工業互聯網產業聯盟：工業網絡30白皮書2022年（42頁）.pdf

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1、工業網絡工業網絡 3.03.0 白皮書白皮書（2022022 2 年）年）工業互聯網產業聯盟工業互聯網產業聯盟2023 年年 6 月月聲聲明明本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數據、觀點、建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內容的知識產權歸工業互聯網產業聯盟所有（注明是引自其他方的內容除外），并受法律保護。如需轉載，需聯系本聯盟并獲得授權許可。未經授權許可，任何人不得將報告的全部或部分內容以發布、轉載、匯編、轉讓、出售等方式使用，不得將報告的全部或部分內容通過網絡方式傳播，不得在任何公開場合使用報告內相關描述及相關數據圖表。違反上述聲明者，本聯盟將追究其相關

2、法律責任。工業互聯網產業聯盟聯系電話：010-62305887郵箱：前前言言在全球第四次工業革命的浪潮下，人機物需要通過工業互聯網彼此交互，相互協同，形成更為高效智能的運作系統。以 5G、TSN、邊緣計算、云計算、大數據、人工智能為代表的新一代信息通信技術將與工業自動化技術形成合力，實現工業企業在設計、采購、生產、倉儲、物流、運營、銷售各個環節的智能化運行。網絡作為工業互聯網基礎，需要具備接入海量設備、異構系統互聯互通、端到端確定性傳輸、網絡資源智能調度等能力，新一代工業網絡呼之欲出。本白皮書由工業互聯網產業聯盟組織，中國信息通信研究院牽頭行業內相關單位編寫，通過對工業網絡發展歷程梳理，導引工

3、業網絡 3.0 概念及愿景，就其目標架構、關鍵技術及演進路線進行分析，旨在為工業網絡的演進和發展方向進行拋磚引玉。在本白皮書的編寫過程中，得到了聯盟成員及國內外眾多企業、研究機構、高校的大力支持，為白皮書的觀點形成與編寫提供了有力支撐。后續我們將根據業界的實踐情況和各界的反饋意見，在持續深入研究的基礎上適時修訂和發布的新版本。編寫組成員（排名不分先后）：張恒升、朱瑾瑜、陳潔、李棟、楊冬、成劍、朱海龍、黃韜、林思雨、盧云龍、楊錚、任杰、張華宇、李慶、賀驍武、馮景斌、詹雙平、黃震寧、魏彬、黃蓉、裴郁杉、金嘉亮、孫雷、王健全、趙艷領、公彥杰、李方健、王童童、包華杰、胡慧敏、喬雷、陳曉光、劉艷強、王曄

4、彤、高嫻牽頭編寫單位：中國信息通信研究院參與編寫單位：中科院沈陽自動化研究所北京交通大學北京郵電大學網絡通信與安全紫金山實驗室清華大學鵬城實驗室中國移動通信研究院中國聯合網絡通信有限公司研究院中國電信股份有限公司研究院北京科技大學機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所華為技術有限公司北京航空航天大學浪潮通信技術有限公司工業互聯網產業聯盟公眾號目目錄錄一、愿景一、愿景.1（一）工業網絡發展歷程.1（二）工業網絡技術演進.2（三）工業網絡 3.0的內涵.3（四）工業網絡發展驅動力.4二、場景需求二、場景需求.5（一）應用場景.5（二）業務挑戰.11（三）關鍵指標.13三、關鍵能力三、關鍵能力.15（一

5、）目標架構.15（二）關鍵技術.20四、展望四、展望.21附錄附錄.23（一）轉發技術.23（二）管控技術.29（三）融合技術.31 1 一、愿景一、愿景（一）工業網絡發展歷程（一）工業網絡發展歷程人類大致經歷了四個工業革命階段，工業網絡的演進與后三次工業革命相對應。19世紀末20世紀初，隨著以電力為動力的第二次工業革命的出現，以反饋系統理論為基礎的自動控制方法及技術于20世紀40年代開始廣泛應用于工業系統領域，工業系統中的通訊主要依賴于電路系統的模擬電子線路信號實現，可以視為工業網絡的雛形或者前身。20世紀下半葉，以計算機技術為代表的第三次工業革命出現，數字通信成為第三次工業革命新動能。從最

