新型工業(yè)網(wǎng)絡體系架構 2024

新型工業(yè)網(wǎng)絡體系架構湯立波工業(yè)網(wǎng)絡進入發(fā)展新階段口工業(yè)網(wǎng)絡是企業(yè)用于研發(fā)、生產(chǎn)、辦公、經(jīng)營等活動的網(wǎng)絡，涵蓋工業(yè)控制網(wǎng)絡和工業(yè)信息網(wǎng)絡兩個層次，是連接生產(chǎn)各環(huán)節(jié)人、機、料、法、環(huán)、測的重要基礎設施。第四次工業(yè)革命(智能化)第二次工業(yè)革命(電氣化)第四次工業(yè)革命(智能化)第二次工業(yè)革命(電氣化)第三次工業(yè)革命(自動化)(機械化)蒸汽機鐵路/鋼鐵電力電氣石油/汽車互聯(lián)網(wǎng)、計算機工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人工智能工業(yè)網(wǎng)絡1.0(模擬電路)工業(yè)網(wǎng)絡2.0(數(shù)字網(wǎng)絡)局部互聯(lián)，工業(yè)網(wǎng)絡2.0(數(shù)字網(wǎng)絡)局部互聯(lián)，支撐自動化新型工業(yè)網(wǎng)絡全面智能化三大驅動力促進工業(yè)網(wǎng)絡代際更新技術創(chuàng)新推動新技術不斷創(chuàng)新迭代，工業(yè)與ICT技術加速融合●5G、云計算、軟件定義網(wǎng)絡等技術逐步成熟，加速向工業(yè)領域各場景拓展應用●以大模型、大數(shù)據(jù)為代表的智業(yè)智能發(fā)展的加速器應用需求牽引產(chǎn)業(yè)升級和數(shù)字化轉型驅動工業(yè)應用不斷創(chuàng)新●從解決企業(yè)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)內部連接的簡單傳輸網(wǎng)絡，向業(yè)務驅向柔性生產(chǎn)、遠程操控、協(xié)同設計等復雜場景演進生態(tài)重構加速產(chǎn)業(yè)鏈日趨開放，加速工業(yè)網(wǎng)絡生態(tài)重構●開放標準、開放源代碼和開放同的開放網(wǎng)絡方向演進鏈重構控網(wǎng)算集成控網(wǎng)算集成構建面向工業(yè)管理和控制的算網(wǎng)基座。資源—體化部署、動態(tài)分配。·控+網(wǎng)+算：工控、計算、網(wǎng)聯(lián)能力進一步集成，提供開放化、協(xié)同化、智能化的一區(qū)級網(wǎng)絡毫秒級，城域級網(wǎng)絡10毫秒級。等不同類型網(wǎng)絡技術協(xié)同融合，實現(xiàn)端到端確定性保障?？氐拇_定性能力協(xié)作，實現(xiàn)確定性的應用服務。2確定承載泛在互聯(lián)比提升，應用范圍越來越廣，并從生產(chǎn)外圍向生產(chǎn)核心延展。設備、跨系統(tǒng)、跨廠商的數(shù)據(jù)連接和集化P將新型工業(yè)網(wǎng)絡五大新特征(續(xù))開放智能·產(chǎn)業(yè)開放，網(wǎng)絡各層協(xié)議解耦合，控制系統(tǒng)、應用系統(tǒng)將不再與具體網(wǎng)絡技術強綁定，打破少數(shù)巨頭對產(chǎn)業(yè)鏈的控制，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新開放?！け倔w智能，通過集成人工智能(Al)和機器學習等技術自身變得智能，實現(xiàn)設備預測性維護、故障自愈性修復、資源智能化管理及模型自主訓練等?；谛滦凸I(yè)網(wǎng)絡體系，全面支撐元宇宙、人工智能、工業(yè)大模型、數(shù)字孿生等創(chuàng)新智能化技術在工業(yè)場景下應5安全可控5通過增強主動防御、智能感知、協(xié)同處理等能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡設施和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠、安全可信。·數(shù)據(jù)可控，通過構建數(shù)據(jù)流轉可控、數(shù)據(jù)使用可控、安全風險可控的網(wǎng)絡體系，滿足企業(yè)對于自身數(shù)據(jù)高安全性要求。智能防火墻+微隔離+沙箱等措施構智能防火墻+微隔離+沙箱等措施構新型工業(yè)網(wǎng)絡能力愿景無線化以太/IP化一體化確定化一體化確定化泛在互聯(lián)確定承載控網(wǎng)算確定承載控網(wǎng)算集成去耦合化開放化開放智能安全可控開放化開放智能安全可控智能化可預期化智能化工業(yè)網(wǎng)絡架構演進趨勢現(xiàn)場邊緣中心現(xiàn)場邊緣中心現(xiàn)場算力現(xiàn)場接入網(wǎng)現(xiàn)場算力SCADADCS網(wǎng)聯(lián)邊緣匯聚網(wǎng)中心骨干網(wǎng)邊緣算力中心算力算力中心決策邊緣管控工控現(xiàn)場執(zhí)行新型工業(yè)網(wǎng)絡體系架構(控網(wǎng)算一體化)技術產(chǎn)業(yè)體系。