2018-02-01 14:55

　　尊敬的各位领导、嘉宾，下午好！今天我主要分享一下我们网络连接特设组在网络研究方面的一些进展。今天介绍的主要内容，第一，《工业互联网网络连接白皮书》编写的背景。第二，《工业互联网网络连接白皮书》的框架内容，包括我们新研究的网络连接体系架构。第三，从网络互联和数据互通介网络的发展趋势和关键技术，最终我们给出了一些工业互联网网络部署演进的建议。

　　首先我们这个白皮书的研究背景，网络是基础。在2016年产业联盟发布了工业互联网体系架构的白皮书，这个白皮书其实在业内也有非常好的反响，其中网络是基础、数据是核心、安全是保障这个提法非常深入人心，包括我们的一些国家领导人也都能够说出来这样的话，给他们留下了深刻的影响。在2017年10月份，更让我们做这个产业研究的人振奋的是，国务院会议通过了《深化互联网+先进制造业，发展工业互联网的指导意见》，在指导意见中，也是在主要任务里第一条就提出夯实网络基础，把推动网络改造升级，提速降费作为一项重要任务提出来了，指导意见对于网络改造、技术研发、标准研制、产业培育都给出了非常详细的指导。所以我们工业互联网产业联盟在今年6月份，为了更加深入地研究工业互联网的网络体系，我们特别成立了网络连接特设组。

　　我们网络连接特设组成立之后，我们首先研究了一下现有的网络主要有哪些问题，这是我们一个现有网络最常见的一种形式，就是在最下面有工业控制网络，上面也就是我们常说的OT网络，上面企业有自己的信息网络，也就是常说的IP网络，在外面有我们的互联网，这样三重网络结构，网络是相对割裂的，每个希望网络能力是单一的。具体来说，现在互联网很多只用于商业信息的交互，企业信息网络难以向生产系统延伸，而大量在控制网络中，大量数据沉淀消失在工业控制网络中。在这种结构下，当工业互联网智能制造的业务出现的时候，两者是难以支撑它的发展的，网络就成了限制业务发展的瓶颈。为此，我们网络连接特设组在成立之初，就把我们网络连接白皮书编写作为一项重要工作在做工作。信通院、华为、沈自所、中国电信、中兴、中国移动等等我们一起起草了白皮书，我们面对的是一些工业读者，希望他们能够看到未来网络往哪个方向发展，我的网络如何改善，我们希望网络提供商和设备生产商可以了解到技术发展趋势，哪些是关键技术，未来的演进是怎样的。

　　下面我就白皮书主要内容给大家做一下介绍，首先是研究给出了网络连接的体系架构，一个是网络互联，一个是数据互通，在网络互联里我们有工厂内和工厂外网，工厂内网有OTIT融合的网络，不但可以支持运动控制、实时控制，还可以支撑办公运用、生产管理、设备、环境、人员等监控管理。在工厂外网，能够实现工厂、智能产品、用户、工业服务平台、协作企业广泛互联，通过固定通信接入和移动通信接入的方式，我们能够提供一个普遍的连接，也就是互联网的连接。同时提供高性能、高可靠、高安全的连接方式。在上层有一个连接层，通过一些协议打通数据环节，从而通过上层云平台，工业APP，工业网站。具体实现上，在工程外网我们主要是能够支持上网连接，上网专线、上云专线、企业互联互通的专线。在工厂内除了支持传统工业控制网络，我们还有一些新的以太网络、WIFI网络，无线网络，把他们全部连接起来，通过利用网络连接器实现网络更优化的管理。

　　下面我介绍一下网络互联的情况，我们认为在工厂内网络发展趋势主要有以下三点：融合、开放、灵活友好。融合可以说我们觉得一个是网络架构的扁平化，因为从工业互联网架构白皮书（1.0版本）就可以看出，我们网络以前是两层三级网络，而随着一些技术的发展，以及本身的业务需求，尤其是例如信息系统向下延伸的需求，导致我们的IT网络和OT网络逐渐趋向融合，而且扁平化。在流程制造业场景下，现场级、车间级网络也逐渐趋于扁平化。另外因为我们传统网络是依附于控制系统的，在这种状态下，我们数据往往用于支撑我们的控制决策，这时候它的控制是在控制闭环里的，而我们新的业务出现的时候，我们对数据有大量的需求，那就需要打开这些环，使得我们网络不仅支持信息的控制传输，还支持过程数据的控制传输。另外工业互联网我们长期提的词叫全流程、无死角的信息采集，在这种情况下，传统有线网络无论是经济效益还是效果上都无法满足需求，所以未来网络肯定是有线和无线相融合的网络。

