IP网络系列丛书-工业互联网-先进工业网络技术与实践

第1章工业互联网的起源和发展 11.1工业互联网的产生背景 11.2网络是工业互联网的基础 41.3工业网络的现状和挑战 6第2章先进工业网络的演进方向 102.1总体特征和架构 102.2设备网联化 122.3联接IP化 142.4网络智能化 15第3章先进工业网络的关键技术 163.1边缘计算物联网技术 16 3.3时间敏感网络技术 283.4确定性IP网络技术 33 第4章华为先进工业网络解决方案 474.1边缘计算物联网构建智慧联接 47 E 第5章华为先进工业网络行业应用 655.1电网通过边缘计算物联网智能配电 655.2制造业乐高式生产线支撑柔性制造 68通过AVG无损漫游实现零丢包 70第6章参考文献 7311工业互联网的起源和发展工业互联网的起源和发展摘要工业互联网是重要的新型通信基础设施之一，是实现企业数字化转型，促进产业数字化和数字化产业长足发展的关键环节。本章首先介绍工业互联网的产生背景，然后分析了为什么发展工业互联网的首要任务是构建先进工业网络，最后分析了当前工业网络的现状和挑战。阶段人类社会自脱离农业社会以来，工业即成为人类社会的立国之本、兴国之器、强国之基，其产值贡献和占比成为衡量一个国家经济发展水平的重要指标。自蒸汽机发明以后，工业的发展经历了如图1-1所示的四个阶段。22工业互联网的起源和发展第一阶段发生在18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工第二阶段发生在19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱2.0”时代。第三阶段始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用3.0”时代。业革命，可称为“工业4.0”时代。工业4.0时代具有以下特点。1.信息物理融合系统(CPS)：未来智能工厂，产品信息都将被输入在制品，直接生产质量监控。33工业互联网的起源和发展2.数字化设计&制造协同：生产过程中的每一步都将先在虚拟世界被设计、仿真以及优化;智能生产装备根据数字化图纸直接生产个性化产品。3.精益生产与柔性制造：供应商、工厂内各工序所提供的全部零部件都将在正确的的顺序到达生产线，减少浪费。英国、德国、美国、日本等国家都抓住了这几次工业革命的转型机会迅速崛起，成为前三次工业革命的最大受益者。而今天，我们再一次站在了历史的转折点，一场新的革命即将到来。这场革命不同于以往的三次工业革命：蒸汽化、电气化和信息化，这是一次以“智能化”为核心的全新产业革命。这次革命又会带来什么呢？又将？同国家的工业互联网战略工业互联网是制造业数字化、信息化、网络化和智能化的重要体现，通过将新型信息技术与传统工业技术相融合，形成前言交叉方向，成为世界各国争相竞逐的中来制造业竞争的新格局中占据主动。工业4.02008年金融危机导致的经济危机使各国经济都受到了沉重的打击，这种背景过金国际竞争力。在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议美国总统科技顾问委员会于2011年、2012年先后提出《保障美国在先进制造业的领导地位》以及《获取先进制造业国内竞争优势》这两份报告，里面提到了“先进制造伙伴(AMP，AdvancedManufacturingPartnership)计划”。到了2014年 AMP2.0。AMP计划呼吁政府、企业与学术界紧密合作，振兴美国的先进制造业、巩固美国制造业竞争优势并确保其在世界制造强国中的领先地位。通用电气公司 (GE)于2013年正式提出了工业互联网革命的概念，这也是工业互联网第一次被正44工业互联网的起源和发展式提出，通过推行工业互联网，GE希望将人、数据和机器进行连接，帮助客户提高效率并节省成本，并对工业互联网进行了多方部署和实践。5络基础”的重大目标，旨在大力推动工业互联网的网络体系基础设施建设、改造和升级。