6、初的模數混合起步，基于已有的模擬線路實現數字通信。20世紀80年代，現場總線技術在不同行業興起，以全數字化、雙向串行、多點連接通信技術實現了工業現場執行器、傳感器以及變送器等多設備互聯。90年代末，隨著工業控制應用和管理應用對于承載需求的進一步提升，具有更高傳輸效率、更大帶寬、更好兼容性的工業以太網逐步興起，開始從工業現場測量控制網絡發展向生產管理延伸。進入新世紀，工業無線引入工業應用場景，對工業有線網絡形成有效補充。各類工業總線和工業以太等工業網絡誕生于不同行業領域，形成了以IEC61158、IEC 61784等為代表的工業網絡系列標準。21世紀開始，在美國、德國、中國等科技大國逐漸出現了工

7、業互聯網的概念，新的工業應用不斷涌現，工業控制系統與信息系統信息交互模式出現變革。隨著工業互聯網的發展，工業智能化、一體化的趨勢愈發明顯，在人工智能、清潔能源、無人控制技術、量子信息技術、虛擬現實等新技術的推動下，工業網絡正在進行全新的技術革命。2（二）工業網絡技術演進（二）工業網絡技術演進最初的工業網絡基于工業控制系統發展而來，只包含工業控制網絡。而隨著工業企業網絡化、信息化進程不斷推進、升級，通過各種網絡和信息系統將生產管控、物料管理、事務處理、現金流動、客戶交易等業務流程加工成信息資源。工業網絡逐步發展，涵蓋了工業控制網絡和工業信息網絡兩個層次。前者主要負責工業控制系統內部以及系統之間的

8、互聯互通，承載工業測量、控制信號及系統相關的監控、診斷、管理等相關業務；后者主要支撐原始數據轉換為信息后，應用于業務分析系統、并實現控制反饋的數據互通，兩個網絡分別各自演進，形成了分層分域的網絡架構。在新技術的推動下，工業控制網絡與工業信息網絡逐漸呈現融合趨勢，具備支持多業務、多協議、多廠商設備和數據的互聯互通、共網承載以及高質量傳輸能力已經成為網絡技術必然的演進方向。具備高實時、高可靠、廣覆蓋、高安全等特點的工業網絡技術，例如時間敏感網絡（TSN）、工業5G、OPC UA、工業光網、單對雙絞線、衛星網絡等，正在逐步成為工業網絡熱點技術，形成新一代工業網絡。圖 1工業網絡技術發展圖 3 總而言

9、之，第二次工業革命時期，在生產系統中，面向基礎自動控制設備，以模擬信號通信為主的自動控制網絡，稱之為工業網絡1.0。在第三次工業革命時期，在車間中，面向數字化工業設備及信息化自控系統，以數據通信為主的工業總線和工業以太網，稱之為工業網絡2.0。隨著第四次工業革命的來臨，面向工業互聯網生產要素全連接、生產過程高智能的目標，網絡應用范圍從局域擴展到廣域，工業網絡3.0應運而生。（三）工業網絡（三）工業網絡 3.0 的內涵的內涵工業網絡3.0是面向2030年及未來，以工業互聯網應用為驅動，支撐人、機、平臺協同創新應用，技術高融合、部署高靈活、服務可度量、接口可編程的新型工業網絡。工業網絡3.0以先進

10、網絡技術為基礎，以泛在泛在互聯、確定承載、智能極簡、高效低碳互聯、確定承載、智能極簡、高效低碳為目標，全面支撐機器與平臺、人與平臺、人與機器的互聯互通互操作。泛在互聯是基本要求。泛在互聯是基本要求。在新一輪科技革命的驅動下，新一代信息技術正深刻影響制造業發展，工業數據的橫向與縱向集成正不斷擴展延伸，工業網絡3.0的范圍不斷擴展。一是一是傳統的“聾”“啞”設備將被數字化網絡化設備替代，人、機、料、法、環、測實現全面的無死角網絡覆蓋和連接，從生產現場到云端將通過網絡互聯和數據互通，構建一套可互操作、可移植的開放架構體系。二是二是泛在安全成為工業網絡的內生屬性，通過增強主動防御、智能感知、協同處理等

