一場(chǎng)自上而下的工業(yè)變革正悄然進(jìn)行。

     2012年，國(guó)際制造業(yè)巨頭—美國(guó)通用電氣公司(GE)首次提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念，認(rèn)為未來將通過設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)相結(jié)合，促進(jìn)更先進(jìn)的設(shè)備和更完善的服務(wù)產(chǎn)生，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是繼工業(yè)革命和互聯(lián)網(wǎng)革命之后的下一次全球商業(yè)浪潮。

     隨后，德國(guó)、中國(guó)等國(guó)際大國(guó)相繼將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擺著重要戰(zhàn)略地位，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之戰(zhàn)一觸即發(fā)。

     然而，在各方意圖搶占工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)先機(jī)時(shí)，5G因?yàn)槠涓咚俾?、低時(shí)延、海量連接等特性能夠?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，而被視為實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“助燃劑”。

     那么，5G是如何助燃工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？據(jù)悉，要想節(jié)省工廠效率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就需要完成工業(yè)自動(dòng)化的工業(yè)控制，而這需要端到端毫秒級(jí)的超低時(shí)延和接近100%的高可靠性通信做保障。

    5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)能夠?yàn)楣I(yè)應(yīng)用分配專屬的低時(shí)延高可靠切片，并通過切片內(nèi)部參數(shù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)可根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化自動(dòng)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并可針對(duì)不同企業(yè)的多樣產(chǎn)品需求進(jìn)行更細(xì)粒度切片, 從而可以較低成本滿足垂直行業(yè)需求。

    盡管5G還未走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，華為、中興、愛立信、諾基亞等國(guó)際主流設(shè)備商在加緊研發(fā)5G技術(shù)的同時(shí)，都在積極與垂直行業(yè)合作，利用其端到端無線網(wǎng)絡(luò)試水工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

     華為輪值CEO徐直軍曾公開表示，5G能大幅度提升用戶體驗(yàn)，諸如在5G網(wǎng)絡(luò)下，下載一部6G的高清電影只需要2秒，且能實(shí)現(xiàn)千億級(jí)的連接，同時(shí)，5G還具有工業(yè)級(jí)的可靠性和實(shí)時(shí)性，將為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)支撐。

     值得一提的是，在日前落幕的2018 MWC上，華為就展示了5G助力智能制造實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的縮影。據(jù)悉，該應(yīng)用通過用無線網(wǎng)絡(luò)連接了“工廠”中的9臺(tái)WAVE機(jī)器人，它們通過無線網(wǎng)絡(luò)的形成分工協(xié)作，能夠快速地根據(jù)需求組裝3中種不同的圓珠筆，甚至將買家的名字刻在筆殼上。

     此外，愛立信也將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為5G的殺手級(jí)應(yīng)用，并在MWC2018上和中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合展示了智能工廠，該應(yīng)用是利用5G網(wǎng)絡(luò)切片能力，支撐產(chǎn)線產(chǎn)品的定制化組裝能力，對(duì)產(chǎn)線上的配件信息實(shí)時(shí)采集，借助云端人工智能進(jìn)行識(shí)別和匹配，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果，驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂完成產(chǎn)品組裝。

     同時(shí)，諾基亞也與中國(guó)移動(dòng)共同展示了5G網(wǎng)絡(luò)切片在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了液壓自動(dòng)化高精度控制和作業(yè)場(chǎng)地實(shí)時(shí)監(jiān)控的業(yè)務(wù)演示， 展示了5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)踐。

     可以發(fā)現(xiàn)，雖然工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方興未艾，5G仍在路上，但5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合已是必然，也必將創(chuàng)造更大的價(jià)值。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之二 | 邊緣計(jì)算：海量工業(yè)應(yīng)用的計(jì)算基石

     工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)離不開邊緣計(jì)算（MEC)。

     IDC統(tǒng)計(jì)，截至2020年將有超過500億終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，未來超過50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存。邊緣計(jì)算能在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

     通過邊緣計(jì)算的資源和能力，可將虛擬空間和物理實(shí)體緊密融合在一起。

     在工業(yè)制造領(lǐng)域，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、智能化轉(zhuǎn)型，離不開物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，更離不開邊緣計(jì)算。

     換言之，邊緣計(jì)算接近于工業(yè)上分布式自律的概念，在基于互聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)分布式計(jì)算環(huán)境下，集中與分散相結(jié)合，既有效利用互聯(lián)網(wǎng)的資源，又保證了用戶系統(tǒng)的自律性、安全性和健壯性。

