第二章工業互聯網網絡互聯《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程2.1工業互聯網網絡概述>>《工業互聯網基礎》目錄工業網絡分類02工業互聯網網絡內涵和定義01《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程在工業設備互聯及互聯網體系架構中，如圖2.1工業互聯網網絡架構，接入網絡是基礎，網絡為人、機、物全面互聯提供了基礎設施，促進各種工業數據的相互流通和無縫集成。工業互聯網網絡連接，涉及了工廠內外的多要素、多主體間的不同技術領域，影響范圍大，可選技術多。工業領域內已廣泛存在各種網絡連接技術，這些技術分別針對工業領域的特定場景進行設計，并在特定場景下發揮了巨大作用和性能優勢，但在數據操作和無縫集成方面，往往不能滿足工業互聯網日益發展的需求。工業互聯網網絡連接的總體目標，是促進系統間的互聯互通，從孤立的系統/網絡中解鎖數據，使得數據為行業內及跨行業的應用發揮更大價值。工業互聯網網絡內涵和定義圖2.1工業互聯網網絡架構工業互聯網網絡內涵和定義工業互聯網內涵工業互聯網基于現有互聯網，以便滿足安全、實時、可靠性等要求，包括工廠內網、工廠外網和標識解析。工業互聯網還是新業態和新模式，類似互聯網和移動互聯網，圍繞工業生產經營，會產生很多應用創新，包括智能化生產、網絡化協同等等工業互聯網網絡是構建工業環境下人、機、物全面互聯的關鍵基礎設施，通過工業互聯網網絡可以實現工業研發、設計、生產、銷售、管理、服務等產業全要素的泛在互聯，促進各類工業數據的開放流動和深度融合，推動各類工業資源的優化集成和高效配置，加速制造業數字化、網絡化、智能化發展，支撐工業互聯網下的各種新興業態和應用模式，有力推動工業轉型升級和提質增效。工業互聯網網絡內涵和定義目錄工業網絡分類02工業互聯網網絡內涵和定義01《工業互聯網基礎》/工業互聯網系列課程工業網絡分類工業互聯網是新一代信息通信技術與先進制造業深度融合所形成的新興業態與應用模式。根據業務需求和數據流向，工業互聯網網絡又可進一步劃分為工廠內網和工廠外網，如圖2.2工業互聯網應用場景。圖2.2 工業互聯網應用場景工業網絡分類圖2.3 工業網絡分類工業網絡分類1.工廠內網工業網絡分類1.工廠內網生產網遠程控制對于網絡時延、網絡帶寬存在一定的要求。例如視頻遠程控制類業務要求時延一般不大于20ms，同時應能根據具體遠程控制視頻清晰度，提供相應的網絡帶寬保障；現場產線控制，主要包括對產線PLC、產線I/O、設備運動控制，其網絡流量一般具備周期性特征，根據不同的控制對象，其網絡時延和丟包等關鍵指標參數存在差異化的需求。工業網絡分類1.工廠內網辦公網企業辦公網絡是企業工廠內網中面向人與人、人與機器之間連接層級的網絡，其典型的架構如圖2.3。在企業工廠內網中，位于辦公網絡的操作維護人員，存在與企業生產管理系統和企業/園區安防監控系統的互聯互通需求。通過有線/無線的連接方式，接入到企業生產管理系統中，實現生產數據的處理，以及生產任務的配置和下發；同時，通過有線/無線的連接方式，按需及時接入企業/園區安防監控系統，進行緊急事件的處理和監控歷史記錄的調用和分析等工作。圖2.3 企業工廠內網辦公網絡的典型架構工業網絡分類1.工廠內網辦公網工業網絡分類1.工廠內網安防網工業企業的安防網絡主要包括企業范圍內的視頻監控、道閘門禁以及其他基于物聯網的傳感系統。企業工廠內網安防網絡的典型架構如下圖2.4所示：圖2.4企業工廠內網安防網絡的典型架構工業網絡分類1.工廠內網安防網工業網絡分類1.工廠內網企業數據中心企業內數據中心，其主要承載企業生產和日常辦公所產生的各類生產相關數據，以及企業正常運行所必須的各類管理和信息系統，企業內數據中心與工廠內網其他要素之間的關系如圖2.5，如制造執行系統（MES）、供應鏈管理系統（SCM）、產品數據管理系統（PDM）、企業資源計劃系統（ERP）、客戶關系管理系統（CRM）系統等。同時，企業內數據中心，也可作為企業日常產生的各類其他數據的存儲和處理中心，例如企業內部視頻監控、人員出入門禁數據等。圖2.5企業內數據中心與工廠內網其他要素之間的關系工業網絡分類1.工廠內網企業內數據中心作為工廠內網各類數據和服務的承載中心，承擔了企業內部邊緣數據的匯聚、存儲、處理的主要工作，是工廠內網信息化、智能化的核心節點，也是上聯工廠外網，實現跨域數據互通的關鍵節點。