国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

★中國移動通信有限公司研究院 劉鵬，陸璐，李志強 

摘要：工業互聯網自首次提出以來發展已有10年，當前已經經過概念普及的階 段，形成了以網絡、平臺和安全為核心的技術體系，進入到技術應用部署的沉淀 期。邊緣計算在工業互聯網的應用落地中起到了關鍵作用，促進算力的現場化部 署，一定程度上也改變了網絡的流量模型。算力網絡作為網絡和計算融合發展的 全新方向，將進一步促進技術和產業融合，為工業互聯網提供新型融合基礎設施 的支撐。

關鍵詞：工業互聯網；邊緣計算；算力網絡 

Abstract: The Industrial Internet has been in development for 10 years since it was first proposed, and has gone through the stage of concept popularization, forming a technical system with network, platform and security. It entered the precipitation period of technology application and deployment. Edge computing has played a key role in the application of the Industrial Internet, promoted the on-site deployment of computing resources, and changed the network traffic model to a certain extent. As a new direction for the development of network and computing convergence, computing power network has the potential to further integrate of technology and industry providing support for the Industrial Internet through new integrated infrastructure.

 Key words: Industrial internet; Edge computing; Computing Power network 

1　引言 

“工業互聯網（Industrial Internet）”一詞最早 由美國通用電氣GE于2012年提出，指的是基于數據的 采集和分析實現設備的預測性維護，其智能化生產、網 絡化協同、人工智能改造等理念順應了重塑和發展制造 業的需求。德國于2013年在漢諾威工業博覽會上正式 推出“工業4.0（Industry 4.0）”的概念，是繼“工 業1.0”蒸汽機時代、“工業2.0”電氣化時代、“工業 3.0”信息化時代后，基于信息物理融合系統（CPS） 配合智能化工業設備來提高新型工業核心競爭力。2015 年5月，我國印發《中國制造2025》，旨在促進產業轉 型升級，培育有中國特色的制造文化，實現制造業由 大變強的歷史跨越。同年，“中國制造2025”和德國 “工業4.0”進行了戰略對接。

 過去的幾年里，全球工業互聯網的發展已經充分 地凝聚了產業共識，度過了概念普及的階段，進入到 技術和應用沉淀的過程。《2021中國制造強國發展指 數報告》[1]顯示，2015—2020年，中國制造強國發展指 數由105.78增長到116.02，中國制造業總體趨勢穩中向 好。2022年，我國在規模以上工業企業關鍵工序數控 化率已經達到了55.3%，數字化研發工具的普及率達到 了74.7%，“5G+工業互聯網”在建項目全國已經超過 4000多個。同時，工業互聯網的發展仍然存在升級改 造的節奏慢、廣域網一網連多云、核心設備和器件卡脖 子等技術和產業問題，需要進一步推進發展。 

當前，工業互聯網泛指將互聯網等信息技術以及 其靈活開放的理念融入工業智能化發展的新型融合技術 體系[2]，它以網絡化為基礎，以平臺化為核心，以安全 為保障。其中，以5G和云計算為代表的網絡和平臺技 術分別作為兩大推動力，促進了新型的工業互聯網網絡 接入和企業云平臺的構建。安全技術挪到句首當前還未 規模化暴露問題，需要隨著新技術的更廣泛應用不斷加 強，嵌入在各個環節以及升級改造的過程中。 

本文結合工業互聯網的產業和技術發展現狀，以邊 緣計算和算力網絡為代表，分析了網絡和計算融合對進 一步推動工業互聯網技術創新和應用的重要作用。

 2　工業互聯網的技術發展現狀 

工業互聯網的技術發展以架構為牽引，以網絡、平 臺、安全等為主要的技術發展方向。架構方面，工業互 聯網產業聯盟（AII）先后發布了《工業互聯網體系架 構》1.0版本和2.0版本[3、4]。架構1.0版本定義了工業互 聯網的整體框架，技術方向包括網絡、平臺、數據、安 全，在2.0版本中將數據并入了平臺技術，形成了目前以網絡、平臺、安全為三大主要的技術發展方向的體系。

 網絡技術是工業互聯網的根基，包括互通互聯、 確定性傳輸、標識解析等。在互聯互通方面，互聯網技 術如IPv4/IPv6的發展開啟了信息化時代的篇章，建設 了全球信息數據互通的主干道；移動網絡如4G/5G使得 網絡連接更加普遍，延伸至每個用戶以及設備。這兩種 技術當前都呈現出向工業網絡連接的趨勢。在確定性傳 輸方面，由現場總線發展到工業以太網，再到目前的時 間敏感網絡TSN，保證了工業局域系統中的低時延、確 定性時延傳輸的要求。當前，面向多工廠互聯的需求， 廣域確定性網絡技術也被提出并應用在遠程工業控制等 場景中。在標識解析方面，通過條形碼、二維碼、無線 射頻識別標簽RFID等方式賦予物品唯一身份，如同網 絡中的唯一地址，確保工業部件和產品的可追溯性。當 前，我國“5+2”國家頂級節點已經全面建成[5]。以之 為基礎，當前的工業互聯網網絡技術正向著全要素的互 聯發展，包括工業外網和內網中各工業系統和部件的互 聯，多種標識解析體系的互通，以及研發、生產、物流 等要素全生命周期管理的連接技術，打造工業互聯網價 值鏈、供應鏈、產業鏈的一體化發展[2]。