     眾所周知，“工業(yè)4.0”的核心是CPS，而融合了網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的邊緣計(jì)算，顯然是CPS的核心。因此，邊緣計(jì)算被看作“工業(yè)4.0”核心之核心。

     在目前普遍采用的基于PLC、DCS、工控機(jī)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)中，位于底層、嵌于設(shè)備中的計(jì)算資源許多都是邊緣計(jì)算的資源。

     作為邊緣計(jì)算的具體表現(xiàn)形式，工業(yè)CPS在底層通過工業(yè)服務(wù)適配器，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備封裝成web服務(wù)；在基礎(chǔ)設(shè)施層，通過工業(yè)無線和工業(yè)SDN網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以扁平互聯(lián)的方式聯(lián)接到工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)中;在數(shù)據(jù)平臺(tái)中，根據(jù)產(chǎn)線的工藝和工序模型，通過服務(wù)組合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和組合，并與MES等系統(tǒng)對(duì)接。工業(yè)CPS系統(tǒng)能夠支撐生產(chǎn)計(jì)劃靈活適應(yīng)產(chǎn)線資源的變化，舊的制造設(shè)備快速替換與新設(shè)備上線。

      以冶金行業(yè)為例，目前規(guī)模以上冶金企業(yè)信息化已頗具成效，但缺少的恰恰是末端智能。冶金方面的數(shù)據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)完整性和一致性的問題，解決不好會(huì)給能源管理和智能管理環(huán)節(jié)造成困難。

     此外，冶金的物流跟蹤是典型的CPS，其間，物理與化學(xué)形態(tài)經(jīng)常發(fā)生改變，控制過程有一定難度。邊緣計(jì)算能在其中發(fā)揮著重要作用，幫助實(shí)物聯(lián)網(wǎng)，成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效補(bǔ)充。

     顯而易見，通過引入邊緣計(jì)算，能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)提供：設(shè)備靈活替換；生產(chǎn)計(jì)劃靈活調(diào)整；新工藝/新型號(hào)快速部署。進(jìn)一步推動(dòng)智能制造的實(shí)現(xiàn)。

     未來，作為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分析和處理應(yīng)用程序的引擎，邊緣計(jì)算將會(huì)發(fā)展得更快。此外，邊緣計(jì)算技術(shù)公司也在成為資本市場(chǎng)下一個(gè)投資目標(biāo)。隨著從汽車、無人機(jī)、醫(yī)療設(shè)備到機(jī)器人領(lǐng)域設(shè)備連接數(shù)量不斷增長(zhǎng)，越來越多企業(yè)正在擁抱邊緣計(jì)算技術(shù)。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之三 | SDN：工廠靈活組網(wǎng)的首選

     物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代將至，與所有網(wǎng)絡(luò)一樣，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在沿著IP化、扁平化、無線化、靈活組網(wǎng)的方向演進(jìn)。

     在這一背景下，能為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)僵化架構(gòu)帶來新活力的SDN與NFV將成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重要方向。

     眾所周知，目前分層割裂的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)嚴(yán)重阻礙了信息的高效互聯(lián)，需要構(gòu)建新的扁平的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工廠內(nèi)網(wǎng)正在向著一個(gè)IT與OT融合趨勢(shì)發(fā)展。

     因此，基于SDN的工業(yè)融合互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)憑借既能夠?qū)崿F(xiàn)扁平化，又能將IT與OT完美融合成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的首選。

     未來工業(yè)SDN融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將包含三大特征。首先是融合接入，工業(yè)以太網(wǎng)的專有協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的通用協(xié)議都都可通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一接入。

     第二是融合互聯(lián)，因?yàn)槟壳叭匀淮嬖诖罅楷F(xiàn)有工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而原有系統(tǒng)和原有生態(tài)里的專有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仍會(huì)占有相當(dāng)大市場(chǎng)份額和空間。因此融合互聯(lián)將能夠支持標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議相互之間的互聯(lián)，也支持工業(yè)以太網(wǎng)專有之間的互聯(lián)。第三是融合管理，未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)顯然將要求在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)里進(jìn)行統(tǒng)一拓?fù)涔芾怼⒃O(shè)備管理、策略管理、業(yè)務(wù)管理等功能。

     工業(yè)SDN應(yīng)用正在形成。近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所借鑒SDN理念在網(wǎng)絡(luò)層成功構(gòu)建了一個(gè)扁平化架構(gòu)。在此架構(gòu)中，轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能以一個(gè)融合的形式連接在一起，并通過一個(gè)統(tǒng)一的ICT的控制器進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理和調(diào)度。

