工業網際網路 3 網路層(1)

2021-08-29 01:45:11 字數 1575 閱讀 4400

3    網路層

3.1    工業物聯網網路的選擇

3.1.1    工業物聯網資料的實時性

工業物聯網的網路層實際上和網際網路差異不大。這一點可能和出乎很多人的意料。這些人感到意外的原因,多半是因為從工業控制的角度出發,直覺上認為工業物聯網必然也和工業控制一樣,在通訊和資料採集的過程中強調實時性,但是就目前和可預料的應用而言,行業技術人員在選擇通訊的電氣形式和協議的時候,實時性並沒有得到和在工業控制系統中的那樣的地位,這是因為:

1、工業物聯網的應用以管理和協同為主

遠端聯網的目的和出發點往往就不是為了實時的控制,而是更多的是為了多系統之間的協同工作。這兩類目的本身對時間的延遲就缺乏過高的訴求,尤其是聯網的另一端是人類的時候。即使毫秒甚至幾秒的誤差,對於另一端的人類做出的判斷並沒有本質上的影響。

2、歷史和使用習慣使然

這方面的確有一點自我證明的味道。就雲端尤其是公有雲而言,目前的技術在實時性上、時序性上,以及連線的可靠性上都比在工業現場的私有網路有一定的差距。所以歷史遺留的系統中已經將需要實時資料的功能基本上已經留給了位域現場的工業控制系統,而不是放在雲端。尤其是,這種需要實時反應的功能放在現場的工業控制系統上的部署成本往往也最低。既然已經形成了這樣的格局,也就沒有什麼特別的理由非要移植到雲端上。

3、安全和裝置可用率上的考量

控制迴路當中如果有雲端的伺服器,就可能因為網路不穩、黑客攻擊等元嬰造成聯網裝置的安全問題。這種安全問題可不是簡單的裝置資料的丟失,而是可能被非法控制而釀成大禍,甚至人身**。而如果控制迴路都在本地,和雲端交流的只是部分資料,甚至這部分資料也是單向交流的,那麼風險就小得多。同時,也不會造成因為裝置沒有聯網就不能使用的情況。

4、減輕雲端負載的壓力

即便以上的問題都不存在,我們也沒有什麼必要把一些都放在雲端。這對雲端伺服器的網路頻寬和計算能力而言都是很大的負載。既然現場的裝置上具有的計算能力已經可以解決這些問題,又何必要轉移到雲端呢?既然這種強調「邊緣計算」的部署方式將實時資料相關的計算留在了本地,也就沒有了為遠端應用制定實施協議的需要了。

3.1.2    開發效率

開發效率的選擇在先進的資訊行業的技術決策的總要性越來越突出了。這主要是整個社會所能供給的計算能力已經多的超過了某個臨界值:在這個臨界值之內,計算能力的成本要超過開發過程的成本,屬於更稀缺的資源;而超過了這個臨界點之後,開發過程中的人力成本才是更為稀缺的資源。工業物聯網也不例外。這是為什麼工業物聯網領域近年來誕生的標準化協議都偏愛採用已經在網際網路領域成熟的技術,或者以此類成熟的技術為基礎來構建。比如http協議、xml和json等。這也是偏愛強調實時性的人們所「痛恨」的,不是麼?

3.1.3    應用協議標準化

國際上和各國從事工業物聯網協議標準化的組織層出不窮、由來已經。有些甚至出現在工業物聯網概念出現之前。這是因為工業物聯網這個概念實際上是應用拉動出來的,即:是現有相關應用,才逐漸形成乙個抽象的、統一的概念的。

在智慧型電網領域,有ieee指定的一系列相關標準。工具機的聯網有美國主導的mtconnect,並有望成為國際標準。opc ua是乙個更為廣泛的應用協議,用於多種離散和流程製造業。modbus/tcp實際上是歷史遺留的工業控制協議,但是因其簡單的結構仍然被很多物聯網系統高整合商使用,甚至很多物聯網雲平台提供其透傳功能。其他的各領域的應用協議很多,這裡就不一一枚舉了。

工業網際網路 3 網路層(2)

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