11、能力，實現網絡設施和數據的穩定可靠、安全可信。確定承載是核心訴求。確定承載是核心訴求。采集、傳輸、轉發數據是網絡的基礎能力，更好的承載能力、確定的服務性能成為工業網絡3.0的核心能力。一是一是通過各類新型網絡化技術實現端到端融合承載，面向不同垂直行業，多種業務混合傳輸需求，按需提供確定性網絡保障。二是二是實現多層級、廣范圍的確定性傳輸。車間級網絡傳輸時延達到亞毫秒級，機械制造類的機臺內部網 4 絡端到端通信響應時間縮減到微秒級。園區級網絡反饋控制類業務的端到端傳輸時延達到毫秒級。城域級網絡達到TB級別的傳輸帶寬，確定性端到端時延達到10毫秒級，承載接入和器規模達到百萬級以上。智能極簡是內生需求

12、。智能極簡是內生需求。數字化節點的快速增加，靈活化生產的規模擴大，工業網絡體系復雜度日益增加，人工輔組甚至無人化的“建、運、管、維”成為工業網絡3.0的必然要求。一是工業網絡全生命周期智能化，一是工業網絡全生命周期智能化，通過在網絡規劃、部署、運維、優化各環節構建感知洞察能力、優化分析能力、決策部署能力等，實現人員成本降低、操作失誤減少、故障快速定位解決，大幅提升工業網絡支撐能力。二是服務接口極簡化，二是服務接口極簡化，以數據為基礎，以場景為導向、以算法為支撐，配合大數據處理和機器學習技術，免除繁瑣的應用安裝、部署、維護過程，降低工業網絡管理、運營、維護的難度和技術門檻，實現人對系統接口的簡潔

13、化。高效低碳是更高追求。高效低碳是更高追求。工業互聯網數據流量的的爆發式增長將導致網絡能源消耗的大幅增加，工業網絡3.0要實現效率與節能水平的同步提升。一是一是通過新型轉發技術和管控技術，提高網絡對各種工業應用的適配支撐能力，一網多用，減少重復建設；提高網絡流量的負載水平，重復利用鏈路帶寬，物盡其用。二是二是通過綠色節能技術降低網絡設備能耗，實現設備級的高能效；通過設備間的協作平衡，實現網絡級的高能效；利用可再生能源為系統供能，實現系統級的高能效。（四）工業網絡發展驅動力（四）工業網絡發展驅動力業務和技術是推動工業網絡演進的主要驅動力。在業務上，隨著智能制造和工業互聯網的發展，工業網絡3.0將

14、以業務服務質量為核心，為工業企業提供百萬級接入能力、10Gbps連接速率、微秒級時延/抖動的確定性保證，異構網絡資源協同，業務質量智能優化，同時為網絡帶來超百倍的能效提升及單比特成本降低。未來工業將與IT技 5 術更加深入地融合，智能工廠內建立有線+無線、實時+非實時、局域+廣域的異質異構生產管理和控制網絡，工業網絡與消費網絡進行互聯互通，實現真正的“一網到底”，與此同時，必須解決“信息安全”的問題。在技術上，從控制、采集等基礎能力，向工業互聯網人、機、平臺全面互聯場景演進。從解決產線內部連接單一傳輸的工業控制網絡技術向業務驅動的全融合、智能化網絡演進。工業網絡3.0以數字化業務為中心構建全方

15、位通信生態系統。工業網絡3.0將通過無縫融合的方式，便捷地實現人與機器、機器與機器之間的智能互聯，使數據及信息交互突破空間及距離的限制，完成現場數據到工業知識的華麗轉變，為工業生產注入智能化的新活力。其中，高清機器視覺、大模型智能的大規模網聯化推動機器人對高帶寬和高時效性的需求，多機器人協作和高速運動車輛需要穩定的高帶寬、低延遲低抖動無線通信技術。確定性網絡通信技術將會在兼容現有網絡的基礎上提供高帶寬、低延遲、高可靠的通信能力，將極大的減小使用網絡的難度，降低部署和運維成本。泛在連接將推動工業網絡3.0呈現消費互聯網的大連接、大融合、大數據的新型業態。網絡技術與工業互聯網深度融合，可以催生更多

