近日，由智臾科技（DolphinDB）承擔、諾基亞貝爾參與，雙方共同申報的「基于5G Pre-TSN 網絡的高精度時間同步實時計算平台」項目，成功入圍浙江省“尖兵”、“領雁”研發攻關計劃項目，時序資料庫技術将嘗試用于解決"5G+工業網際網路"中低成本終端缺少高精度時間支援的難題。
項目簡介
在工業網際網路和工業制造領域，5G 憑借着大帶寬、高可靠、低延遲時間、廣連接配接等特性，促成了雲計算、大資料、人工智能、物聯網、區塊鍊與工業網際網路等新一代資訊技術的無縫融合，打通了資料從采集、存儲、傳送、處理、分析到決策的全過程，資料已經成為新一代生産要素，其中針對典型的異常檢測問題，基于豐富的傳感器采集的資料，引入了大資料分析和機器學習，帶來了對資料時間相關性和海量實時資料存儲和計算、分析處理的問題。
本項目計劃引入 4G/5G 系統(使用者裝置+無線接入網+核心網),以及 ORAN 無線智能控制平台（RIC）和 ETSI MEC API 架構,搭建一個邊緣計算平台，以找到能用更低成本、更輕量的方法來滿足使用 5G 系統的大資料分析和機器學習算法中對于資料時間相關性的要求。ORAN 架構定義了近實時的無線智能控制平台和可程式設計的對無線接入網的增強，它提供了一個标準架構來解決這個問題。
同時将開發一個集資料庫和資料計算功能于一體的實時計算平台，以滿足對海量資料進行低延遲時間異常檢測、實時計算和機器學習的需求。其主要功能子產品包含：高性能高壓縮的資料存儲引擎，支援海量資料的高速讀寫；多範式程式設計語言，支援豐富的計算函數與統計分析和機器學習功能；實時資料流計算，内置流資料時間序列聚合引擎，橫截面聚合引擎和異常檢測引擎可實作高性能流計算，支援亞毫秒級的資訊延遲。
DolphinDB将和諾基亞貝爾攜手合作，充分發揮DolphinDB高性能分布式時序資料庫在海量資料存儲、内置程式設計腳本語言和高速實時計算上的領先優勢，依托諾基亞貝爾在5G 上行資料上的先進賦時技術，共同研發低成本、高精度的多終端時間戳同步系統，将時間戳精度從目前的幾十到幾百毫秒降低到低于 5毫秒，進而打造"弱終端、強基站"的增強 5G 系統。
行業痛點
目前5G+工業網際網路在推動制造業向數字化、網絡化、智能化轉變過程中正發揮越來越重要的作用，但在推廣過程中也遇到一些痛點問題：
- 因為精準授時需要北鬥/GPS等授時裝置或同步時鐘源，室内環境還需光纖網絡，投資巨大，是以很多行業都沒有用高精度授時的傳感裝置，時間精度低。
- 雖然目前5G 網絡号稱低延遲時間，但實際網絡時延抖動能高達幾十毫秒；
-
實時計算分析軟體無法實作毫秒級響應。
這些問題導緻不同資料源的資料時間戳不準且難以對齊，制約了高端制造業資料要素的挖掘效力。
圖1 多源頭的資料存在時間同步問題
研發重點
本項目拟基于開放無線接入網ORAN 架構，實作弱終端、強基站，用低成本方式提高傳感器的時間精度，確定時間精度誤差小于5ms，主要開發内容包括如下三個方面：
圖2 系統架構圖
- 用5G基站收到資料的時間，加上智能補償來取代發送方的絕對時間，實作弱終端、強基站。
- 基于無線接入網智能控制器（RIC），對傳統5G基站進行增強，對帶有特定識别号（如IP或者切片ID等）的上行資料增加高精度的時間戳，同時報告上行傳輸中可能發生資料丢失時的異常事件。
- 采用集資料存儲和計算于一體的DolphinDB實時計算平台進行資料分析。針對時序資料的流資料處理，曆史資料處理，機器學習模組化，均可以在分布式資料庫内完成。優化基礎算法、記憶體管理與系統架構，實作毫秒級SQL和計算響應速度。
應用場景
本項目高精度時間戳的獲得，将從根本上解決多源頭資料存在的時間同步精度低的難題，為工業網際網路和工業制造領域的大資料分析和機器學習提供高精度的可用資料，進而顯著提升資料分析和預測的精度。
項目成果将首先應用于電纜、半導體等高速生産線的裝置狀态實時異常檢測領域，比如某公司的射頻電纜生産場景，其生産工序包含一條連續的流水線，和幾個離散的生産步驟，各自使用獨立的裝置。這種依賴于獨立的分散過程檢測有一個缺陷，門限設定過低，容易産生誤報；門限設定過高，則成品率低。是以需要對相關的資料進行關聯分析，并更精準地識别是否存在生産品質問題，以及生産工序是否存在系統性誤差等深度問題。本項目成果應用于這套異常檢測系統，将顯著提高産品的成品率。
關于我們
DolphinDB是一款專為海量時序資料設計的資料庫産品，将程式設計語言、資料庫和分布式計算從底層進行一體化設計，開創性地解決了快速開發、高速運作和簡單部署三者難以兼顧的難題，為海量結構化資料的快速存儲、檢索、 分析及計算量身訂做一站式解決方案。
DolphinDB目前被廣泛應用于金融市場全域（低頻、中頻和高頻）的資料存儲、資料清洗、因子分析、政策回測、實時計算等場景中。在物聯網領域，尤其是化工、電力、能源、水務等行業，DolphinDB通過聯合各行業頭部內建商，将DolphinDB內建到行業解決方案中，實作海量資料的存儲和實時計算，為使用者提供性能優異的整體解決方案。