 平臺技術是工業互聯網的核心，包括數據采集和 預處理、平臺研發建設、模型應用分析以及迭代等。在 數據采集和預處理方面，主要是指數據的采集方式、數 據清洗、數據的訓練以及后續的分析。在平臺研發建設 方面，主要包括工業控制和管理系統的研發和維護，表 現形式為基于虛擬化和容器技術的云平臺、邊緣云平臺 以及輕量級工業數據處理和控制平臺。在模型應用分析 和迭代方面，主要是指引入智能化建模技術，面向具體 的場景應用的產品和工具建模。平臺化的改造是大多數 工業企業的首要抓手，也是企業面向工業互聯網升級邁 出的第一步，基于數據的處理，通過平臺化實現工控系 統的智能化升級是工業互聯網的目標。近年來，邊緣計 算的興起大大促進了工業互聯網平臺的建設，相比于公 有云，邊緣云可以基于更加異構的計算資源，提供低時 延、定制化的服務。

 安全技術是工業互聯網的保障，包括物理安全、 數據安全、網絡安全、平臺安全等多方面。在物理安全 方面，包括設備以及環境的具體溫度、濕度、電磁等要 求，確保設備在合適的環境中運行。在數據安全方面， 包括數據的脫敏、匿名以及加密技術，確保敏感數據不 被竊取。在網絡安全方面，包括防止DDoS攻擊、訪問控 制等，確保數據傳輸及通信的安全。在平臺安全方面， 包括軟件運行的環境、系統的穩定性以及并發性的處理 等方面，確保工控以及工業模型和應用的正常運行。安全是傳統工業系統以及面向智能化升級的新型工業所必 須的條件，由工業互聯網所帶來的開放化、靈活化、融 合化同時也帶來了更多的安全隱患，如不能保證安全， 任何高效的技術都無法真正應用。當前階段由于工業互 聯網還沒發展完全，安全問題還沒完全暴露，隨著新型 技術的應用推廣，安全技術會呈現出更重要的作用。

 3　網絡與計算融合將進一步促進工業互聯 網技術創新 

網絡和計算是當前數字經濟的兩大基礎設施，涵蓋 了大部分工業互聯網發展所需的要素。網絡技術方面， 5G和IPv6作為移動網和互聯網技術的兩大主線，極大 地推進了工業互聯網的應用落地；計算技術方面，云計 算和邊緣計算的結合將計算任務有效分解，滿足了算力 需求的同時，也滿足了屬地化的安全隱私要求。算力網 絡作為當前業界發展的熱點方向，將網絡和計算的融合 發展推進至更高的層次。

 3.1　邊緣計算促進工業互聯網更多的應用落地 

邊緣計算更加符合工業互聯網起步階段對于平臺 化建設的需求，解決了把計算放在哪里的問題。傳統的 工業大多是煙囪式發展，不同的工業之間，甚至同種工 業的不同企業之間的技術實現偏向私有化。工業互聯網 倡導開放互聯的理念，對傳統的工業格局會造成一定影 響，而邊緣計算恰巧是解決了開放與私有的平衡問題。 一方面，邊緣計算把算力分布在了工業現場或所在區 縣，在云計算虛擬化等模式的前提下，使得計算任務可 以更快捷地在附近完成。另一方面，由于計算所在位置 離現場較近或處于現場，也避免了云計算的網絡回路過 長、平臺基礎設施共享等引發的安全隱私隱患。“5G+ 邊緣計算”的結合進一步集合了當前最先進的通信和計 算技術，賦能產業應用快速落地。 

邊緣計算影響的不僅僅是計算資源的部署和計算技 術的應用，對網絡也會造成重大影響。APNIC亞太地區互 聯網信息中心首席科學家Geoff Huston曾在多次演講中 指出，CDN以及邊緣計算的發展已經把互聯網變為內容 和服務分發平臺的最后一公里聚合器，互聯網的中間轉發 節點所承擔的角色已經越來越弱。這說明，由于CDN以 及邊緣計算把內容和算力等推向用戶邊緣，使得網絡的流 量流向開始呈現出巨大轉變，更多的技術研究聚焦在了接 入側的網絡優化。在此趨勢下，邊緣側的網絡和計算基礎 設施會逐漸走向自我優化和完善，形成分布式的自治網絡 和計算系統，向遠在國際的互聯網服務節點請求內容將會 變得越來越少。對于工業互聯網來說，這類區域性的自治 系統非常符合其發展的形態需要。 

