消息 5月17日，2022年世界电信和信息社会日大会在内蒙古自治区呼和浩特市召开。在“工业互联网创新发展论坛”上，中国联通大数据首席科学家范济安围绕“以5G网络化为推动 助力工业数字化系统的智能化发展”发表主题演讲，分享了工业系统探索“数字化、网络化、智能化”的科技创新路线。
OT网络的升级改造是工业网络化的关键
工业“数字化” 有两大系统，即IT系统和OT系统，当前两大数字化系统已经网络化，但均是采用不同的网络技术，由不同厂家提供解决方案和设备，由不同部门负责。分别来看，IT网络按照 IP 和以太网标准建设，目前WiFi、4G、5G连接的移动终端是主要的网络手段，数据孤岛现象十分普遍。OT网络是以工业总线、工业以太网的营销网络为主要代表，无线网络的应用占比不到6%，和IT网络最大的区别在于网络通信协议。
“如果说IT网络的标准是IP化，那么OT网络的通信协议五花八门，有上百种，七国八制。”范济安表示，基于OT和IT网络现状，OT网络的改造是工业网络化的关键。
如今，采用与IT同样标准IP的以太网来进行OT网络的升级改造，使其与IT具备同样的网络基础架构，业界对此达成了一定的共识。西门子、施耐德、罗克韦尔等工控巨头正在推动以IP和以太网为标准的新一代工业通信协议。
相比通用型以太网，这些协议在材质选用、产品强度、适用性和实时性、可靠性、抗干扰性、本质安全等方面更能满足工业现场的需求，被称为“工业以太网”。当前，工业以太网正逐渐替代工业总线，这也是企业OT网络化的首要目标。
范济安指出，OT网络改造的第一步是IP往以太网的方向发展，叫“工业以太网化”。第二步是OT网络与IT网络融合，这也是智能化的起步，但由于目前工业以太网还是各成体系，OT网络与IT网络的融合还只能垂直化的分别进行，所以工业以太网之间的横向整合，特别是针对实时业务的物理层融合是OT网络化的一大挑战。
5G LAN + 5G URLLC有望成为承载各类工业以太网协议的网络基础设施
除去IP化、以太网化是网络化的一大趋势之外，网络化的另外一大趋势是无线化和泛在移动通信。5G时代，以5G等为代表的无线通信技术为企业内网的改造提供了一种新的选择，特别是3GPP R16的推出，使得5G网络具备提供工业网络以太网通信以及局域网业务的能力，助推5G网络与工业网络融合。
据介绍，中国联通在长安汽车实现了利用5G LAN替换车间级工业以太网。在该案例中，中国联通用5G组网连接AGV和统一控制调度平台，并用5G边缘计算平台进行了应用软件的承载，把车间内由不同厂家提供的垂直化控制系统如线边物流控制系统KITTING、电检系统、车身识别系统AVI、设备告警系统ANDON等统统用5G作L1到L0层的连接，成为PLC北向到工厂级控制平台之间的主要通信手段，实现了网络架构扁平化。
范济安指出，引入5G LAN之后，组网的复杂程度得到了大幅降低，原有的以太网设备可以即插即用，5G LAN可以直接提供二层通信服务及三层VPN服务，支持以太网的单播、组播和广播。同时，通过用户层面的数据分流功能UPF直接对接边缘计算服务器，大大简化了穿透OT 网络的难度。
值得关注的是，中国联通在网络层通过5G把工业以太网打通之后，可以利用5G边缘计算平台来整合目前不同的垂直应用。“5G LAN + 5G URLLC有望成为底层统一的、承载各类工业以太网协议的网络基础设施。”范济安表示，自从2019年牌照颁发后，中国联通已经建成了76万个5G基站，在10大重点行业进行了不同程度的应用推广，其中工业互联网、车联网、智慧采矿、智慧电力等应用占比60%以上。
5G网络化开辟工业智能新时代
越来越多的视频应用被引入工业控制领域。这些前端设备无法利用现有工业网络来与后端的图像处理平台及控制平台进行连接，需要单独部署新的电缆、新的交换机、新的服务器、新的软件系统，这也为5G的演进提供了机会。
即使不是视频类的系统，传统的基于PLC、传感器等的控制系统也是一个个垂直化独立系统，从前端设备到网络、服务器和应用，使得工作现场堆积了大量的控制柜、工控机、网线、交换机等，造成成本上的浪费、运维和故障排查的困难，集中管控及与IT融合难以实现。所以5G网络的引入不只是单单为了几个创新应用，而是以“全连接工厂”为目标，提供一个标准化的统一接入层，满足各类设备与各种控制平台之间的通信连接、数据流通和“软件定义生产”的模块化应用的编排重组。
范济安表示，5G在带宽、速率、时延、连接数、连接距离、移动性等方面已经具有绝对优势，但还需要在稳定性、可靠性、更低时延、终端芯片等方面进一步提高，真正做到“综合接入、万物互联”的目标，所以说5G网络化将开辟了工业智能化的新时代。