2020年4月，随着国家发展和改革委员会在新闻发布会上首次明确了“新基建”的范围——包含以5G、工业互联网和物联网为代表的通信网络基础设施，工业互联网的网络体系建设再次被推向顶峰。2020年12月，工信部发布了《工业互联网内外网、设备网联等多个网络领域的发展提出了明确的要求，SRv6、确定性网络等新型网络技术被重点提及。在工业网络的各个关键环节中引入“IPv6+”及未来网络基座的重要手段和产业共识。互联网发展的11项重点行动和10大重点工程，而“网络体系强基”被列为第一项重要任务。对比此前的相关政策，可以发现新《三年行动计划》中最大的变化之一在于着重强调了网络的作用和建设，也就是说“网络体系强基”成为自上而下的全面共识。所谓“网络体系强基”，就是要广泛地联接各种机器设备和工业系统，由此而实现“状态感知、实时分析、精准执行、学习提升”的基本逻辑。如图1-2所示，由联助企业实现提质、降本、增效的目的。55工业互联网的起源和发展目前大多数互联网没有被充分利用的主要原因是网络跟不上，导致制造设备产生的数据送不上去，平台侧的智能下不来。在2017年工业互联网体系受到广泛关注个周期划分成两个阶段：虑给单一工业场景带来的变革。行业上下关注点更多集中在如何让工业联上网，联上网能带来怎样的价值，换言之关注重点在工业这边，而网络这边的讨论和规划则比较笼统。特性。而早期的工业互联网系统，尤其是企业内专网，无论网络协议、联接方式、设备接口都缺乏统一的标准。各行其是导致网络建设比较混乱，这也就难以达成工业互联网预期中普遍促进新一代信息技术与工业体系结合的效果。66工业互联网的起源和发展而数据不通的问题。在工业互联网发展的新阶段，构建更加先进的工业网络是发展工业互联网最重要的基础。海量设备入网难，网联化水平低RSRS485、RJ45部发布的《智能制造发展指数报告(2020)》显示，2020年工业设备联网和设备运行数采集率约为23%，如图1-3所示。相对于互联网的普及率70%，工业设备的网联化水平还有很大的差距。77工业互联网的起源和发展络规范七国八制、端侧生态零碎工业生产线相关的各种工业以太、现场总线的协议标准超过30多种，协议标准困难。根据瑞典HMS工业网络有限公司发布的2020工业网络市场份额报告显示，业总线份额为30%；但是实际上没有任何一个协议标准的市场份额超过20%，如图1-4所示。这就说明在工业网络领域，当前存多确定性业务88工业互联网的起源和发展工业互联网对对确定性网络服务质量的要求。求可靠性及传输速率远程控制-动控制1微妙率离散自动化10毫秒远程控制50毫秒20毫秒率控50毫秒20毫秒从这个数据我们可以看出，工业制造领域对网络的时延、抖动以及可靠性方面要求是极端苛刻的。然而，传统的网络，无论是以太网还是IP网络，都是依托“尽力数据服务质量的新一代网络。验不佳需迁移到云端，云内业务的部署是入云业务和云间业务的开通和运维的体验不下降？这对网络统一部署、网络自动99工业互联网的起源和发展造领域的业务类型繁多，例如传s也不可能把物理层搞成花样很多。因此，我们需要在同样一个物理网络上，通过逻辑上的不同的组合，为每一个业务提供专门的联接服务。这种灵活性是基于人工管理模式的传统网络无法满足的。边界被打破了，基于边界的安全防护体系无法有效应对新的安全挑战。传统安全维管理还没有完全摆脱依赖人工和经验的方式，响应业务需求的速度、排除故障的速度比较慢，缺乏专业的运维先进工业网络的演进方向先进工业网络的演进方向摘要工业互联网的网络体系框架包括网络互联、数据互通和标识解析三个层的各种要素，包括人员(生产人员、设计人员、外部人员)、机器(装备、办公设备)、材料(原材料、制成品)、环境(仪表、监测设备)等。工厂外网络连接集团总部、分支机构、下游协作企业、工业云数据中心、智能产品用户等。本章围绕工业设备、工厂内网、工厂外网三个层面介绍先进工业网络的演进方向。业网络的总体特征详细如图2-1所示。先进工业网络的演进方向唯一指定，工业设备可以通过联接IP化：要实现数据在工厂的快速流动，需要使用IP化的网络。这里的IP必然要用到IPv6地址。