     未來，所有用于工業(yè)生產(chǎn)的IT和OT設(shè)備全都能接入這樣的網(wǎng)絡(luò)中來，并利用SDN的北向接口跟工業(yè)控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生什么樣的通訊的需求，有多大的通信量，有什么樣的實(shí)時(shí)和可靠性的要求，都可以通過北向接口送到控制器，然后由控制器掌握所有調(diào)度和管理，生成策略下發(fā)到扁平化的交換機(jī)中。通過這樣的架構(gòu)，能極大的提高網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性和靈活性，又能保證現(xiàn)有的ITOT業(yè)務(wù)的需求。

     隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)，未來我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)必將進(jìn)一步探索面向工業(yè)環(huán)境的有線無線融合組網(wǎng)以及工業(yè)制造領(lǐng)域SDN技術(shù)。

     針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)海量連接、安全可靠等新需求，加快5G、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）等技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，不斷提升網(wǎng)絡(luò)寬帶接入和傳輸速率，加大力度促進(jìn)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)建設(shè)，構(gòu)建支撐跨工廠、跨企業(yè)全面信息互聯(lián)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之四 | NB-IoT：特定場(chǎng)景的連接利器

    作為物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)有密不可分的關(guān)系。

   “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以說是物聯(lián)網(wǎng)的一部分，但是大多數(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，要求網(wǎng)絡(luò)達(dá)到毫秒級(jí)的端到端時(shí)延和100%高可靠性。這意味著，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具備物聯(lián)網(wǎng)的普遍特征，但卻在時(shí)延和可靠性等特性上有高于一般物聯(lián)網(wǎng)的要求。”一位不愿具名的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資深專家告訴《通信產(chǎn)業(yè)報(bào)》（網(wǎng)）記者。

    與此同時(shí)，具備超高可靠、超低時(shí)延特性的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)也將作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重要連接技術(shù)。

    據(jù)媒體披露，從2018年開始，我國(guó)將在推動(dòng)工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)改造升級(jí)的基礎(chǔ)上，在工業(yè)領(lǐng)域逐步部署窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)等先進(jìn)技術(shù)，并以此形成成熟的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和生產(chǎn)體系。

    那么，NB-IoT如何助力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？

     眾所周知，NB-IoT作為一個(gè)空中接口標(biāo)準(zhǔn)，主要是在終端與基站eNB之間的約定，包括物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的一些設(shè)計(jì)規(guī)定，除了能做到低時(shí)延和高可靠之外，其主要優(yōu)勢(shì)就是終端功耗低、待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、成本低、覆蓋深度更強(qiáng)、連接數(shù)量大。

     所以對(duì)于低功耗、廣覆蓋、大連接等工業(yè)信息采集和控制場(chǎng)景，NB-IoT將成為最適合的連接技術(shù)。

     正因?yàn)镹B-IoT的巨大利好，我國(guó)也在政策層面推動(dòng)NB-IoT建設(shè)。去年6月，工信部在文件中提出到2017年末，要完結(jié)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)掩蓋直轄市、省會(huì)城市等首要城市，基站規(guī)劃到達(dá)40萬個(gè);到2020年，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)完結(jié)全國(guó)遍及掩蓋，面向室內(nèi)、交通路網(wǎng)、地下管網(wǎng)等使用場(chǎng)景完結(jié)深度掩蓋，基站規(guī)劃到達(dá)150萬個(gè)。

     與此同時(shí)，在NB-IoT核心標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后，三大運(yùn)營(yíng)商均大力推動(dòng)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)部署。

     據(jù)悉，中國(guó)聯(lián)通在去年完成了NB-IoT核心網(wǎng)建設(shè)，計(jì)劃將在今年5月份建設(shè)30萬個(gè)NB-IoT基站個(gè)，基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)覆蓋。中國(guó)移動(dòng)也表示將在全國(guó)346個(gè)主要城市城區(qū)實(shí)現(xiàn)NB-IoT連續(xù)覆蓋。

     與此同時(shí)，中國(guó)電信在也去年宣布已建成全球首個(gè)覆蓋最廣的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)31萬個(gè)基站的升級(jí)。

     顯然，隨著NB-IoT商用步伐的加快，將助推工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之五 | TSN：智能工廠的“中央樞紐” 