面向工廠內網，企業內數據中心匯聚工廠內各類有線（工業PON、以太網等）及無線網絡（5G、Wi-Fi等）承載的生產、辦公、安防等子網的數據，并進行數據的處理和存儲。圖2.6企業內數據中心組網架構以及和工業云的互聯工業網絡分類1.工廠內網面向外部連接，企業內數據中心通過各類專線（按照企業規模，可包含PON專線、OTN專線、企業入云專線等），以及SD-WAN等新興外網技術，實現與云數據中心的互聯互通，進行工業數據的傳輸和異地備份等業務，企業內數據中心組網架構以及和工業云的互聯如圖2.6。圖2.6企業內數據中心組網架構以及和工業云的互聯工業網絡分類1.工廠內網從以上場景和需求來看，工廠內網中設備連接類型越來越多，設備連接量越來越大，逐步呈現出全連接的趨勢。因此，網絡部署上朝著融合方案發展，最典型的是有線無線融合的方案，如：工業PON/工業以太網+5G+工業Wi-Fi。隨著越來越多的工業設備連接，工廠需要具有對設備、對網絡和對業務的整體管控方案，隨著管控系統的不斷成熟和發展，將朝著全連接和自服務能力的方向發展，以滿足工廠靈活調配網絡適應業務的需求，以及智能化故障預測診斷及遠程運維的需求。圖2.8Hualuo_礦用4G+WiFi無線通信系統設計方案V2.8工業網絡分類2.工廠外網工廠外網指以支撐工業全生命周期各項活動為目的，滿足工廠數據、工業應用、工廠業務需要出工廠與云平臺或者其他網絡互聯需求，用于連接企業上下游合作伙伴、企業多分支機構、企業與云應用/云業務、企業與智能產品、企業與用戶之間的網絡。例如企業用于開展電子商務業務的公眾互聯網，租用基礎電信企業線路用于異地園區互聯的專線等都屬于工廠外網范疇。面向工業互聯網高質量業務需求，構建多種形式的專網及實現網間互聯，打造工業互聯網高質量網絡平面是工廠外網的重要發展趨勢。工業互聯網外部網絡如圖2.9圖2.9工業互聯網外部網絡工業網絡分類2.工廠外網工業網絡分類2.工廠外網工業網絡分類2.工廠外網隨著企業在云端部署信息系統成為一種趨勢，傳統的工業互聯網架構和能力已經逐漸無法滿足企業“多系統，多場景，多業務”的上云要求。在這種場景下，云和網不再各自獨立，開始進行深度協同，云網融合的概念應運而生。針對云網融合業務需求，可采取入云專線為工業企業提供云數據中心和企業虛擬私有云之間高速、低時延、安全可靠的專屬連接通道，實現工業企業本地的數據中心、辦公網絡、總部和分支機構和云數據中心相連接。企業入云專線應具有固路由配置、無縫資源擴展、用戶獨占、高安全性能等特性，滿足工業企業高等級網絡連接需求，云網融合典型網絡架構如圖2.8。圖2.8云網融合典型網絡架構企業云網融合業務工業網絡分類2.工廠外網工業互聯網的發展就是通過開放的網絡將企業工廠的設備、生產線、供應商、產品和客戶等緊密地連接和融合起來，高效的共享和復用各種要素資源，從整體上提升工業生產的自動化、智能化水平，達到降本增效、延長產業鏈，推動轉型發展的目的。從以上場景和需求來看，工廠外網短期看還是聚焦在企業專線上，但隨著業務的發展和新技術的賦能，虛擬切片網絡會在一定程度上替代原本的企業專線，還會存在根據業務需求來劃分不同性能和保障能力的專網予以匹配。因此，工廠外網的部署上應更加關注云網融合發展，逐步實現網隨云動、云隨網生。工業網絡分類3.工業園區網工業園區網絡作為工業網絡的一種典型部署形態，從承載的業務角度看，工業園區網絡主要由工業生產網、企業信息網、園區公共服務網以及云基礎設施組成。所用的網絡技術、組網方式、發展趨勢等方面與工廠內網和工廠外網有重疊之處。圖2.11工業園區強系統架構工業網絡分類3.工業園區網由于工業園區內部存在生產網、辦公網、安防網等多個子網，其網元類型、網元數量、網絡能力、網絡接口、承載的業務等關鍵指標存在較大差異，因此需要引入各類所需的網絡連接技術方案，實現對于園區內部所有網元和業務的統一融合承載。同時，在工業園區網絡的設計和部署過程中，需要考慮整體網絡的可擴展演進能力，業界已經采用開放式或基于業務的架構以及標準化的網絡連接技術，盡量避免私有化的技術實現，以適應快速發展的工業業務對于網絡基礎架構的能力要求，同時保護現有網絡建設投資，控制園區網絡系統完整生命周期的總體成本。圖2.11工業互聯網園區網絡建設工業網絡分類3.工業園區網針對新建的工業園區網絡場景，需要對網絡架構進行統的規劃，結合