工业设备的IP化要循序渐进，可以先将车间级网络IPPIP务统一管理，提升管理效率、生产效率，通过“IPv6+”打造业务隔离、确定性的网业网络的总体架构先进工业网络的总体架构如图2-2所示。在先进工业网络中的终终端应是IP化先进工业网络的演进方向PLCSCADAIP络接入工厂园区办公/IT和园区物联网，并通过大数据分析构建工程大脑。企业集团总部通过“IPv6+”/“智能云供云IPv业链全要素链接。先进工为吐不出数据的“哑设备”。根据工业与信息化部发布的《智能制造发展指数报告 (2020)》，中国制造业设备的联网率约为23%，设备远程监控率约为24%，设备预测性维护率约为14%，设备的网联化水平还有很大的提升空间。如图2-3所示，设先进工业网络的演进方向器人、AVG小车等，这种情况下在工厂中引入无线网络是最合适的。例如智能工厂的机器人等生产装备可以通过Wi-Fi6网络变得更加灵活，生产线就像“乐高积木”一样可以灵活地搭配和重组，快速适应柔性化制造的场景。通过华为的Wi-Fi6CPE，将设备联接从有线变无线，让设备跟着患者走，可以更好地为患者提供医疗服在成本和生态方面更具有竞争力。先进工业网络的演进方向实现广泛互联，在工厂内需要有一个IT和OT完全融合的网络，所有的设备都能连当前工业终端协议“七国八制”，各种工业总线，工业以太协议有上千种之多，个各种OT网络、行业平台、业务专用系统之间的“网络最大公约数”，最切合实际的方式，应该就是让所有工业互联网设备都纳入IP网络体系内，让工业互联网像消费互联网一样走向标准化、通用化、集约化的发展之路。工业互联网全面IP化，就是让现在说着各种方言、外语的企业内网/外网、ITOT都讲IP网络的普通话。这里的IP化更多指的是IPv6化，IPv4资源已经枯竭了，海量的设备终端接入的时候，必然要用到IPv6地IP先进工业网络的演进方向握网络资源状态，然后自动组织网络切片、IP路由等网络资源为客户提供联接服务。其次，引入SRv6等IPv6+创新技术，把上述网络资源配置方案真正落实到物理网络I图2-5所示。云网一体：实现网随云动，业务分钟级开通，敏捷上云，为政府部门、企业单位、公民个人提供云网一体化服务。供差异化服务，并提供流量调优能力，保障工业互联、视频会议等关键业务体验。先进工业网络的关键技术先进工业网络的关键技术摘要工业互联网是一个跨领域、跨行业的新生态，需要解决超大带宽、超低时延、海量链接、网络安全、网络按需定制等多个方面的问题，这些问题需要在多项关键技术上有所突破。本章围绕边缘计算物联网、Wi-Fi6、时间IPv分关键技计算物联网技术先进工业网络的首要任务是解决人、机、物的全面互联的问题，而物联网技术则算力”走向“万物智联”的重要途径。先进工业网络的关键技术网接入技术简介到对末端执行器的控制场景。而实现这些需求的基础就是物联网的接入技术。常见的。以上四类通信方式中，前面两种是有线通信技术，后面两种是无线通信技术。有无需额外部署专门的通信线路即可接入网络，满足了大量物联网设备的通信需求。本书中简要介绍一下电力线通信技术及其在电力、能源等行业的应用，其他物联网接入技术不作介绍。电力线通信技术适用的场景包括电力配用电网络、城市智慧路灯、交通路口信号灯、园区楼宇自动化等，在这些场景中，设备有固定位置，通信距离在200米到5公里之内。迄今为止电力线载波通信已经有大量的实践运用，并且技术还在不断优化而是进入到完整的智能化领域。PLC-IoT技术与时俱进，在提供高速、实时、安全的什么是PLC-IoTPLC(PowerLineCommunication，电力线通信)是一种利用电力线传输数据先进工业网络的关键技术载波主要分布在3~500kHz频带，主要用于远程抄表。中频带PLC技术发源于中TPowerLineCommunicationInternetofThingsHPLCIEEE 高，抗干扰能力强；通过将数字信号调制在高频载波上，实现数据在电力线介质的高PLCIoT信速率在100kbps到2Mbps，通过多级组网可将传输距离扩展至数公里，基于IPv6可承载丰富的物联网协议，使能末端设备智能化，实现设备全联接。