16、工業創新業務，有效提升工業生產效率及產品品質，降低勞動成本，工業網絡提供廣闊的前景。二、場景需求二、場景需求（一）應用場景（一）應用場景工業網絡3.0應滿足產線、車間、工廠、工業園區、戶外作業場景等各類區域生產全要素接入和互聯需求實現機器與平臺、人與平臺、人與機器的互聯互通互操作。6 1 1、機器與平臺、機器與平臺機器與平臺的連接是工業網絡機器與平臺的連接是工業網絡3 3.0.0的核心應用場景。的核心應用場景。工業網絡3.0的確定承載能力能夠支撐未來工業生產中跨產線、跨車間，跨工廠乃至跨地域的生產協同、遠程控制場景。無人化、少人化是未來智能工廠發展的重要特征之一，大量的AGV、機械臂、數控設備

17、等工業智能化設備通過云平臺或者邊緣計算平臺實現生產、配料、運輸等場景中數據互聯互通和協同管控?；诠I網絡3.0的協同管控系統需要通過統一的業務平臺實現工廠或某一特定區域內的機器人、車輛、設備、貨物及人員的綜合調度，通過實時數據采集和分析，做出最優決策，并通過網絡實現控制/決策指令在設備間的可靠同步傳輸，保證多機器間、機器到平臺之間運行的可操作性、精準性和靈活性，實現工廠內機器集群編隊、多機器協同流水作業等應用。圖 2機器與平臺連接主要場景示意圖 7 基于控制器到設備（基于控制器到設備（C2DC2D）通信模型）通信模型是工業網絡3.0的基礎應用，主要包括邏輯控制（如：PLC到IO的控制）和運動

18、控制（如機床內部主控到伺服電機的控制）兩大類業務。隨著工業應用的不斷升級發展，遠程控制、智能控制等新型業務不斷涌現?；诳刂破鞯娇刂破鳎ɑ诳刂破鞯娇刂破鳎–2CC2C）通信模型）通信模型的多機器協同是工業網絡3.0的重要應用。多機器的集群并不是簡單的設備疊加或功能拼湊，而是要實現機器設備間的互聯互通、狀態共享、資源協同及群體決策等功能，進而實現“1+12”的群體智能效應，去完成更加復雜的協同制造任務，從而提升產線的智能化及柔性化生產水平。相比于傳統機器，工業網絡3.0時代的機器將由機器設備、網絡、傳感器、控制裝備及應用軟件等幾個部分組成，隨著智能機器網絡的激增，數據創建過程將會加速，智能機器

19、直接相互對話，傳統的網絡承載及數據處理方式都面臨巨大挑戰。2 2、人與平臺、人與平臺人與平臺的連接是工業網絡人與平臺的連接是工業網絡3 3.0.0的關鍵應用場景。的關鍵應用場景。數據是智能工廠構建的基礎要素，平臺是數據存儲、處理的主要載體，是智能化工廠的大腦。平臺針對用戶的具體交互請求提供信息呈現、配置下發、操作管控等功能。平臺提供有線和無線接入方式，提供VPN技術，根據授權等級支持物理隔離、軟件隔離、本地和遠程操控。平臺應具備智能化學習能力，能記錄和學習人的合規合理操作，編制自動化操作樣本或案例，最終目標是降低人為操作帶來的不確定性，使平臺自動化、自主化、智能化管理整個工業網絡。但無論發展到

20、何種階段，人始終具備最高的管理控制權限。因此，平臺應建立人類教學-機器訓練的系統，讓機器逐步替代人類的管控操作。工業網絡工業網絡3 3.0.0將實現人與平臺的充分連接。將實現人與平臺的充分連接。支撐工業互聯網平臺在工藝優化、質量管控、智能維護、信息管理等多個應用場景輔助工作人員作出決策。通過對設備的信息采集、處理、分析、統一管控，集中管控為工 8 業用戶提供統一的管理平臺，消除信息孤島,全面直觀的幫助工業用戶采集多種工業數據、快速定位故障。集中管控平臺支持多源數據采集、設備自動發現，通過組態式配置方式，結合基本策略和安全策略能夠實現批量下發與集中快速部署。支持現場設備-網絡-應用三級狀態監測，

