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賽迪專家:中國將以5G、千兆光網為基礎,融合TSN等技術打造下一代工業通信網絡

近日,工信部發布的《“雙千兆”網絡協同發展行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱《行動計劃》)明確提出“聚焦制造業數字化轉型,開展面向不同應用場景和生產流程的‘雙千兆’協同創新,加快形成‘雙千兆’優勢互補的應用模式”。

賽迪顧問股份副總裁董凱向21世紀經濟報道表示,以5G和千兆光網為代表的“雙千兆”網絡將推動中國工業通信網絡完成從跟跑到并行再到領跑的跨越發展。中國的下一代工業通信網絡,將以5G與千兆光網為基礎,融合TSN、WiFi6、IPv6+等新技術,打通工業領域信息數據流動的“大動脈”。

他介紹,下一代工業通信網絡將出現融合發展的勢頭。其中,5G將解決遠程操作問題,TSN解決高精度同步問題,千兆光網解決行業全場景布局5G所帶來的投入改造成本過高問題,如此可以更好應對工業領域超低時延與可靠性、大帶寬、大規模等多樣化應用場景。

他建議,加快構建中國工業通信網絡發展中長期路線圖,打破工業和通信業行業壁壘,出臺支持“雙千兆”網絡協同發展和工業融合賦能的專項政策,構建下一代工業通信網絡標準體系,打造“雙千兆”網絡與工業協同發展共性技術平臺。

工業領域“雙千兆”網絡實現互補互促

關于工業通信網絡的發展現狀,董凱介紹,20世紀80年代以來,現場總線承擔了工業儀表與儀表之間、儀表與集中控制管理中心之間的通信連接任務,構建了完整的生產控制管理系統,在石化、水泥、鋼鐵等流程制造行業得到了廣泛應用。

目前,現場總線在工業企業的使用量依然巨大,但面臨布線成本高、布線周期長、布線復雜等問題。

21世紀以來,隨著工業自動化的普及推廣,工業設備的數字化和集成化水平大幅提升,連接這些設備并提供系統解決方案的工業以太網應運而生,并迎來了快速發展。世界工業自動化巨頭均致力構建以工業以太網協議為核心的生態圈。

他指出,工業以太網能為工業領域提供安全、穩定的網絡,但隨著近年來新一代信息技術和先進制造技術的融合應用,工業以太網的實時性、互通性、抗干擾性、標準化問題逐步凸顯。

在此背景下,5G憑借其超低時延與可靠性、大帶寬、大規模連接等特性,正在逐步成為推動工業企業數字化轉型和智能化改造的重要新型基礎設施。

目前,工業龍頭企業聯合基礎電信運營商、科研院所積極推動5G落地應用,取得了顯著成效。比如,寶武集團通過部署5G工業專網,在確保了生產數據安全的前提下,故障預警率提升90%、運維時效提升50%、排障成功率提升65%。華陽集團通過在礦井布局5G技術,解決了礦山生產安全、監控難、巡檢難等問題,設備故障率降低15%,減人提效,降低成本250萬元/年,生產效率提升300萬元/年。

董凱指出,在部分行業和場景取得突破的同時,5G在工業領域的廣泛落地應用仍面臨著企業資金與成本投入壓力較大、商業模式不清晰、工業園區網絡“光進銅退”推進緩慢、單一5G技術無法滿足部分強時間敏感性工業應用需求等諸多挑戰。

“而以5G和千兆光網為代表的“雙千兆”網絡,具有超大帶寬、超低時延、高可靠等特征,能向工業企業提供固定和移動網絡千兆接入能力。二者互補互促,可以推進我國加快建成面向未來的融合工業通信網絡,在工業通信網絡領域完成從跟跑到并行再到領跑的跨越發展。”

此外,董凱指出,工業領域“雙千兆”網絡協同可以推進設施共享、產業協同,以更高效率、更低能耗、更優成本滿足工業不同行業的差異化場景需求;并且帶動工業通信網絡業務模式創新,形成以建促用,建用并舉的良性發展循環。