低压电力线的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质，如双绞线、同轴电有工作环境恶劣、噪声干扰严重以及时变性大等特点。同时，信号很容易产生反射、驻波和谐振等现象，使信号的衰减特性极其复杂，造成电力线通信信道具有很强的频率选性确定最佳信号传输频率，同时通过大量的实测数据，分析获得电力线的信道特性，声技的长距离通信。PLC-IoT技术架构基于IPv6的PLC-IoT技术架构，是包含物理层、数据链路层、网络层、传输层以及应用层的5层协议栈架构。如表3-1所示：先进工业网络的关键技术应用层传输层链路层物理层其中PLC-IoT物理层和链路层遵从HPLC(Q/GDW11612.41/42-2016)或IEEE级中继。止网络攻击。一种报文分片和压缩技术，通过对IPv6报头压缩和解压缩、IPv6报文分片和重组的v缝运行在低速网络上。型设备。2020先进工业网络的关键技术协商链路层加密密钥，实现链路层数据加密传输，为应用提供基础的安全保障。么是边缘计算物联网边缘计算的概念是相对于云计算而言的，云计算的处理方式是将所有数据上传至计算资源集中的云端数据中心或服务器处理，任何需要访问该信息的请求都必须上送这对网络的带宽和云端的计算能力是一种极大的挑战。其次，一些新兴的业务如无人驾驶、自动化控制等，对时延有极高要求，数据被终端采集后要先传输至云计算中心，再返回结果，必然产生较大的时延，云计算的方式不能满足要求。先进工业网络的关键技术oT边缘计算能力的物联网关就近(网络边缘节点)提供设备管理控制等服务，解决物联网通信“最后一公里”的问题，最终实现物联网设备的智慧连接和高效管理。3.2Wi-Fi6技术T更低、更节能。Wi-Fi6vsWi-Fi5体现在高密场景下的用户性能提升。222先进工业网络的关键技术大带宽在160MHz信道宽度下，理论最大速率已经达到9.6Gbps，是802.11b的近9006相较于Wi-Fi5增加了子载波数量、空间流数，以及Symbol传输时间(单次单终端)由Wi-Fi5的3.2μs提升到12.8μs。高并发低时延在低时延场景，例如VR/AR-互动操作模拟、全景直播、互动式游戏、沉浸式会WiFimsWiFi了同频干扰，令时延降低至20ms。节能y终端的功耗降低30%。Wi-Fi6核心技术OFDMA频分复用技术的数Wi-Fi6中引入了一种更高效的数据传输模式，叫OFDMA(因为Wi-Fi6支持并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。迄今为止，它已被2323先进工业网络的关键技术许多无线技术采用，例如3GPPLTE。在该模式下，单个用户不再是独占完整的子载波，而是多用户共享信道资源，实现频谱利用率的提升。上/下行MU-MIMO技术于尺寸，一般来说只有1个或2个空间流(天线)，比AP的空间流(天线)要少，因P输数据，大大提升了吞吐量。224先进工业网络的关键技术MU-MIMO混淆。OFDMA支持多用户通过细分信道(子信道)来提高并发效率，MU-MIMO支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量。OFDMA与MU-空分复用技术(SR)和BSSColoring225先进工业网络的关键技术分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集(BSS)，接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。如果颜色相同，则认为是同一BSS内的干扰信号，发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个WiFi色的信。目标唤醒时间(TWT)目标唤醒时间TWT(TargetWakeTime)是802.11ax支持的另一个重要的资源调度功能，它借鉴于802.11ah标准。它允许设备协商什么时候被唤醒，然后发送唤醒后同时竞争无线介质的设备数量。