     網(wǎng)絡(luò)在智能工廠中扮演舉足輕重的角色，各種傳感器和設(shè)備機(jī)臺(tái)都需要通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互相鏈接，才能實(shí)現(xiàn)智慧工廠的愿景。

     在工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)方面，傳統(tǒng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品主要集中于少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家。近年來，我國(guó)提出了工廠自動(dòng)化以太網(wǎng)（EPA）、工業(yè)過程/工廠自動(dòng)化無線網(wǎng)絡(luò)（WIA-PA/FA）等技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)化和商用水平低。

     目前，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）、工業(yè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）等新技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化成為國(guó)際產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的新熱點(diǎn)。“既有的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)有工業(yè)設(shè)備已綽綽有余，但若是要實(shí)現(xiàn)未來工業(yè)4.0，以云端服務(wù)器控管全球工業(yè)系統(tǒng)的愿景，則需倚靠TSN。”某工業(yè)企業(yè)人士表示。

     TSN是Time Sensitive Networking（時(shí)間敏感性網(wǎng)絡(luò)）的縮寫，是一個(gè)IEEE的工作組的項(xiàng)目，其核心技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)留、精確時(shí)鐘同步與流量整形，保證了網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、高可靠性的需求等。

     作為底層的通用架構(gòu)，TSN實(shí)現(xiàn)異構(gòu)性網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)交換，TSN通過一條以太網(wǎng)支持實(shí)時(shí)控制和同步，例如在運(yùn)動(dòng)應(yīng)用和機(jī)器人之間，TSN可以同時(shí)支持其他在制造業(yè)應(yīng)用中常見的數(shù)據(jù)通信。

     TSN使得更多企業(yè)可以在此架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合。使得過去人們對(duì)于IT與OT連接的各種障礙得以獲得一個(gè)清晰而可行的解決之道，最終實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)應(yīng)用、人工智能分析等才能被實(shí)現(xiàn)。

 

      來自于《控制工程》的報(bào)告，時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)主要有兩個(gè)，首先，它基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。其次，時(shí)間敏感型網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)候都可以設(shè)定速度運(yùn)行，不會(huì)停滯不前。

      這項(xiàng)技術(shù)必不可少, 因?yàn)殡S著更多的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò), 需要中央“樞紐”來指揮所有的列車并確保它們按時(shí)到達(dá)正變得越來越重要。

      據(jù)了解，目前IEEE TSN工作組已完成了實(shí)施TSN所需的核心標(biāo)準(zhǔn), 業(yè)界已開發(fā)出支持TSN技術(shù)的首批產(chǎn)品。

      國(guó)家儀器日前推出的TSN先期技術(shù)平臺(tái)，以便長(zhǎng)期支持開發(fā)同步化與通信作業(yè)的全新標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。在思科和英特爾的協(xié)力合作之下，國(guó)家儀器協(xié)助客戶打造分布式系統(tǒng)，針對(duì)分布式控制與量測(cè)循環(huán)，執(zhí)行同步化I/O、程序代碼與精確的通信作業(yè)，而這些作業(yè)都能在以太網(wǎng)絡(luò)上完成。

      TSN能夠在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)絡(luò)上建立分布式、可同步化的Hard Real-Time系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用同樣的架構(gòu)執(zhí)行Real-Time控制與傳遞所有標(biāo)準(zhǔn)信息科技(IT)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)著控制、量測(cè)、設(shè)定、人機(jī)接口(UI)與檔案交換架構(gòu)的整合。其網(wǎng)絡(luò)整合、安全控制流量與高效能的特性，可能會(huì)徹底改變系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù)。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之六 | 工業(yè)PON：連接每一個(gè)生產(chǎn)單元

     作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

     所謂的工業(yè)PON是應(yīng)用工業(yè)環(huán)境的全光PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由一個(gè)光線路終端OLT、至少一個(gè)光配線網(wǎng)ODN、至少一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元ONU組成。 

     工業(yè)PON系統(tǒng)能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)控制、工序工藝數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等各種應(yīng)用場(chǎng)景?；赑ON技術(shù)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、制造生產(chǎn)、銷售、物流、售后各工業(yè)化環(huán)節(jié)融合集成，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)CRM、MES、ERP、SCM、SCADA等系統(tǒng)信息孤島的統(tǒng)一控制和管理。

     正是由于工業(yè)PON在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的核心地位，才促使國(guó)家從政策層面鼓勵(lì)企業(yè)開發(fā)和運(yùn)用工業(yè)PON。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》明確指出，支持工業(yè)企業(yè)以IPv6、工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、工業(yè)無線等技術(shù)改造工業(yè)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，以IPv6、軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）以及新型蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)工業(yè)企業(yè)外網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造。