下一代工業通信網絡融合多項技術

關于工業通信網絡的發展趨勢,董凱認為,面向未來的下一代工業通信網絡,將以5G與千兆光網為基礎,融合TSN、WiFi 6、IPv6+等新技術,打通工業領域信息數據流動的“大動脈”,構建我國工業企業數字化、網絡化、智能化轉型的網絡基礎。

他指出,單一的5G技術,難以解決工業領域復雜性、多樣性網絡問題,而融合發展的工業通信網絡打開了一扇新的窗口。5G解決遠程操作的問題,TSN解決高精度同步的問題,千兆光網解決行業全場景布局5G所帶來的投入改造成本過高問題,將更好地應對工業領域超低時延與可靠性、大帶寬、大規模的應用場景,為工業網絡提供完整的系統解決方案。

事實上,從國際上看,西門子、三菱等行業龍頭企業已經在推動5G、千兆光網、TSN在工業領域的融合應用。

比如,西門子宣布將TSN列為未來重要的通信技術,其“工業網絡專家計劃”更是將5G+TSN列為打造數字化工業生態的重要手段。三菱的具有無線應用能力的工業網絡“CC-Link IE TSN”率先將千兆以太網帶寬與TSN相結合,實現了IT和OT的實時無縫融合。

建議專項政策支持“雙千兆”和工業融合

圍繞推動“雙千兆”網絡在工業領域的應用,董凱提出了一系列建議。

首先,他建議對下一代工業通信網絡開展系統性研究。打破工業和通信業行業壁壘,辯證分析我國工業發展需要什么樣的網絡、新型通信網絡技術能夠帶來什么樣的能力,厘清工業通信網絡產業鏈供應鏈關系和長短板,構建我國工業通信網絡發展的中長期路線圖。

在統籌部署上,他建議在工信部印發的《“5G+工業互聯網”512工程推進方案》的基礎上,出臺支持“雙千兆”網絡協同發展和工業融合賦能的專項政策。統籌部署“雙千兆”網絡建設和智能制造、工業互聯網的協同發展。

他還建議,組織實施“雙千兆”網絡助力工業數字化轉型試點示范,形成可復制推廣的經驗和模式,實現多點輻射的帶動效應。

一是結合“百城千兆”工程,選取網絡基礎與工業數字化轉型發展基礎較好的城市工業園區開展試點示范,加快實施“光進銅退”,實現“雙千兆”網絡協同發展。

二是鼓勵工業企業加大對工廠內外網絡改造的投入,將研發設計、生產制造、供應鏈管理等核心環節與“雙千兆”網絡建設相結合,打造一批“雙千兆”網絡協同發展建設標桿或改造樣板工程,遴選一批“雙千兆”網絡協同發展試點示范項目和企業。

在標準方面,董凱建議,構建下一代工業通信網絡標準體系,以“雙千兆”網絡在工業各行業、各場景的示范應用為契機,以技術融合發展為重點,提出引領性技術應用標準。

同時,他還建議開發一批“雙千兆”網絡與工業融合發展的系統解決方案,培育一批既懂通信網絡又懂工業的系統解決方案供應商。

一方面,單一的通信網絡技術難以有效解決工業復雜性、多樣性、碎片化的網絡問題,需要將通信網絡新技術與先進制造技術相融合,以工業實際需求為切入點,以有效的商業模式創新為依托,提出系統解決方案。

另一方面,由于工業和通信業存在話語體系和技術體系的差異,需要培育一批系統解決方案供應商,針對融合應用進行系統性研發創新,形成基礎電信運營商和行業單位間的橋梁紐帶。

此外,董凱建議打造“雙千兆”網絡與工業協同發展共性技術平臺。

一是以工業企業和基礎電信運營商為主體,推動產學研用金多方聯動,在鋼鐵、船舶、石化、煤炭等“雙千兆”網絡應用性較強或商業化模式較為清晰的領域,率先組建一批面向“雙千兆”網絡在工業領域創新應用、協同發展的共性技術平臺。

二是建立工業“雙千兆”網絡創新發展聯盟,搭建技術交流、標準研討、應用推廣的平臺,強化融合技術的標準引領,共商解決跨行業、跨領域的關鍵共性技術和應用問題。

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