TWT还增加了设备睡眠时间，对采用电池供2626先进工业网络的关键技术更高阶的调制技术(1024-QAM)Wi-Fi6标准的主要目标是增加系统容量，降低时延，提高多用户高密场景下的据吞吐量又提高了25%。2727先进工业网络的关键技术支持2.4GHz频段我们都知道2.4GHz频宽窄，且仅有3个20MHz的互不干扰信道(1，6和WiFi4GHz仍然是一个iz覆盖范围提升WiFiLongOFDMSymbol数据发送持续2828先进工业网络的关键技术iveNetworting路层提供更可靠的、低延迟、低抖动的数据传输服务。TSN是IEEE802.1任务组开据在标准以太网内的稳定传输增加确定性和可靠性。程传统的以太网是由梅特卡夫于1973年提出的，详细的发展历程如图3-11所入商业市场且很快击败了与其同期的令牌环、FDDI和ARCNET等其他局域网技术被全球普遍采用。229先进工业网络的关键技术尽管以太网技术一直处于不断发展的过程中，交换技术的采用也大大减少了网络时性，无法满足工业制造领域的要求。802.1成立了音频视频桥接(AVB)任务组，开始制定一套基于以太网架构，用于实时音视频的传输协议集。它有效地解决了数据在以太网传输中的时序性、低延时和流又可以100%向后兼容传统以太网。AVB任务组的成果引起了车联任务组，在其章程中扩大了时间确定性以太网的应用需求和适用范围。在AVB标准NTSN在OSI模型中的位置TSN协议族位于开放式系统互连(OSI)模型的第二层，即数据链路层，如图3-12所示。它可以采用IEEE802.3的以太网或IEEE802.3cg《IEEE标准补篇5：单3030先进工业网络的关键技术Mbs相关电力输送的物理层规范和管理参数》的标准网络来实现物理层。TSN技术的技术架构TSN技术在工业互联网领域主要应用于实现工厂内网控制网络(OT)中各生产控制网络与信息网络(IT)之间的互联互通，如图3-13所示。先进工业网络的关键技术根据应用场景及网元在网络中的位置，将TSN设备分为网关、桥设备和端设备角色。3232先进工业网络的关键技术网关设备主要部署于TSN网络域的边缘，支持在数据链路层、网络层及应用层TSNTSNTSN则指具体TSN网 (IEEEstd802.10cc)，包含控制管理单元(CNC、CUC)，传输单元(网关、交换机)，应用单元(工业端设备、基站等)三种功能单元，如图3-14所示。管理单元中CUC负责用户对网络需求的翻译及网络信息和设备配置的域间协技调优，业务建模及调度模型下发等功能。相关状态上送给管理单元，以便实现实时的全网监控，根据网络需求和状态，动态调整相关配置。333先进工业网络的关键技术应用单元则需要具备接入TSN网络的能力，支持在线测量及运行维护相关协议，以实现全网拓扑发现、状态监测以及网络业务调优。传统的IP网络演化至今，存在一个严重问题，那就是无法保证报文端到端转发时延的确定性，是一种“尽力而为”的转发机制。但是在工业场景中有部分业务对时延、抖动和可靠性需求极高，需要网络具有确定性承载能力，这就催生了DIP (IPv6+系列电子书)确定性IP网络。传统IP网络“尽力而为”传统IP网络之所以无法保证报文端到端转发时延的确定性，主要是因为面向无，汇聚后从同一个出接口发出，出接口报文输出顺序是根据报文到达出接口队列的时间决定的，先到3434先进工业网络的关键技术统计时分复用，区别于同步时分复用。同步时分复用为每一个用户划分固定的时间片，每个用户使用的带宽是完全确定的。而统计时分复用，不做固定的时间片划、变定范围形成长尾效应。总之，传统的IP网络依托的是“尽力而为”的共享网络环境，这种技术在消费互联网领域是可以的，但是到了互联网的下半场，要满足生产制造领域的苛刻要求，P335先进工业网络的关键技术确定性IP网络“说到做到”确定性IP网络是一种新颖的三层确定性网络技术架构，它在传统IP的基础之上引入周期转发的思想，通过控制每个数据包在每跳的转发时机来减少微突发，消除长IPTT范围也是0~T。有界抖动是指时延为T且存在少量抖动，抖动小于等于上界Δt，即时延的范围是(TΔt/2)~(T+Δt/2)，抖动的范围是0~Δt。可以看得出来，有界抖动的条件更严格。