5G、TSN、千兆光網(wǎng) | 下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡將出現(xiàn)融合發(fā)展的勢頭

時間:2021-04-16

來源:控制工程網(wǎng)

導語:近日,工信部發(fā)布的《“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱《行動計劃》)明確提出“聚焦制造業(yè)數(shù)字化轉型,開展面向不同應用場景和生產(chǎn)流程的‘雙千兆’協(xié)同創(chuàng)新,加快形成‘雙千兆’優(yōu)勢互補的應用模式”。

  賽迪顧問股份副總裁董凱向21世紀經(jīng)濟報道表示,以5G和千兆光網(wǎng)為代表的“雙千兆”網(wǎng)絡將推動中國工業(yè)通信網(wǎng)絡完成從跟跑到并行再到領跑的跨越發(fā)展。中國的下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡,將以5G與千兆光網(wǎng)為基礎,融合TSN、WiFi6、IPv6+等新技術,打通工業(yè)領域信息數(shù)據(jù)流動的“大動脈”。

  他介紹,下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡將出現(xiàn)融合發(fā)展的勢頭。其中,5G將解決遠程操作問題,TSN解決高精度同步問題,千兆光網(wǎng)解決行業(yè)全場景布局5G所帶來的投入改造成本過高問題,如此可以更好應對工業(yè)領域超低時延與可靠性、大帶寬、大規(guī)模等多樣化應用場景。

  他建議,加快構建中國工業(yè)通信網(wǎng)絡發(fā)展中長期路線圖,打破工業(yè)和通信業(yè)行業(yè)壁壘,出臺支持“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展和工業(yè)融合賦能的專項政策,構建下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡標準體系,打造“雙千兆”網(wǎng)絡與工業(yè)協(xié)同發(fā)展共性技術平臺。

  工業(yè)領域“雙千兆”網(wǎng)絡實現(xiàn)互補互促

  關于工業(yè)通信網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀,董凱介紹,20世紀80年代以來,現(xiàn)場總線承擔了工業(yè)儀表與儀表之間、儀表與集中控制管理中心之間的通信連接任務,構建了完整的生產(chǎn)控制管理系統(tǒng),在石化、水泥、鋼鐵等流程制造行業(yè)得到了廣泛應用。

  目前,現(xiàn)場總線在工業(yè)企業(yè)的使用量依然巨大,但面臨布線成本高、布線周期長、布線復雜等問題。

  21世紀以來,隨著工業(yè)自動化的普及推廣,工業(yè)設備的數(shù)字化和集成化水平大幅提升,連接這些設備并提供系統(tǒng)解決方案的工業(yè)以太網(wǎng)應運而生,并迎來了快速發(fā)展。世界工業(yè)自動化巨頭均致力構建以工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為核心的生態(tài)圈。

  他指出,工業(yè)以太網(wǎng)能為工業(yè)領域提供安全、穩(wěn)定的網(wǎng)絡,但隨著近年來新一代信息技術和先進制造技術的融合應用,工業(yè)以太網(wǎng)的實時性、互通性、抗干擾性、標準化問題逐步凸顯。

  在此背景下,5G憑借其超低時延與可靠性、大帶寬、大規(guī)模連接等特性,正在逐步成為推動工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉型和智能化改造的重要新型基礎設施。

  目前,工業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合基礎電信運營商、科研院所積極推動5G落地應用,取得了顯著成效。比如,寶武集團通過部署5G工業(yè)專網(wǎng),在確保了生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全的前提下,故障預警率提升90%、運維時效提升50%、排障成功率提升65%。華陽集團通過在礦井布局5G技術,解決了礦山生產(chǎn)安全、監(jiān)控難、巡檢難等問題,設備故障率降低15%,減人提效,降低成本250萬元/年,生產(chǎn)效率提升300萬元/年。

  董凱指出,在部分行業(yè)和場景取得突破的同時,5G在工業(yè)領域的廣泛落地應用仍面臨著企業(yè)資金與成本投入壓力較大、商業(yè)模式不清晰、工業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡“光進銅退”推進緩慢、單一5G技術無法滿足部分強時間敏感性工業(yè)應用需求等諸多挑戰(zhàn)。

  “而以5G和千兆光網(wǎng)為代表的“雙千兆”網(wǎng)絡,具有超大帶寬、超低時延、高可靠等特征,能向工業(yè)企業(yè)提供固定和移動網(wǎng)絡千兆接入能力。二者互補互促,可以推進我國加快建成面向未來的融合工業(yè)通信網(wǎng)絡,在工業(yè)通信網(wǎng)絡領域完成從跟跑到并行再到領跑的跨越發(fā)展?!?/p>

  此外,董凱指出,工業(yè)領域“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同可以推進設施共享、產(chǎn)業(yè)協(xié)同,以更高效率、更低能耗、更優(yōu)成本滿足工業(yè)不同行業(yè)的差異化場景需求;并且?guī)庸I(yè)通信網(wǎng)絡業(yè)務模式創(chuàng)新,形成以建促用,建用并舉的良性發(fā)展循環(huán)。

  下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡融合多項技術

  關于工業(yè)通信網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢,董凱認為,面向未來的下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡,將以5G與千兆光網(wǎng)為基礎,融合TSN、WiFi 6、IPv6+等新技術,打通工業(yè)領域信息數(shù)據(jù)流動的“大動脈”,構建我國工業(yè)企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉型的網(wǎng)絡基礎。