      在國(guó)家這一政策的有力支撐下，中國(guó)電信、中興等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)均從各自的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，推出了一系列工業(yè)PON產(chǎn)品和解決方案。

     其中，中國(guó)電信通過合資企業(yè)浙江省公眾信息產(chǎn)業(yè)有限公司開發(fā)了工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而中興與合作伙伴一起推出了工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）2.0解決方案。

     據(jù)了解，中國(guó)電信的工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是該企業(yè)立足于構(gòu)筑新一代智能通信網(wǎng)，在對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)交換機(jī)系統(tǒng)研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合最尖端的無源光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)新出的一套安全、可靠、融合、先進(jìn)的綜合解決方案。目前，中國(guó)電信已在江蘇、云南等省份的制造企業(yè)成功運(yùn)用了上述方案。

     而中興的工業(yè)PON2.0解決方案，是在成熟應(yīng)用工業(yè)PON1.0解決方案基礎(chǔ)上技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議兼容、協(xié)議容器、多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接入、安全訪問等功能，IT、CT、OT三網(wǎng)互聯(lián)形成一個(gè)互通的內(nèi)網(wǎng)，幫助制造企業(yè)快速構(gòu)建工業(yè)4.0扁平化的工廠內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。除了上述較成熟的解決方案之外，還有更多產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)有意進(jìn)軍工業(yè)PON領(lǐng)域。

     比如，中國(guó)聯(lián)通就計(jì)劃在固網(wǎng)方面，通過工業(yè)PON切入到園區(qū)內(nèi)網(wǎng)的解決方案。

     國(guó)家千人計(jì)劃專家、中國(guó)聯(lián)通大數(shù)據(jù)首席科學(xué)家范濟(jì)安博士表示，相比于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)，工業(yè)PON的連接距離長(zhǎng)，抗干擾防污染性強(qiáng)，性能和安全性高等特點(diǎn)，使其在內(nèi)網(wǎng)的解決方案中具有更強(qiáng)的能力，是智能車間、智能工廠、智能園區(qū)必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)在聯(lián)通主要針對(duì)新建園區(qū)、廠房，原有廠房的更新?lián)Q代等為工業(yè)企業(yè)提供內(nèi)網(wǎng)解決方案。

     盡管工業(yè)PON在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中擔(dān)負(fù)著信息傳輸?shù)闹匾饔?，加之在通用光通信系統(tǒng)中PON技術(shù)已經(jīng)趨于完善，但是各大廠商在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的PON技術(shù)還處于摸索階段，未來仍有加大成長(zhǎng)空間。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之七 | 標(biāo)識(shí)解析體系：工互的關(guān)鍵“神經(jīng)系統(tǒng)”

     “如同DNS在互聯(lián)網(wǎng)中的作用一樣，標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)。”一位深諳工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域多年的專家向記者表示。

      標(biāo)識(shí)解析體系，作為用于識(shí)別和管理物品信息、機(jī)器的資源，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

     目前，國(guó)內(nèi)外存在多種標(biāo)識(shí)編碼及標(biāo)識(shí)解析方案。由于標(biāo)識(shí)編碼尚未統(tǒng)一，中小型企業(yè)內(nèi)部大量使用自定義的私有標(biāo)識(shí)，而涉及流通環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品溯源等應(yīng)用模式正在逐步嘗試跨企業(yè)的公有標(biāo)識(shí)。

     《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.0》（以下簡(jiǎn)稱“白皮書”）指出，標(biāo)識(shí)解析體系可分為兩大發(fā)展路徑，改良路徑和變革路徑。

改良路徑仍基于互聯(lián)網(wǎng)DNS系統(tǒng)，并適當(dāng)改進(jìn)，其中以美國(guó)GS1/EPCglobal組織針對(duì)EPC編碼提出的ONS解析系統(tǒng)相對(duì)成熟。國(guó)際上主要的標(biāo)識(shí)解析體系在中國(guó)都授權(quán)設(shè)立了分支機(jī)構(gòu)，如電子標(biāo)準(zhǔn)化院組建的OID注冊(cè)中心，物品編碼中心負(fù)責(zé)國(guó)內(nèi)的EPC編碼分配。

     同時(shí)，我國(guó)也在基于DNS系統(tǒng)積極探索其他改良方案，如中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心的物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)標(biāo)識(shí)解析NIOT方案，中國(guó)信息通信研究院CID編碼體系。