3.2　算力網絡將全面推動新型工業互聯網的基礎設施建設 

算力網絡是隨著5G、邊緣計算的技術融合和分 布式部署發展而來，是國內通信產業界首創的新型 技術[6]。算力網絡涵蓋了網、云、數、智、安、邊、 端、鏈（ABCDNETS）等多個要素，通過推動網絡與 計算兩大學科領域的深層次交叉融合，構建一體化服 務的新型信息基礎設施，提供像水電一樣的隨取隨用 的計算網絡服務[7]。 

在工業互聯網中，算力網絡的核心作用是對網絡 和算力資源的統一納管以及靈活的調度。工業系統中存 在多種形式的算力，在工業互聯網邊緣計算體系中，一 般將邊緣節點分為邊緣控制器、邊緣網關以及邊緣云， 這三種邊緣節點均可部署算力，完成相應的工業計算類 業務。除此之外，包括工控機、數控機床等均可作為算 力節點，在5G、TSN、工業SDN以及工業IPv6的新型 網絡連接下，實現更加靈活的數據轉發和數據處理。不 同于邊緣計算中的調度主要發生在多級邊緣計算節點之 間，在算力網絡的模式下，也會普遍進行同級計算節點 之間的調度，例如網關和網關之間，控制器與控制器之 間等。這種靈活的調度模式可以確保工業的控制以及計 算任務第一時間得以處理，在廣泛的算力節點分布下保 持服務的一致性。同時，對于上一節提到的區域性的自 治系統，由于算力網絡對網絡和計算資源進行統籌管 理，也會全面地促進其發展和完善。

 面向算力網絡的前沿技術算網一體作為新的融合 技術方向也被提出。算網一體是計算和網絡兩大學科深 度融合形成的新型技術簇，是融合貫通多要素的一體化 服務，是實現算力網絡即取即用社會級服務愿景的重要 途徑[8]。算網一體的技術體系主要包括算網度量、算網 感知、算力路由、算網數字孿生等，均是國內的原創技 術。算網度量可以對不同的工業互聯網計算節點資源進 行評估，幫助業務請求可以精準地找到最適合的計算節 點；算網感知可以使工業互聯網的網絡和計算系統進行 一體化的需求、資源、服務感知；算力路由可以基于工 業SDN或者工業IPv6等IP技術，由路由系統進行業務 請求的一體化調度；算網數字孿生可以對整個工業互聯 網系統進行建模，通過孿生體和本體的交互映射，構建 閉環的管控和升級優化周期，將在工業互聯網的后續發 展中發揮重要作用。當前，這些技術方向已經有了初步 的研究成果，部分也在國際標準化組織包括IETF、ITU 等取得了一定的標準化進展。相信在數字經濟戰略以及 新基建、東數西算等工程的驅動下，算力網絡可以充分 發揮其新型基礎設施的作用，促進產業的智能化升級。 

4　結束語 

邊緣計算和算力網絡是國內近幾年產業發展的熱 點方向。5G和邊緣計算的結合已經助力新技術應用于 工業互聯網并取得良好成效，算力網絡作為國內原創技 術方向，也將助力進入應用沉淀期的工業互聯網進一步 發展。通過對一體化的管理和調度，算力網絡可以更加 高效地實現工業互聯網的網絡數據轉發以及計算任務處 理。目前，針對算力網絡已經初步形成產業共識，需要 進一步形成合力，推進算網一體等新技術應用于工業互 聯網。

作者簡介：

 劉　鵬（1991- ），男，工程師，現就職于中國移動通 信有限公司研究院基礎網絡技術研究所，主要研究方向 為未來網絡、算力網絡以及工業互聯網的技術和應用。

 陸　璐（1979-），女，高級工程師，現就職于中國移 動通信有限公司研究院基礎網絡技術研究所，主要研究 方向為移動核心網、未來網絡以及算力網絡新型技術。

 李志強（1987- ），男，工程師，現就職于中國移動通 信有限公司研究院基礎網絡技術研究所，主要研究方向 為算力網絡、可編程網絡等下一代IP網絡技術。

 參考文獻：

 [1] 中國工程院, 國家制造強國建設戰略咨詢委員會等. 2021中國制造強國發展指數報告[R/OL]. 2021. 

[2] 中國工程院. 全球工程前沿2022[R/OL]. 2022. 

[3] 工業互聯網產業聯盟 (AII). 工業互聯網體系架構 (版本1.0) [R]. 2016. 

[4] 工業互聯網產業聯盟 (AII). 工業互聯網體系架構 (版本2.0) [R]. 2020. 

[5] 5G+工業互聯網 (5GIIC). https://www.5giic.cn/2021/. 

[6] 劉鵬, 李志強, 陸璐. 面向工業互聯網的算力網絡思考[J]. 自動化博覽, 2022, 39 (2) : 25 - 28. 

[7] 中國移動. 算力網絡白皮書[R]. 2021. 

[8] 中國移動. 算網一體網絡架構及技術體系展望白皮書[R]. 2022.

摘自《自動化博覽》2023年第2期暨《邊緣計算2023專輯》