  他指出,單一的5G技術,難以解決工業(yè)領域復雜性、多樣性網(wǎng)絡問題,而融合發(fā)展的工業(yè)通信網(wǎng)絡打開了一扇新的窗口。5G解決遠程操作的問題,TSN解決高精度同步的問題,千兆光網(wǎng)解決行業(yè)全場景布局5G所帶來的投入改造成本過高問題,將更好地應對工業(yè)領域超低時延與可靠性、大帶寬、大規(guī)模的應用場景,為工業(yè)網(wǎng)絡提供完整的系統(tǒng)解決方案。

  事實上,從國際上看,西門子、三菱電機等行業(yè)龍頭企業(yè)已經(jīng)在推動5G、千兆光網(wǎng)、TSN在工業(yè)領域的融合應用。

  比如,西門子宣布將TSN列為未來重要的通信技術,其“工業(yè)網(wǎng)絡專家計劃”更是將5G+TSN列為打造數(shù)字化工業(yè)生態(tài)的重要手段。三菱電機的具有無線應用能力的工業(yè)網(wǎng)絡“CC-Link IE TSN”率先將千兆以太網(wǎng)帶寬與TSN相結合,實現(xiàn)了IT和OT的實時無縫融合。

  建議專項政策支持“雙千兆”和工業(yè)融合

  圍繞推動“雙千兆”網(wǎng)絡在工業(yè)領域的應用,董凱提出了一系列建議。

  首先,他建議對下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡開展系統(tǒng)性研究。打破工業(yè)和通信業(yè)行業(yè)壁壘,辯證分析我國工業(yè)發(fā)展需要什么樣的網(wǎng)絡、新型通信網(wǎng)絡技術能夠帶來什么樣的能力,厘清工業(yè)通信網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈關系和長短板,構建我國工業(yè)通信網(wǎng)絡發(fā)展的中長期路線圖。

  在統(tǒng)籌部署上,他建議在工信部印發(fā)的《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進方案》的基礎上,出臺支持“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展和工業(yè)融合賦能的專項政策。統(tǒng)籌部署“雙千兆”網(wǎng)絡建設和智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同發(fā)展。

  他還建議,組織實施“雙千兆”網(wǎng)絡助力工業(yè)數(shù)字化轉型試點示范,形成可復制推廣的經(jīng)驗和模式,實現(xiàn)多點輻射的帶動效應。

  一是結合“百城千兆”工程,選取網(wǎng)絡基礎與工業(yè)數(shù)字化轉型發(fā)展基礎較好的城市工業(yè)園區(qū)開展試點示范,加快實施“光進銅退”,實現(xiàn)“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展。

  二是鼓勵工業(yè)企業(yè)加大對工廠內外網(wǎng)絡改造的投入,將研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、供應鏈管理等核心環(huán)節(jié)與“雙千兆”網(wǎng)絡建設相結合,打造一批“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展建設標桿或改造樣板工程,遴選一批“雙千兆”網(wǎng)絡協(xié)同發(fā)展試點示范項目和企業(yè)。

  在標準方面,董凱建議,構建下一代工業(yè)通信網(wǎng)絡標準體系,以“雙千兆”網(wǎng)絡在工業(yè)各行業(yè)、各場景的示范應用為契機,以技術融合發(fā)展為重點,提出引領性技術應用標準。

  同時,他還建議開發(fā)一批“雙千兆”網(wǎng)絡與工業(yè)融合發(fā)展的系統(tǒng)解決方案,培育一批既懂通信網(wǎng)絡又懂工業(yè)的系統(tǒng)解決方案供應商。

  一方面,單一的通信網(wǎng)絡技術難以有效解決工業(yè)復雜性、多樣性、碎片化的網(wǎng)絡問題,需要將通信網(wǎng)絡新技術與先進制造技術相融合,以工業(yè)實際需求為切入點,以有效的商業(yè)模式創(chuàng)新為依托,提出系統(tǒng)解決方案。

  另一方面,由于工業(yè)和通信業(yè)存在話語體系和技術體系的差異,需要培育一批系統(tǒng)解決方案供應商,針對融合應用進行系統(tǒng)性研發(fā)創(chuàng)新,形成基礎電信運營商和行業(yè)單位間的橋梁紐帶。

  此外,董凱建議打造“雙千兆”網(wǎng)絡與工業(yè)協(xié)同發(fā)展共性技術平臺。

  一是以工業(yè)企業(yè)和基礎電信運營商為主體,推動產(chǎn)學研用金多方聯(lián)動,在鋼鐵、船舶、石化、煤炭等“雙千兆”網(wǎng)絡應用性較強或商業(yè)化模式較為清晰的領域,率先組建一批面向“雙千兆”網(wǎng)絡在工業(yè)領域創(chuàng)新應用、協(xié)同發(fā)展的共性技術平臺。

  二是建立工業(yè)“雙千兆”網(wǎng)絡創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟,搭建技術交流、標準研討、應用推廣的平臺,強化融合技術的標準引領,共商解決跨行業(yè)、跨領域的關鍵共性技術和應用問題。

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