21、快速發現網絡中各種潛在的安全隱患，將傳統人工巡檢的被動方式變為集中式監控+主動報警方式。全面感知工業控制網絡安全態勢，幫助工業用戶建立快速有效的事件預測發現評估處置的閉環機制，由被動的故障處置轉為主動的預警預測與防護。圖 3人與平臺連接主要場景示意圖 9 工業網絡工業網絡3 3.0.0將實現人與平臺的泛在連接。將實現人與平臺的泛在連接。工業網絡3.0將實現海量傳感數據、標識數據、數控信息、安全信息等全連接，基于邊緣計算節點或者云計算平臺，利用大數據技術、人工智能技術對生產流程、設備狀態進行在線實時分析，為人提供信息集中、操作便利的平臺，具備多種交互方式和信息呈現形式，支持泛在安全能力。工業網絡

22、工業網絡3 3.0.0將實現人與平臺的全面連接。將實現人與平臺的全面連接。提供獲取工業全流程、生產全域數據的能力，結合人工智能技術，將能夠感知市場信息、生產情況和制造過程的實時運行狀況，通過自學習和自優化決策，實現人與智能優化決策系統之間的協同，使決策者能在動態變化的環境中準確優化決策；并能夠對決策過程動態性能的遠程移動可視化監控，從而實現企業綜合生產指標、計劃調度指標、制造生產全流程生產指標、運行指標、生產指標、控制指令的綜合優化決策，并對產品質量進行全程的管控及回溯，實現產品質量在生產全過程的有效管理。工業數字孿生將作為未來智能工廠的重要數字工具，提升智能工廠設備設計、上線及運行效率?；?/p>

23、生產全流程歷史數據及實時數據的采集，結合廠房、設備、產線、工裝、物料等物理模型，將能夠對工業設備進行高精度數字化重構，創建數字孿生虛擬模型。工業3.0網絡由于具備低時延、高可靠及確定性特征，在實現數據采集基礎上，還能夠實現控制/決策數據向執行設備的傳輸，從而構建數字世界與物理世界的數字化交互“橋梁”。利用傳感器、設備運行歷史數據結合廠房、設備、產線、工裝、物料等物理模型，利用傳感器采集數據、歷史運行數據，針對真實產線進行高精度數字化重構，創建數字孿生虛擬模型。通過建立產品虛擬模型，可以在產品研發環節，分析產品性能，使用場景及有效功能，數字化展現產品模型優化過程；通過建立生產環境的虛擬模型，使企

24、業可以實現在正式投 10 產前，對產線運轉、生產流程、工藝參數進行仿真，測試及優化。結合VR和數字孿生技術可以為運維工程師進行預測性及遠程運維提供便利。3 3、人與機器、人與機器人與機器的連接是工業網絡人與機器的連接是工業網絡3 3.0.0的重要應用場景。的重要應用場景。工業互聯網時代，實現基于工業網絡的工業環境監測、產品質量檢測、設備遠程運行監測、設備遠程集中操控、設備遠程運維等場景中，實現危險及惡劣工作環境下的無人化及少人化操作，切實提升生產保障能力及生產效率成為重要需求，構建全新遠程化人機交互應用場景，通過網絡化新手段延展人類視聽及觸覺體驗。工業網絡3.0將為人與機器的多種交互方式（包括

25、鼠標、鍵盤、觸摸屏、VR、AR、語音、手勢等）提供連接?；诟咔鍣C器視覺的工業環境監測、產品質量檢測場景可大幅度提高基于高清機器視覺的工業環境監測、產品質量檢測場景可大幅度提高生產安全性、生產效率及產品質量。生產安全性、生產效率及產品質量。在此場景中，工業網絡需要對4K/8K相機系統和質檢系統/安全告警系統進行互聯通信，保證高清視頻的實時無損傳輸。如在港口天車、物料運輸行車等場景中，人員需要長時間高空作業，工作環境較為惡劣且危險。通過高清視頻及遠程操控技術，將能夠實現高空無人化操作，將操作臺設置于地面集中監控室，通過設備上裝配的高清攝像頭實時采集現場數據，保證遠程操控的精準性?；诨赩RVR