(算力三級)中心算力(算力三級)中心算力中心骨干網(wǎng)中心決策經(jīng)營管中心決策業(yè)算力邊緣算力打通工控數(shù)據(jù)流轉業(yè)算力邊緣算力打通工控數(shù)據(jù)流轉工業(yè)5G邊緣匯聚網(wǎng)邊緣管控資源現(xiàn)場接入網(wǎng)現(xiàn)場算力傳藤生產(chǎn)制現(xiàn)場接入網(wǎng)現(xiàn)場算力傳藤構構體系架構-網(wǎng)聯(lián)功能視圖口網(wǎng)聯(lián)視圖立足于打造全維度、通用化的工業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡架構體系，現(xiàn)場域，邊緣域和中心域三域聯(lián)動可以有效支撐新型工業(yè)網(wǎng)絡五大新特征的實現(xiàn)。確定性光骨干網(wǎng)確定性路由骨干網(wǎng)40odon核心路由槽中心決策中心骨干網(wǎng)大二層算力網(wǎng)絡中心決策中心骨干網(wǎng)云原生網(wǎng)中算力中心域實現(xiàn)企業(yè)內部網(wǎng)絡互聯(lián)管理邊緣匯聚同邊綠管腔邊緣匯聚同邊綠管腔現(xiàn)場執(zhí)行現(xiàn)場接入網(wǎng)力現(xiàn)場域實現(xiàn)車間內人機物接入，通過多種網(wǎng)絡技術的通信模塊和端設現(xiàn)場執(zhí)行現(xiàn)場接入網(wǎng)力未來網(wǎng)聯(lián)三域將呈現(xiàn)出現(xiàn)場域異構網(wǎng)絡融合、邊緣域高質量承載網(wǎng)絡組合、中心域云化網(wǎng)絡協(xié)同體系架構-工控功能視圖網(wǎng)邊緣網(wǎng)實時虛擬機非實時虛擬機開發(fā)生態(tài)開放化軟件服務化件通用化實時虛擬機非實時虛擬機度運動控一設備智能化硬件通用化和軟件服務化將成為新型工業(yè)控制的重要演進方向。中心決策非實時的調度編排、模型訓邊緣管控以實時+非實時虛擬機方式，現(xiàn)場執(zhí)行一般內嵌在執(zhí)行、傳感系統(tǒng)中，智能化能力逐體系架構-算力功能視圖口“算力是智能涌現(xiàn)的動力引擎”,算力規(guī)模直接決定了人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的實際效能。中心決策中心中心算力是集中式的算力資源中心，一般以工業(yè)云的形式存在，具有大中心云邊精密協(xié)同云邊精密協(xié)同邊緣管控邊緣算力是由靠近生產(chǎn)線的智能計算設備組成，滿足工業(yè)應用實時性邊緣管控邊端精密協(xié)同邊端精密協(xié)同現(xiàn)場執(zhí)行算現(xiàn)場現(xiàn)場算力是工業(yè)現(xiàn)場的本地算力，實時性最強，計算能力相對較弱，現(xiàn)場執(zhí)行算現(xiàn)場未來的工業(yè)算力將呈現(xiàn)出“分層調度、緊密協(xié)同、智能賦能”的趨勢。新型工業(yè)網(wǎng)絡技術體系口新型工業(yè)網(wǎng)絡技術體系融合工控、網(wǎng)聯(lián)、算力三維度的技術，共同促進物理與數(shù)字世界的深度融合，支持工業(yè)領域新型業(yè)務的創(chuàng)新升級。工業(yè)現(xiàn)場，實現(xiàn)全面接入，即時控制，設備智能；邊緣匯聚，實現(xiàn)局部性的數(shù)據(jù)匯聚、控制和智能；中心骨干，實現(xiàn)全局性的數(shù)據(jù)流轉、管控和云化智能。工業(yè)控制互操作技術虛擬化工控編排、工控信息模型等轉發(fā)技術現(xiàn)場總線、工業(yè)無線、TSN、5G、工業(yè)確定性網(wǎng)絡等工業(yè)算力構建技術深度學習DPU等工業(yè)控制編程技術開放自動化、虛擬化控制、跨平臺翻譯等管控技術柔性編排、數(shù)字孿生網(wǎng)絡網(wǎng)絡演算等工業(yè)算力管控技術確定性線程、可信計算、分布式訓練等工業(yè)智能控制技術機器視覺控制、虛擬調試NLP大模型等融合技術有線無線融合組網(wǎng)、算網(wǎng)融合、通感一體等工業(yè)算力融合技術算力編排、度量、算控融合、算力交易技術等新工控技術體系網(wǎng)聯(lián)技術體系算力技術體系技術適用場景分析轉發(fā)措術轉發(fā)措術健空損術合技術場細確場細確網(wǎng)聯(lián)技術視圖●新型工控在控制互操作、控制編程以及智能化方面涌現(xiàn)了創(chuàng)新技術，逐步向軟硬件解耦、算網(wǎng)控一體、云邊端協(xié)同方向演進。●工控協(xié)議開放化、工控設備虛擬化，工控系統(tǒng)智能化成為新型工控技術發(fā)展的三大趨勢。算力技術視圖算力技術視圖●網(wǎng)聯(lián)技術既包含傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)無線，也將5G、TSN、PON等新型網(wǎng)絡技術應用于工業(yè)領域，在轉發(fā)技術、管控技術及融合技術三個方面進行進一步創(chuàng)新?！翊_定性、智能管控、多模融合是網(wǎng)聯(lián)技術的演進方向。工業(yè)控制編程工業(yè)控制編程新工控技術視圖工業(yè)控制互操作中心決羈執(zhí)行●工業(yè)算力技術包括，將異構算力整合成可調用算力資源池的算力構建技術，實現(xiàn)算力精確調控的算力管控技術，實現(xiàn)算力、控制、網(wǎng)絡協(xié)同的算力融合技術。調度演進，支撐全域全網(wǎng)智能無處不在。·《新型工業(yè)網(wǎng)絡體系架構藍皮書》等系列成果·《新型工業(yè)網(wǎng)絡體系架構藍皮書》等系列成果體系架構藍皮書華為技術有限公司紫金山實