因为有界抖动的时延小于等于上界T+Δt/2，即满足有界抖动的同时也满足有界时延。3636先进工业网络的关键技术定性IP网络的技术架构如图3-18所示，确定性IP网络的总体架构，由边缘整形、周期映射、SRv6显部分组成。边缘整形和周期映射是转发平面技术，SRv6显式路径规划是控制平面技术。文。337先进工业网络的关键技术roviderPEP法识别流的问题。式路径规划控制报文的实际转发路径，并预留路径上的转发资源。固定的路径才能有确定的时延，有转发资源才能够确保转发时延的确定性。抖动。中间经过多个P节点一跳一跳进行固定偏移的周期到周期映射，时延是确定PT周期的时延抖动。确定IP到端报文转发的时延抖动总是控制在两个T周期内，体现了其精确的抖动控制能力。338先进工业网络的关键技术定性IP网络的研究进展 tions确定性IP网络测试。如图3-20所示，测试流量从南京紫金山实验室，经过合肥、武汉、郑州、石家庄等网络节点到达北京CENI实验室，再经过石家庄、郑州、武汉、合肥返回到南京紫金山实验室，全程2000公里。两地通过测试仪打入双向干扰流。IP大，而确定性IP网络的端到端时延抖动很小。3939先进工业网络的关键技术IP着干扰流440先进工业网络的关键技术20年8月15日，紫金山实验室在第四届未来网络发展大会上发布了全球首络传输，实现了端到端的实验抖动小于30微秒，这在全球属于首次。这项技术为形消费领域更大的成功奠定了基础。3.5IPv6+技术体系IPv6经过20多年的发展并未得到广泛的部署和应用，而SRv6(SegmentRoutingoverIPv6，基于IPv6的段路由)的出现却使IPv6焕发出非比寻常的活力。上增加了对网络联接的智能识别和控制，大大增加了网络的智能化和确定性。RIPENCC的邮件宣布全球43亿个IPv4地址正式耗尽，人类互联网跨入了IPv6时IPv6地址的无限充足意味着在人类世界，每件物品都能分到一个独立的IP地与物、物与物之间的互联，让万物互联成为可能。同时IPv6支持即插即用，无状态。端有一个固定的IP地址，能够全球漫游且可达，以确保服务器端能够实时跟踪其位先进工业网络的关键技术SRv6为IPv6规模部署提供了新的机遇PGtingIPvworks自行选择最短路由有本质不同。伦敦的飞机需要在广州和北京进行两次中转，所以飞机票就会变为3段：海口->广如果每到一个换乘机场再去买票，在乘客较多且选择趋同的情况下，可能会买不1张联程机票，拿着这张机票，就可以从海口一站一站中转飞到伦敦。在海口，我们京；到了北京再根据机票乘坐CA937飞往伦敦。最终我们凭借在海口买到的1张联那么就更容易避免局部的突发竞争，虽然对某个人来说，行程不一定是最优的，但是对于群体而言，却是全局最优。SRv6的这种分段路由的方案是基于IPv6的扩展报文头创新实现的。按照RFCv4242先进工业网络的关键技术源节点添加一个或多个扩展报文头。当使用多个扩展报文头时，前面报文头的NextHeader字段指明下一个扩展报文头的类型，这样就形成了链状的报文头列表。如图3-23所示，IPv6基本报文头中的NextHeader字段指明了第一个扩展报文头的类型，而第一个扩展报文头中的NextHeader字段指明了下一个扩展报文头的类型(如果不存在，则指明上层协议的类型)。IPv6扩展报文头如表3-2所示。路由设备根据基本报文头中NextHeader值指定的协议号来决定是否要处理扩展报文头，并不是所有的扩展报文头都需要被查看和443先进工业网络的关键技术IPv6扩展报文头名称Header)0stinationOptionsHeader)eaderFHFragmentHeader)r (SegmentRoutingHeader，段路由扩展报文头)SRH扩展头的格式如图3-24所4444先进工业网络的关键技术 (SRH)。SegmentList[n])是网络路径信息。SRH扩展报文头指定了一个IPv6的显式路径，存储的是IPv6的路径约束信息 RHDOH现BIERv6；基于逐跳选项扩展报文头HBH来实现网络切片；4545先进工业网络的关键技术vIPv6+让网络从“互联”变成“智联”上加上对网络联接的智能识别和控制，基于IPv6实现了确定性的联接，让网络从从446先进工业网络的关键技术v实现网络可编程。