26、/AR/AR的設備遠程運行監測及運維正逐步成為工業互聯網新型應的設備遠程運行監測及運維正逐步成為工業互聯網新型應用。用。在工業生產中，一線生產工人將較難處理設備出現的復雜故障或工藝問題?；诟咔鍞z像頭的現場數據采集，將能清晰、直觀地地將問題反饋給具有豐富經驗的專家，后方專家通過VR/AR等技術將能很好地呈現給現場工作人員，指導現場工作人員完成設備故障的檢測、排除等較為復雜的任務，從而降低故障響應時間，降低運行維護成本。結合AR/VR技術，采用計算機模擬合成方法實現工業數字孿生，結合生產環境及設備運行數據的實時采集，并可在視覺設備中實現全維度實時生產環境感知，可以更好 11 幫助生產管理人員實時

27、了解車間工作進度，質量狀況，設備狀態，及時根據各種狀況進行反饋調整。支持更加智能的設計、操作、維護，優質的服務及高水平生產安全基于數字觸覺技術的工業遠程操控被認為將成為工業機器人發展的方基于數字觸覺技術的工業遠程操控被認為將成為工業機器人發展的方向。向。在工業遠程操控的部分應用場景中，被操控物體對于精度和靈敏度要求較高，此時完全依賴實時高清音視頻數據難以達到設備與環境的精準測量與精準感知。數字觸覺技術未來將會廣泛應用于工業機器人，通過能夠對力矩、壓覺、滑覺等精細化傳感器，能夠檢測來自機械刺激、溫度和疼痛的刺激，而檢測信號需要經過具有低時延、高可靠的網絡傳輸后，能夠在源端實時向操作人反饋，并呈現

28、相應生物感覺。具有數字觸覺的工業機器人能夠檢測物體的存在，確定零件的形狀、位置、方向，并能借助壓力、滑感等完成物體表面紋理的檢測、接頭檢查或損壞檢測，從而能夠配合遠程操控完成精準化的動作反饋和操作。（二）業務挑戰（二）業務挑戰面向2030年及未來，工業網絡的發展需要進一步滿足大數據接入工業系統的需求，促進物理與數字世界的深度融合，實現工業領域關鍵業務的更新升級。主要面臨如下四個方面的挑戰：（1）工業網絡ISA-95層次化架構無法滿足工業互聯網應用創新需求超遠距離機器控制、浸入式在線生產管理、工業數字孿生、基于機器學習的預測性維護、機器視覺輔助質檢等業務的出現，運動控制、預測性維護、企業業務上云

29、等存量業務的改造升級。工業互聯網場景下，面向機器視覺、XR維護、數字孿生等智能機器創新型業務的層出不窮，業務云化和終端虛擬化，智能設備直接對話將顛覆全網流量模型，云算網協同勢在必行，原有的OT、IT分層網絡架構難以全面適應新業務的。12 業務創新需要更為彈性和智能的網絡服務，網絡需要及時探知應用需求，實時響應應用指標要求，“泛在互聯、智能極簡”的新型工業網絡架構在未來將成為重要需求。（2）工業企業數字化轉型帶來工業網絡規模的快速膨脹工業互聯網創新應用將會驅動數據傳輸速率大幅度提升。例如機器視覺輔助質檢所需要的8K圖像/視頻，經百倍壓縮后傳輸速率仍達千兆bps，浸入式在線故障診斷所用到的XR技術

30、，不僅對上下行數據傳輸速率提出挑戰，同時也對時延/抖動提出了“無感知”的苛刻要求。增強對生產環節的感知力是工業企業數字化轉型的迫切需要，可以預見，未來十年將有海量設備接入工業互聯網，工業網絡的連接將變得無處不在，隨著智能機器、傳感器、標識部署的普及，網絡終端連接數，連接密度激增，數據創建速度也將會加快。（3）面向工業互聯網的網絡服務質量評價體系尚不完善網絡服務質量體系與消費互聯網存在巨大差異，當前的網絡還是面向人類認知設計的系統，例如視頻內容的幀率選擇考慮到人類對運動物體的視覺感知力，定義為30幀/秒，采集的音頻也利用了人類認知系統的掩蓋效應機制。對于人類的認知，這樣的編碼質量可以被認為是精細