　　另外是开放，技术开放，我们在工业互联网常说是七国八制的技术体系，还有IEC61158标准里面有多个工业以太网的技术，他们之间是难以互通的。而我们新的工业互联网网络有新的技术，我们需要将这些以前相对独立的，互相不通的烟囱打破掉，构建一个相互之间解耦合的新的技术体系，从而使我们技术更加开放，让大家更加层次化，解耦合的层次出现。另外以前主要是IEC制定工业网络的标准，未来我们IEEE等等都会加入到当中，从而使整个技术体系更加开放。而另一方面我们都知道IT和IPV6的引入，IPV6实际上也是工业互联网里非常重点的东西。大家知道互联网之所以非常开放，与他采用了TCP/IP的层次架构密不可分，因为这种架构支撑了开放性、引入了更多的开发者，当未来我们把这种TCP/IP架构真正贯彻到工业网络里面，也必将使我们整个技术体系更加开放。

　　另外是数据开放，刚才提到了我们传统的网络实际上里面跑的数据是为了控制而生的，它主要是支持控制系统的控制决策的。而这个数据现在由于我们对像工业的一些大数据、云平台的需求，我们对数据有海量需求，这个时候这种闭环的数据我们就需要把它开放出来，供我们上面进行分析和决策。

　　还有一个是产业开放，这个跟前面是一脉相承的，由于我们技术开放、数据开放，我们将在这个产业中引入更多的新来者，包括新的芯片厂商，新的解决方案提供商，从而整个产业会相对更加开放，从而打破以前我们在传统工业领域几个巨头各自垄断自己烟囱的局面。

　　第三是灵活友好，在四种新模式中，我们看到了智能化生产、个性化定制的业务，实际上它对网络的形态是有非常高要求的，尤其像智能制造和个性化定制，随着订单或者需求的不同，我们生产线是需要迅速调整的，这个时候我们网络也要能够支撑迅速调整，这就需要网络形态是灵活的。同时由于网络在工厂内大量部署，实际上我们网络管理从总体上来说，它是更为复杂的。但是我们工业企业，老实说工业企业不是网络专家，他需要的是我能够迅速管理的网络，这时候网络管理的友好就非常重要。这时候会有一些基于外部或者基于可视化易管理的技术出现，让我们工业企业用户，能够非常迅速，非常灵活，非常容易地管理他自己的网络。

　　下面介绍一下在前面的趋势下，我们有哪些关键技术，首先是TSN，TSN是IEEE802.1工作组研究的一系列标准，它是目前工业控制网络面向千兆接口的解决方案，在以前很多工业以太网里面他们都把千兆解决方案寄托于TSN上了。同时还有一个变革，由IEC制定工业互联网的标准，转而由802.1工作组来制定。另外IETF和这些标准组织更多基于TSN制定标准，因为他们都是基于亚模型制定他们的标准，这样我们整个的网络体系未来会更加开放，更加统一、更加灵活，也易于大家的开发。TSN实际上是把下层的这种通道打通了，同时他是把我们网络+控制的模式逐渐向网络+控制和应用的模式进行转变。其实传统网络支持把数据网送出去的方面，无论是数据量还是它的互通能力上，都是相对较差的。我们新的TSN网络不但能够支持控制，而且还能够支持这些应用。

　　第二是工业PON技术，部署简单、高可靠、高安全性等等优势在工业领域都有非常强的领先基础。

　　第三是确定性网络，TSN解决的是局域网内的确定性，而确定性网络将解决跨子网、广域网的确定性。

　　第四是单对双绞线以太网技术，它可以复用工厂内已有的端对双绞线，提供10Mbps的传输，同时有效距离可以支持到1000米，在工业现场和车内等环境下，高可靠性也都有保障。最重要的是他能够支持本安供电和数据传输。

　　在工厂内还有两种非常重要的技术，一种是无线技术应用和定位技术应用，无线技术包括Multefire和5G URLLC，Multefire采用非授权频段提供服务，5G URLLC是5G专门针对工业场景研究的技术。无线定位技术实际上是实时提供人、物品信息，未来可能会有融合定位技术，通过建立一体化融合的异构体系架构，通过有效的评估和决策机制，输出最优结果，将多种定位，包括北斗定位还有无线定位的一些机制来统一做一个融合的研判。

　　工厂内还有一种非常重要的技术是工业SDN，它可以将多种协议设备接入，支持设备灵活组网，满足多种业务传输需求，实现全网可视化管理，这也对应到我们前面所说的灵活友好的趋势实现。