IPv6支持各种扩展头。这些扩展头让IPv6流量在网络中变的更加例如网络设备看到网络切片扩展头，就能够给这些业务分配对应的QoS资源；填写数据包的时延、抖动以及丢包信息。识别网络承载质量，配合通过分片技术实现对业务的安全隔离，通过SRv6、BIER6等技术实现了对复杂的网络联接的简化和“编程”，定义业务在网络中的转发行为，最终满足业务的路径、带宽、资源、时延、抖动的确定性要求。术将在网络中广泛应用，构建出智能化、简单化、自动化、SLA可承诺的下一代网447华为先进工业网络解决方案华为先进工业网络解决方案摘要绍对应方案涉及的产品组件和应用。4.1边缘计算物联网构建智慧联接物联网是一个庞大而复杂的系统，不同行业，不同应用场景都有所不同，据第三的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存，如何解决海量终端的联接和管理，如何对海量的数据进行实时分析和处理，成为工业互联网发展的现实难题。448华为先进工业网络解决方案为了支撑物联网领域“万物互联”甚至“万物智联”，华为推出边缘计算物联网边缘计算能力和云管理架构，满足不同行业边缘智能数据处理诉求，广泛适用于电力、交通、工业制造等领域。有如下几个方面的价值特性：缩技术，比传统非IP化PLC通信传输效率提升6倍。基于IPv6可通过4949华为先进工业网络解决方案开放边缘计算物联网关：内置LiteOS操作系统，支持容器技术，提供边缘计算百万级网关自动化&可视化管理：结合边缘计算物联网关，提供即插即用框架和线流程复杂，安装部署周期长等问题。边缘计算物联网解决方案的产品组件由敏捷控制器、边缘计算物联网关、边缘计550华为先进工业网络解决方案PLC-IoT通信模块包括头端和尾端两种类型，头端配合边缘计算物联网关或者边缘计算核心板使用，尾端集成在各种行业终端设备中，从而实现复用电力线进行数据线，实现智能配变终端与不同低压设备之间的通信。与传统载波模块相比，IP化IPv类型末端设备共享PLC网络，提升通信效率。华为先进工业网络解决方案设备即插即用。同时与后端平台联动实现全网告警状态、站点状态、设备状态展示，远程可视化管理，实时监控全网状态。5252华为先进工业网络解决方案4.2Wi-Fi6实现无线网络连续组网在制造行业、仓储行业、工厂及码头等场所，经常部署Wi-Fi网络来满足移动叉Fi网络的带宽、时延、可靠性等方面有着更高的要求。例如在仓储行业的AGV小车，在遮挡或者拐角处，往往会因为Wi-Fi信号的质量问题导致AGV小车“趴窝”华为Wi-Fi6连续组网技术白皮书。553华为先进工业网络解决方案Wi-Fi网络就会产生覆盖空洞，如果AP叠加过多又会增加干扰，导致网络体验不佳的问题，如图4-5所示。意时好接入体验，从而保障用户各项业务的高品质承载是新时代对WLAN网络组网形态的新要求。5454华为先进工业网络解决方案Fi类似了，只不过Wi-Fi覆盖的范围更小一些罢了。但是为什么蜂窝移动通信可以无缝号覆盖的地方就放一个AP来进行覆盖，不会太考虑各个AP之间是否会有覆盖空WiFi盖的设计。通信网，为此蜂窝无线通信就连在最根本的网络结构上都要考虑采用“蜂窝”这种最能以最经济的方式实现无缝覆盖的结构方式。传统Wi-Fi覆盖方式与蜂窝无线覆盖方式对比如图4-6所示。Fi的单AP能力以及传统Wi-Fi技术本身在连续组网能力方面的限制(覆盖、资源调度、干扰抑制和漫游切换等能力等)而无法实现100Mbps连续组网。因此只有在华为把自己在5G领域的领先技术以及30多年的无线蜂窝连续组网经验和技术引入5555华为先进工业网络解决方案WiFi由于在这4个维度技术本身的限制而妨碍了其连续组网能力的提供。华为Wi-Fi6把华为在5G领域的一些领先技术和几十年丰富的无线组网经验引入了Wi-Fi领域，从而进一步改善了传统Wi-Fi技术在连续组网556华为先进工业网络解决方案新点覆盖技术智能天线技术，通过天线阵列和天线选择算法的设计，提升覆盖范围%。