新型工业网络体系架构 2024

新型工业网络体系架构汤立波工业网络进入发展新阶段口工业网络是企业用于研发、生产、办公、经营等活动的网络，涵盖工业控制网络和工业信息网络两个层次，是连接生产各环节人、机、料、法、环、测的重要基础设施。第四次工业革命(智能化)第二次工业革命(电气化)第四次工业革命(智能化)第二次工业革命(电气化)第三次工业革命(自动化)(机械化)蒸汽机铁路/钢铁电力电气石油/汽车互联网、计算机工业互联网人工智能工业网络1.0(模拟电路)工业网络2.0(数字网络)局部互联，工业网络2.0(数字网络)局部互联，支撑自动化新型工业网络全面智能化三大驱动力促进工业网络代际更新技术创新推动新技术不断创新迭代，工业与ICT技术加速融合●5G、云计算、软件定义网络等技术逐步成熟，加速向工业领域各场景拓展应用●以大模型、大数据为代表的智业智能发展的加速器应用需求牵引产业升级和数字化转型驱动工业应用不断创新●从解决企业和生产环节内部连接的简单传输网络，向业务驱向柔性生产、远程操控、协同设计等复杂场景演进生态重构加速产业链日趋开放，加速工业网络生态重构●开放标准、开放源代码和开放同的开放网络方向演进链重构控网算集成控网算集成构建面向工业管理和控制的算网基座。资源—体化部署、动态分配。·控+网+算：工控、计算、网联能力进一步集成，提供开放化、协同化、智能化的一区级网络毫秒级，城域级网络10毫秒级。等不同类型网络技术协同融合，实现端到端确定性保障。控的确定性能力协作，实现确定性的应用服务。2确定承载泛在互联比提升，应用范围越来越广，并从生产外围向生产核心延展。设备、跨系统、跨厂商的数据连接和集化P将新型工业网络五大新特征(续)开放智能·产业开放，网络各层协议解耦合，控制系统、应用系统将不再与具体网络技术强绑定，打破少数巨头对产业链的控制，推动产业创新开放。·本体智能，通过集成人工智能(Al)和机器学习等技术自身变得智能，实现设备预测性维护、故障自愈性修复、资源智能化管理及模型自主训练等。基于新型工业网络体系，全面支撑元宇宙、人工智能、工业大模型、数字孪生等创新智能化技术在工业场景下应5安全可控5通过增强主动防御、智能感知、协同处理等能力，实现网络设施和数据的稳定可靠、安全可信。·数据可控，通过构建数据流转可控、数据使用可控、安全风险可控的网络体系，满足企业对于自身数据高安全性要求。智能防火墙+微隔离+沙箱等措施构智能防火墙+微隔离+沙箱等措施构新型工业网络能力愿景无线化以太/IP化一体化确定化一体化确定化泛在互联确定承载控网算确定承载控网算集成去耦合化开放化开放智能安全可控开放化开放智能安全可控智能化可预期化智能化工业网络架构演进趋势现场边缘中心现场边缘中心现场算力现场接入网现场算力SCADADCS网联边缘汇聚网中心骨干网边缘算力中心算力算力中心决策边缘管控工控现场执行新型工业网络体系架构(控网算一体化)技术产业体系。(算力三级)中心算力(算力三级)中心算力中心骨干网中心决策经营管中心决策业算力边缘算力打通工控数据流转业算力边缘算力打通工控数据流转工业5G边缘汇聚网边缘管控资源现场接入网现场算力传藤生产制现场接入网现场算力传藤构构体系架构-网联功能视图口网联视图立足于打造全维度、通用化的工业企业网络架构体系，现场域，边缘域和中心域三域联动可以有效支撑新型工业网络五大新特征的实现。确定性光骨干网确定性路由骨干网40odon核心路由槽中心决策中心骨干网大二层算力网络中心决策中心骨干网云原生网中算力中心域实现企业内部网络互联管理边缘汇聚同边绿管腔边缘汇聚同边绿管腔现场执行现场接入网力现场域实现车间内人机物接入，通过多种网络技术的通信模块和端设现场执行现场接入网力未来网联三域将呈现出现场域异构网络融合、边缘域高质量承载网络组合、中心域云化网络协同体系架构-工控功能视图网边缘网实时虚拟机非实时虚拟机开发生态开放化软件服务化件通用化实时虚拟机非实时虚拟机度运动控一设备智能化硬件通用化和软件服务化将成为新型工业控制的重要演进方向。中心决策非实时的调度编排、模型训边缘管控以实时+非实时虚拟机方式，现场执行一般内嵌在执行、传感系统中，智能化能力逐体系架构-算力功能视图口“算力是智能涌现的动力引擎”,算力规模直接决定了人工智能、大数据等技术的实际效能。中心决策中心中心算力是集中式的算力资源中心，一般以工业云的形式存在，具有大中心云边精密协同云边精密协同边缘管控边缘算力是由靠近生产线的智能计算设备组成，满足工业应用实时性边缘管控边端精密协同边端精密协同现场执行算现场现场算力是工业现场的本地算力，实时性最强，计算能力相对较弱，现场执行算现场未来的工业算力将呈现出“分层调度、紧密协同、智能赋能”的趋势。新型工业网络技术体系口新型工业网络技术体系融合工控、网联、算力三维度的技术，共同促进物理与数字世界的深度融合，支持工业领域新型业务的创新升级。工业现场，实现全面接入，即时控制，设备智能；边缘汇聚，实现局部性的数据汇聚、控制和智能；中心骨干，实现全局性的数据流转、管控和云化智能。工业控制互操作技术虚拟化工控编排、工控信息模型等转发技术现场总线、工业无线、TSN、5G、工业确定性网络等工业算力构建技术深度学习DPU等工业控制编程技术开放自动化、虚拟化控制、跨平台翻译等管控技术柔性编排、数字孪生网络网络演算等工业算力管控技术确定性线程、可信计算、分布式训练等工业智能控制技术机器视觉控制、虚拟调试NLP大模型等融合技术有线无线融合组网、算网融合、通感一体等工业算力融合技术算力编排、度量、算控融合、算力交易技术等新工控技术体系网联技术体系算力技术体系技术适用场景分析转发措术转发措术健空损术合技术场细确场细确网联技术视图●新型工控在控制互操作、控制编程以及智能化方面涌现了创新技术，逐步向软硬件解耦、算网控一体、云边端协同方向演进。●工控协议开放化、工控设备虚拟化，工控系统智能化成为新型工控技术发展的三大趋势。算力技术视图算力技术视图●网联技术既包含传统的现场总线、工业以太网、工业无线，也将5G、TSN、PON等新型网络技术应用于工业领域，在转发技术、管控技术及融合技术三个方面进行进一步创新。●确定性、智能管控、多模融合是网联技术的演进方向。工业控制编程工业控制编程新工控技术视图工业控制互操作中心决羁执行●工业算力技术包括，将异构算力整合成可调用算力资源池的算力构建技术，实现算力精确调控的算力管控技术，实现算力、控制、网络协同的算力融合技术。调度演进，支撑全域全网智能无处不在。·《新型工业网络体系架构蓝皮书》等系列成果·《新型工业网络体系架构蓝皮书》等系列成果体系架构蓝皮书华为技术有限公司紫金山实