31、的質量，但是對于需要超越人類的用例則遠遠不夠，如機器人的監控系統可以從超過人類可聽頻率的聲音中檢測到異常。普通人看到事件時的響應速度約為100ms，因此很多應用基于這個時延進行設計，但是人類之外的應用，如遠程控制系統，則需要進一步縮短響應時間。面向工業互聯網的工業網絡是以人機物全面互聯為主體的通信，需要注重差異化提供更好的網絡服務質量及用戶體驗。不同的行業不同應用場景，專用網絡和專用設備增加網絡運維、運營壓力，時延、抖動、丟包 13 傳輸確定性要求有很大差異，同樣是機器視覺應用，在質量檢測場景，端到端響應在面向機器控制的場景下，端到端響應時間縮減到10ms。（4）工業互聯網業務數據量的增長帶來

32、工業網絡能耗的升高權威機構數據預測，到2030年數字業務帶來的流量將達到612ZB，是2020年的13倍。1如果按照當前能效水平自然演進，能耗與對應的碳排放將增長2.3倍。ICT行業到2030年至少需要減碳45%，2才能達成階段目標。華為瑞典研究院數據稱，2020年全球ICT產業的能耗約2萬億千瓦時，占全球總耗電量的4%，預計到2030年ICT產業全球耗電量最高將增長61%。ICT行業綠色低碳轉型已經刻不容緩。但未來世界流量的增長是大勢所趨，如何解決它所帶來的能耗提升和節能減排之間的矛盾，這將是一個“世界性難題”。工業互聯網時代，工業企業生產流程之間實現互聯互通，數據共享，工廠內和工廠件通過網

33、絡協同實現柔性生產，將極大提升企業乃至行業的生產效率，但同時工業網絡也將呈現規模大，復雜度高的特點，相關成本也將同步升高。因此如何實現高效低碳也是新一代工業網絡面臨的一大挑戰。一方面提升企業整體信息系統效率，資源共享，數據互通，帶來的業務轉型，實現能效的大幅提升；另一方面降低網絡本身能耗，支持網絡資源的共享和彈性伸縮，目的是在動態工作負載情況下實現網絡和計算資源的高效利用，如支持資源動態線性擴展的能力。（三）關鍵指標（三）關鍵指標工業互聯網典型場景涉及產線、車間、園區、辦公樓宇、倉儲等各種區域，這些區域涉及到生產、研發、物流、辦公等各類業務，這些場景中，要考慮工業控制、高清視頻監控、AR質檢、

34、智慧倉儲、數字孿生等工業互1Digital Economy Compass2020.Statista.20202國際電聯 ITU-L.1470 建議書“遵守聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）的 ICT 行業溫室氣體（GHG）排放軌跡 14 聯網典型業務，并結合各場景應用用戶的分布，需要同時考慮承載確定性、設備移動性、用戶接入密度、定位精度、超大帶寬等特征，可能對網絡系統造成的影響。工業網絡3.0階段，為滿足應用場景及應對業務挑戰，網絡指標應有更高要求，主要包括業務保證速率、應用端到端時延、傳輸抖動、連接數密度、連接可用性及業務接入帶寬、定位精度等，詳情參見下表：表 1工業網絡 3.0 關鍵

35、指標表名稱描述業務保證速率（bps）真實網絡環境下工業終端可獲得的最低傳輸速率應用數據量（Byte）指定通信關系中，要求傳輸的應用數據量。注：1)周期性通信業務中，表示應用數據包在傳輸周期內發送的數據量。2）非周期性通信業務中，表示單次業務傳輸的數據量。最 大 應 用 數 據 量（MBytes）每秒內業務要求的最大應用數據量。注：1)沒有固定傳輸周期和應用數據量的業務填寫,如視頻、圖片、文件等2)雙向通信時，若上下行要求不一樣，需區分上行和下行需求給出。最 小 應 用 數 據 量（MBytes）每秒內業務要求的最小應用數據量。注：1)沒有固定傳輸周期和應用數據量的業務填寫,如視頻、圖片、文件等

36、。2)雙向通信時，若上下行要求不一樣，需區分上行和下行需求給出。應用端到端時延(ms)應用數據包從源節點進入發送轉發流程到進入傳輸抖動（us）工業控制中周期業務中需要抖動需要就有上限，與發送周期相關聯。連接數密度（/km2）單位面積接入網絡的工業終端數量連接可用性針對工業應用系統，考慮多條鏈路之間存在業務相關性，系統連接可用性，在5G網絡中，可用性A與可靠性度量指標MTBF、可維修性度量指標MTTR關系如下：15 名稱描述MTTRMTBFMTBFA業務接入帶寬單用戶可獲得的最高速率定位能力(m)移動設備實時位置信息精度要求時鐘同步精度（us）經時間同步后,被授時時鐘輸出的時間與授時時鐘輸出的時

