPLC là điều vô xùng cần thiết. Điều này ảnh hưởng đến độ trễ truyền dẫn thông tin
giữa sPLC và mPLC, có ảnh hưởng trực tiếp đến AVGE và tiêu thụ năng lượng của AGV. Vì
vậy, trong cơng việc này, tác giả cũng xác định một số thử nghiệm để mơ phỏng các vị trí
mPLC khác nhau, tạo thêm độ trễ trong giao tiếp giữa sPLC và mPLC.

14

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Cụ thể hơn, tác giả đã thay đổi độ trễ từ 0 đến 250 ms với bước là 50 ms. Đối với mỗi giá trị
được xem xét, tác giả tiến hành 5 bài kiểm tra khác nhau, mỗi bài kiểm tra tương ứng với một
vòng lặp. Đối với mỗi vòng, tác giả tiến hành như ở phần trước phần tính tốn AVGE (tức là
có năm giá trị AVGE trên mỗi độ trễ được xem xét). Hình 5 trình bày trung bình thống kê của
AVGE cho mỗi vịng lặp và đối với tất cả các độ trễ đã thêm vào. Ví dụ, kết quả trong Hình
5 tương ứng với độ trễ thêm 0 ms và vòng 5 là giá trị trung bình của tất cả các mẫu AVGE
được trình bày ở trên cho 5G cuộc thí nghiệm.
Theo kết quả, dường như hiệu xuất sẽ ít bị ảnh hưởng khi thêm vào độ trễ 50 mili giây đầu
tiên. Tuy nhiên, bắt đầu từ ngưỡng này thì AVGE tăng đáng kể theo độ trễ, với tốc độ trung
bình xấp xỉ 4 mm / s. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa Mean AVGE này và độ trễ khơng hẵn là
một hàm tuyến tính. Nó có thể được xấp xỉ tốt với một đa thức bậc hai (mơ tả như một đường
chấm trong Hình 5). Tác giả đã bỏ ngõ phần này, và cho nó là một phần công việc trong các
nghiên cứu tương lai.
Từ kết quả, tác giả kết luận rằng mặc dù độ trễ tối đa 200 ms có thể được chấp nhận, sự gia
tăng nhanh chóng của AVGE trung bình với độ trễ (và mức tiêu thụ năng lượng liên quan
tăng lên) cho thấy bám vào mức tương đối thấp hơn các giá trị.
c. Tác động của điều kiện vô tuyến

15

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Các nhà máy là môi trường đầy thách thức đối với cơng nghệ khơng dây [7]. Vì vậy, điều
quan trọng là phải phân tích sự thay đổi của trường hợp sử dụng dưới kênh truyền lỗi, để hiểu
và đánh giá độ nhạy của hoạt động của AGV trong những trường hợp này.

Để đánh giá được điều này, tác giả đã xác định một tập hợp các thử nghiệm trong đó phần
trăm mất gói thay đổi từ 5% đến 40%, bước nhảy 5%. Tỷ lệ mất gói giống nhau được áp dụng
theo cả hai hướng, vì vậy cả lệnh của bộ truyền động và gói thơng tin cảm biến đều bị ảnh

hưởng (các thơng số cịn lại khơng thay đổi)
Hình 6 mô tả kết quả của thử nghiệm này. Cách làm tương tự như trên, sử dụng giá trị AVGE
trung bình cho mỗi năm vòng lặp đối với mỗi tỉ lệ phần trăm mất gói được xác định trước.
Hơn nữa, tác giả, sử dụng đường nét chấm để biểu thị kết quả là một đa thức bậc hai của
AVGE trung bình đối với các tỉ lệ mất gói. Khi tỉ lệ mất gói là 0%, giá trị AVGE sẽ tương
đương với trường hợp khơng có độ trễ nào trong thí nghiệm trước đó. Khi tỉ lệ mất gói lên
đến 40% thì AGV khơng thể hồn thành di chuyển nên sẽ khơng có thơng tin, và đây cũng là
tỉ lệ mất gói tối đa mà AGV cịn có thể chịu được.
Những kết quả này minh họa khả năng chịu đựng của hệ thống đối với mất gói. Đối với tỉ lên
mất gói là 10%, AGV vẫn di chuyển mượt mà và không bị ảnh hưởng đáng kể. Khi tỉ lệ mất
gói lên tăng từ 10-30%, Guide Error bị ảnh hưởng đáng kể và hiệu suất sẽ không thể chấp
nhận được khi tỉ lệ mất gói vượt quá 30%.

4. Kết luận

16

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

Để thúc đẩy việc áp dụng mạng di động 5G giữa các ngành công nghiệp, điều quan trọng là
phải xác định đầy đủ các chỉ số hiệu suất KPI trong các điều kiện thực tế. Do đó, nền tảng 5G
được coi là điều cơ bản để đạt được mục tiêu này. Nó cũng rất quan trọng để tạo điều kiện
cho định nghĩa và thực hiện các thí nghiệm một cách trực quan, và về mặt này, nền tảng

H2020 5G EVE cung cấp loại dịch vụ này.
Một số thử nghiệm bằng cách sử dụng nền tảng này để điều tra tất cả các tình huống khả thi
để triển khai trường hợp sử dụng AGV được điều khiển từ xa bằng 5G. Kết quả cho thấy rằng
việc sử dụng 5G làm công nghệ di động để kết nối AGV với bộ điều khiển, được đặt ở cạnh
hoặc trong đám mây, gần với rìa là khả thi. Hơn nữa, hệ thống thể hiện hiệu suất tốt ngay cả
với tỷ lệ mất gói lớn - là ảnh hưởng của điều kiện vô tuyến không tốt điển hình trong một nhà
máy.
Trong tương lai, các thử nghiệm của mình sử dụng AGV thế hệ mới được trang bị thêm cảm
biến và máy ảnh, đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt hơn đối với mạng di động. Các thử nghiệm
mới sẽ được thực hiện bằng mạng 5G độc lập (5G Standalone)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] F. Gringoli et al., “Performance Assessment of Open Soft- ware Platforms for 5G Prototyping,”
IEEE Wireless Commun., vol. 25, no. 5, Oct. 2018, pp. 10–15.
[2] W. Nakimuli et al., “Automatic Deployment, Execution and Analysis of 5G Experiments Using
the 5G EVE Plat-form,” 2020 IEEE 3rd 5G World Forum, 2020, pp. 372–77.
[3] T. Doukoglou et al. “Vertical Industries Requirements Anal- ysis & Targeted KPIs for
Advanced 5G Trials,” 2019 Euro. Conf. Networks and Commun., IEEE, 2019.
[4] 3GPP, “5G; Service Requirements for Cyber-Physical Control Applications in Vertical
Domains,” TS 22.104.
[5] B. Li et al., “Centralized and Optimal Motion Planning for Large-Scale AGV Systems: A
Generic Approach,” Advances in Engineering Software, vol. 106, 2017, pp. 33–46.
[6] I. Draganjac et al., “Decentralized Control of Multi-AGV Systems in Autonomous Warehousing
Applications,” IEEE Trans. Automation Science and Engineering, 13.4, 2016, pp. 1433–47.

17

DEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5gDEPLOYMENT.AND.EVALUATION.OF.AN.INDUSTRY.4.0.USE.CASE.OVER.5g.TRIEN.KHAI.va.DANH.GIA.CONG.NGHIEP.4.0.su.DUNG.5g

DEPLOYMENT AND EVALUATION OF AN INDUSTRY 4 0 USE CASE OVER 5g TRIỂN KHAI và ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHIỆP 4 0 sử DỤNG 5g

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về