波束成形算法，同位置信号强度提升100%DPD30%。容量和资源调度技术干扰抑制技术e漫游切换技术智能漫游技术，解决粘性终端问题。游技术，漫游时延降低至10ms。华为Wi-Fi6产品组件介绍AirEngine系列Wi-Fi6产品，可满足企业、教育、金融、医疗、政府、制造、商业、场馆等各行业构建数字化、无线化、物联化的办公和生产作业空间。557华为先进工业网络解决方案公、商业、零售等场景的Wi-Fi6AP。馆、公共场所等高密应用场景。AirEngine6760R系列：华为高性能室外型Wi-Fi6AP，广泛适用于广场、公景。更多产品相关介绍请参见：AirEngineWi-Fi6产品，产品相关配置维护请参558华为先进工业网络解决方案4.3Wi-Fi6CPE为工业设备剪辫子制造业生产环境日益复杂，面临着激烈的竞争、严苛的监管及更全方位的安全隐、监权安全的目的。智能生产转型同时也带来一个难题——如何将工厂中现有的旧设备在新一代的系统中运作起来？9所示。工厂内原有的很多生产设备是通过有线接入网络的，随着工厂的无线化改在，这些旧的生产设备接入网络产生了困难，同时由于成本等问题，换掉生产设备是5959华为先进工业网络解决方案采用Wi-Fi6工业CPE可以保障产线智能化、全无线，使得工业生产装备不再建智能化产业和设备。Wi-Fi6CPE的产品外观如图4-10所示。支持双射频2.4GHz(2x2)+5GHz(2x2)更多Wi-Fi6CPE的产品相关信息请参见华为Wi-Fi6工业CPE彩页。6060华为先进工业网络解决方案工厂无线化改造场景能，使得产线部署更便捷，其丰富的无线接入功能特性，满足用户的无线接入需求，助力企业灵活便捷构建智能化产业和设备。工厂自动光学检测(AOI)场景高清工业光学检测设备无线化，让工作如此“便捷、顺畅”。Wi-Fi6CPE支持802.11AX(2.4G和5G，2*2MU-MIMO)。满足企业高清拍照检测、高数据传输、低延时数据传输等高等级需求。华为先进工业网络解决方案光学检测(AOI)场景示意图智能仓储物流场景仓储物流智能化，全无线化使设备自由运行“无线牵绊”。Wi-Fi6CPE支持802.11k/v/r(station模式)。结合“无损漫游”功能，保障AGV小车等无人智能移动设备的无线控制可靠性需求。6262华为先进工业网络解决方案4.4IPv6+实现跨厂区智能工业云网伴随着制造业务云化，大量业务从本地迁移到云端，形成了私有云、公有云、边从而形成了多园区互联的工厂外网结构。传统的MPLS网络，配置复杂，很难为关键业务提供确定性的时延保障，需要一种新的广域互联解决与消费互联网领域，工业领域生产对工厂外网提出了更为严苛的要求，例如MES系统关系着企业生产的命脉，对时延与可靠性更为敏感；透明工厂业务需要高清视频回传，对带宽的要求更高；未来PLC业务集中化云化，更需要工厂外网提供IPvSDNAI术实现的663华为先进工业网络解决方案y过高NetEngine8000系列路由器，该系列路由器是华为推出的面向云时代的全业务智能路由器平台，超宽的管道打造极简的网络，领先的SR/SRv6使能智能连接，新一代主要款型如图4-15所示。6464华为先进工业网络解决方案的NetEngineAR系列路由器。该系列路由器集SD-WAN、5G、路由、交换、6565华为先进工业网络行业应用华为先进工业网络行业应用摘要工业互联网目前已延伸至40个国民经济大类，涉及原材料、装备、消费品、电子等制造业各大领域，以及采矿、电力、建筑等实体经济重点产业，实现更大范围、更高水平、更深程度发展，形成了千姿百态的融合应用实电力行业等在先进工业网络领域的实践和效果。5.1电网通过边缘计算物联网智能配电特时在电力行业的“发电、输电、变电、配电、用电”整个环节中，配电是电网的末营水平和社会形象。配电房分布面广、设备量大、运行环境复杂、运维管理困难；内部业6666华为先进工业网络行业应用能运针对上述情况，华为推出了基于边缘计算的电力物联网解决方案，通过“云、5-1所示。在“云”端，通过物联网平台，采用微服务架构解耦业务和数据，消除数据孤岛，实现设备统