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邬贺铨院士解读 工业互联网关键网络技术及其演进

邬贺铨院士解读 工业互联网关键网络技术及其演进

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,其核心基础在于网络技术。中国工程院院士邬贺铨对此进行了深入剖析,指出工业互联网的网络技术并非单一技术的叠加,而是一个多层次、融合创新的技术体系,旨在满足工业生产中高可靠、低时延、广连接、大带宽的严苛需求。

1. 网络架构:从“两层”到“三层”的演进

传统工业网络多采用现场总线与工业以太网构成的“两层”架构(IT与OT相对独立)。邬贺铨院士强调,工业互联网则需要构建包含工厂内网、工厂外网与标识解析体系的“三层”新型网络架构。

  • 工厂内网:通过时间敏感网络(TSN)、工业无源光网络(PON)、5G局域网(5G LAN)等技术改造,实现生产设备、控制系统与信息系统的互联互通与精准协同。
  • 工厂外网:依托公众互联网或专用网络,利用软件定义广域网(SD-WAN)、边缘计算等技术,安全可靠地连接上下游企业与用户,支撑远程监控、协同制造等应用。
  • 标识解析体系:如同工业互联网的“身份证”系统,通过赋予每一个实体或虚拟对象唯一标识,实现跨企业、跨地域的信息查询与共享,是供应链协同与全生命周期管理的基础。

2. 关键技术:融合与创新并举

邬贺铨院士着重分析了支撑上述架构的几类关键技术:

  • 确定性网络技术:以TSN和5G uRLLC(超可靠低时延通信)为代表,确保关键控制指令和数据传输的确定性与实时性,满足工业自动化中微秒级时延和99.9999%可靠性的要求。
  • “5G+工业互联网”:5G的大带宽、广连接特性与网络切片能力,使其成为柔性产线调整、设备预测性维护、高清质量检测等场景的理想连接方式。5G与TSN的融合,正推动无线网络进入核心生产环节。
  • IPv6的全面应用:海量工业设备接入需要巨大的地址空间,IPv6不仅能解决地址枯竭问题,其增强的报头和安全特性也为端到端的安全传输与精细化管理提供了可能。
  • 边缘计算:在网络边缘侧进行数据预处理与分析,大幅减少上传云端的数据量和时延,快速响应本地事件,保护数据隐私,是实现实时控制与智能决策的关键。

3. 挑战与展望

尽管技术发展迅速,邬贺铨院士也指出了面临的挑战:工业协议七国八制、新旧设备并存导致的互联互通难题;工业场景对安全(包括功能安全和网络安全)的极致要求;以及网络性能、成本与复杂性之间的平衡。
他认为工业互联网网络技术将呈现以下趋势:

  • 融合化:IT、OT、CT(通信技术)网络将进一步深度融合,向一体化方向发展。
  • 智能化:人工智能将被用于网络的智能运维、流量调度与安全防御。
  • 确定性增强:无线确定性网络技术将逐步成熟并扩大应用范围。
  • 安全内生化:安全能力将从“外挂”转向与网络设计、设备制造“内生”结合。

总而言之,邬贺铨院士认为,工业互联网的网络技术正从“连接”走向“智能连接”与“可信连接”,其演进将深刻重塑工业生产模式,为制造业高质量发展构筑坚实的数字底座。

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更新时间:2026-02-27 20:41:54

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