　　在工厂外我们认为工厂外网的服务，有三个趋势，普遍化、精细化、灵活化。在现有工业网络中，工厂外网就是干的信息传递，但是我们可以看到未来工业互联网对外网服务是非常多的，我们刚才提到了有用户广泛的智能产品的接入，也有高质量、高带款厂区之间，协作企业之间的互联，也有高安全云之间的互联，包括私有云和公有云之间的互联，包括企业从内部到公有云的互联，更多我们有专线保障的网络。这些复杂的让我们外网服务更为普遍化，因为很多工业企业没有构建自己的外网，但是未来随着它的业务发展，和服务拓展必将构建它的外网。从我们服务提供商来说，以前是相对简单，都是基于互联网提供服务，而未来由于我们需要更多QS，覆盖更多带宽连接需求的时候，我们的网络服务会更加精细化，它既包括我们海量覆盖，海量无死角覆盖的无线网络业务的需求，也有我们像协作企业支架大带宽的连接需求，还有高服务质量的连接需求。因为我们在指导意见里也看到了有一个叫做提速降费的问题，实际上我们只有做到这种服务的精细化之后，才能更好地做到提速降费。灵活化，未来我们可能工厂会自己管理我们自己的网络，而我们的现在实际上工业企业也都有体会，现在我们要去开一条专线或者开一个业务，相对来说流程都是比较复杂的，如九我们自己去调整自己的网络，那流程就更复杂了，未来我们可能需要更加灵活化的调整，往往是企业自己能够做这种调整，而现在很多网络是难以满足这种需求的。

　　在这里我主要介绍两种，丰富的企业专线来满足我们大带宽，高安全，高可靠，低时延，一是是MPLS VPN和OTN网络，都能提供层次化QoS，能够提供大带宽和高可靠的保障。同时OTN还可以提供物理专线，这种需求对于大企业高服务质量保障的网络构建是非常有用的。包括像SD-WAN这种技术在国内也是非常受到中小企业青睐的。另外是移动技术的普及，我们主要是有三个，一个是NB-Lot，运营商在NB—IoT建设方面确实提速很快，同时联盟在2017年设置的测试床里面很多都跟NB—IoT有关，它在实现广覆盖应用场景的时候有非常大的优势，而5G可以支持更多场景，可以针对不同场景提供不同服务质量，同时6G网络切片又为多用户的隔离保护提供服务。

　　下面说一下数据互通，数据互通方面我们认为主要有几个趋势，在数据互通方面首先是有标准化趋势，就跟我们前面提到的七国八制一样的，我们在数据方面可能更多，据不完全统计有三四十种的标准或者公有、私有的标准，这就导致我们以前的数据是互通不起来的，这是很现实的情况。因为我们以前工业控制里面，我们数据的使用方式非常明确的，比如现场采集的设备商的数，就是为了做决策用的，它的使用方、走的路径都是非常明确的。在这种情况下，我们的数据某种意义上来说也没有互通的需求，而且他也没有把它做更多格式化，或者一致化的需求。而在未来我们不知道数据谁为谁用的，因为当我们这些数据出去以后，也许会被一个APP用，也许会被大数据使用，也许会在网站上使用，这时候我们光传输数据是不够的，我们还要把数据它的来源，它的一些信息做一个完整的整体信息全都传出去，这时候就有了数据标准化的需求。我们需要用一种统一的，一致化的语法描述这些数据。而在数据互通延伸方面，我们认为有两个方向，一个是向上他与云的连接，向下是协议向下到现场的互通。往云的连接方面，我们认为我们的数据，云是未来我们整个数据，整个网络连接，包括我们提到的工业互联网平台很重要的基础的一种支撑，这种数据上云的需求，决定了我们数据互通也必须是上云的。而在向下，因为传统的像数据互通的这些协议，比如OPC-UA，由于我们以前网络也不支持它的实时性，他是难以到现场延伸。而我们新的TSN技术包括5G技术，对实时性保障有了非常大的提高，这时候使得我们数据协议能够向下延伸到现场成为可能，这也是我们现在可以了解到的，比如一些数据互通协议非常热门的结合。这里主要提一下数据互通的技术，oneM2M，还有针对轻量级设备实现的互通等等。

　　在部署演进方面，我们认为在工厂内网络有替换和叠加两种模式，我们希望未来能够有IT—OT融合的网络。因为我们在现场有大量设备，这时候需要有类似信息采集和信息监控的网络，叠加在我们网络之上，实现大量数据采集和现场数据监控。另外一种模式是替换模式，对于实在老旧的设备进行替换，替换成我们新的网络设备，网络部署，更好的应有实际上是在我们大量工业企业在新建厂房，新建工厂的时候，能够直接运用我们新的数据，新的网络架构，新的网络技术来建设这个工厂。在工厂外网，我们认为实际上在工厂内网对我们工业企业来说是怎么改造，怎么建设的问题，对于工厂外网，对于工业企业来说是怎么用的问题。我们主要是觉得有两点，一个是产品网络化，未来的产品实际上都是面临着一个问题，首先我们这种大量数据的采集，首先要求我们的产品必须能够连上网的，这时候才能有大量数据采集，才能有后续的服务，后续大数据，后续应用。所以我们觉得工业企业首先是要实现它的产品必须能够联网的，他要有相应通信模块的接入，相应网络化的接入。另外是与云的专线连接，我们认为未来与云的互联，与云的交互是未来围绕着云来开展的业务，将是未来非常重要的模式。无论你对公有云还是对私有云，所以我们觉得企业可能在未来，在专线方面可能要多考虑，在与云的架构互联，包括我们刚才提到的上云专线，或者私有云、公有云的云互联专线。