     變革路徑采用區(qū)別于DNS的標(biāo)識(shí)解析技術(shù)，目前主要是DONA基金會(huì)提出的Handle方案。其采用平行根技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各國(guó)共同管理和維護(hù)根區(qū)文件，現(xiàn)已在ITU、美、德及我國(guó)設(shè)置了4個(gè)根服務(wù)器。

     不過，白皮書指出，現(xiàn)有的標(biāo)識(shí)解析體系尚難以滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求。這是因?yàn)?，和互?lián)網(wǎng)相比，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主題對(duì)象來源更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)更多，而且敏感信息占得比例也居多。

     鑒于這些挑戰(zhàn)，標(biāo)識(shí)解析體系將是一個(gè)長(zhǎng)期研究的課題。從目前來看，多種標(biāo)識(shí)解析體系將在一定時(shí)期內(nèi)共存?；诟牧悸窂降姆桨负突谧兏锫窂降姆桨冈趪?guó)內(nèi)外均已啟動(dòng)并形成一定規(guī)模布局，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)解析的統(tǒng)一。

     白皮書指出，公平對(duì)等是標(biāo)識(shí)解析體系的重要發(fā)展方向。這是因?yàn)?，在互?lián)網(wǎng)時(shí)代，DNS的最高管理權(quán)掌握在少數(shù)國(guó)家手中，這種集中化的單邊管理機(jī)制既容易受到黑客攻擊，又存在控制權(quán)爭(zhēng)議問題。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)提出并開始布局多種新型標(biāo)識(shí)解析體系方案。

      中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副總工李?；ㄖ赋?，為避免出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代DNS受制于人的情況，我國(guó)發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)著力打造標(biāo)識(shí)解析體系。

     從頂層設(shè)計(jì)開始，研究制定標(biāo)識(shí)解析體系的整體架構(gòu)，確立發(fā)展路線圖和時(shí)間表，強(qiáng)化統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制，設(shè)立國(guó)家管理機(jī)構(gòu)。在系統(tǒng)建設(shè)方面，完善根節(jié)點(diǎn)，建設(shè)國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)+配套支撐系統(tǒng)，建設(shè)各級(jí)子解析節(jié)點(diǎn)+公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)。

     為加強(qiáng)話語權(quán)，我國(guó)應(yīng)該積極參與標(biāo)識(shí)解析體系的國(guó)際規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，此外，從生態(tài)層面來說，推動(dòng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)集成創(chuàng)新應(yīng)用。

工聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)巡禮之八 | IPv6：承載百億機(jī)器接入

     IPv6是用于替代現(xiàn)行版本互聯(lián)網(wǎng)IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用融合發(fā)展，全球?qū)P地址的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，2020年全球互聯(lián)設(shè)備數(shù)將超300億，而中國(guó)IP地址需求可能超過100億。但I(xiàn)Pv4僅能提供大約40億左右的網(wǎng)絡(luò)地址，難以滿足需求。

     除具備龐大的地址空間，IPv6支持終端即插即用，更匹配物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用需求；同時(shí)，IPv6可實(shí)現(xiàn)更高的安全性，是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的繁榮，IPv6發(fā)展將是巨大市場(chǎng)需求帶來的必然結(jié)果。

     但是，IPv6從1998年由CERNET首次引進(jìn)中國(guó)，至今已滿20年，而目前國(guó)內(nèi)IPv6的用戶數(shù)量大約只有2000萬。在“2016全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大會(huì)（GNTC）”上，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授吳建平曾表示，我國(guó)的IPv6發(fā)展“起了個(gè)大早，趕了個(gè)晚集。”

      在這一背景下，2017年底中辦、國(guó)務(wù)院印發(fā)《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版(IPv6)規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，提出到2018年末，IPv6活躍用戶數(shù)達(dá)到2億;到2020年末新增網(wǎng)絡(luò)地址不再使用私有IPv4地址，IPv6活躍用戶數(shù)超過5億;到2025年末，全面完成向下一代互聯(lián)網(wǎng)的平滑演進(jìn)升級(jí)。同時(shí)構(gòu)筑IPv6環(huán)境下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)安全保障能力。

      可以預(yù)見，大力發(fā)展基于IPv6的下一代互聯(lián)網(wǎng)，有助于提升我國(guó)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展水平，高效支撐移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興領(lǐng)域快速發(fā)展，不斷催生新技術(shù)新業(yè)態(tài)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)一步繁榮，打造先進(jìn)開放的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

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