37、間的一致性程度業務可用性根據商定的QoS交付端到端通信服務的時間量除以在特定區域中根據規范預期交付端到端服務的時間量的百分比值。生存時間(ms)工業應用在沒有收到預期消息的情況下可以繼續運行的最大時間傳輸周期(ms)工業應用傳輸周期性應用數據的時間間隔業務特征確定性周期性業務、確定性非周期性業務、非確定性業務區域范圍移動業務網絡需要覆蓋的范圍運動速度終端運動的速度三、關鍵能力三、關鍵能力（一）目標架構（一）目標架構工業網絡 3.0 面向工業互聯網復雜個性的應用需求，越來越龐大的異構網絡，種類多樣的終端和網絡設備，需要從功能、服務、部署三個維度對網絡架構上進行重構，達到自適應按需滿足工業互聯網全

38、場景應用網絡需求的目標。1 1、功能架構、功能架構圍繞著“泛在互聯、確定承載、智能極簡、高效低碳泛在互聯、確定承載、智能極簡、高效低碳”的整體愿景，工業網絡 3.0 的功能架構分為四個主要層次。16 圖 4 工業網絡 3.0功能架構圖應用層應用層負責識別上層業務提出的需求并將其轉換為工業網絡內部的各種服務指標。編排層編排層包含上下兩個部分，行業應用平臺根據應用層所理解的具體需求，對復雜任務進行拆解并為不同業務建立特有的流量模型，同時根據服務指標監控業務和網絡的質量；共性能力平臺則將工業控制能力以及計算和網絡資源融合為統一視圖，并基于流量模型對其進行智能編排，進而實現自適應的網絡構建?？刂茖涌刂?/p>

39、層感知當前網絡狀態并跨域管理網絡資源，根據網絡編排結果對網絡設備進行管理配置，從而為上層業務提供資源保障。網絡層網絡層提供了工業網絡的基礎功能，其中，網絡 OS 配合控制層的指令調整和監控設備配置，實現網絡遙測與資源預留等功能；硬件設備則從硬件層次上保障了網絡的確定性轉發與實時模態轉換，并將工業控制能力集成進網絡設備中。在工業互聯網場景下，工業控制網絡與信息網絡面臨深度交融的趨勢。工業網絡 3.0 需要在傳統工業網絡確定性轉發的基礎上，通過功能架構支撐進一步實現實時可靠多?；ヂ?、深度智能網絡規劃以及網絡內生工業控 17 制。在時間同步、數據整形、協議轉換、多類型流量調度等技術的支持下，工業網絡

40、 3.0 可以實現實時的、確定的跨模態跨協議數據傳輸。同時，面對柔性制造帶來的愈發多變的業務需求，工業網絡 3.0 將通過自適應 AI學習網絡流量特征，從而針對不同需求進行智能化地網絡規劃和資源分配。此外，除了基本的數據通信功能，工業網絡 3.0 將計算資源、網絡資源、和工業控制結合，通過業務網絡融合調度、確定性計算和控制能力集成等技術實現網絡內生的工業控制。2 2、服務架構、服務架構工業設備、應用和平臺的上云是工業互聯網的發展趨勢，有利于降低企業信息化建設成本，促進制造業全過程、全產業鏈和產品全生命周期的優化，構建工業互聯網創新發展生態。圖 5工業網絡 3.0 服務架構示意圖傳統互聯網應用門

41、檻較低，發展模式可復制性強，易于形成SaaS、PaaS和IaaS等云服務模式。工業網絡涉及應用行業標準雜、專業化要求高，難以找到普適性的發展模式，需要總結和凝練行業知識，形成專用的工業SaaS、工業PaaS和工業IaaS云服務模式。18 專用的工業SaaS通過網絡租用的形式提供多種工業專用軟件，包括機器視覺類應用、運動控制類應用、泛在物聯類應用、AR/VR類應用、精準定位類應用等。工業PaaS面向工業用戶及工業應用開發者，提供軟件運行的平臺環境和接口，包括業務開發、服務編排、數據處理、建模分析、部署管理等。工業IaaS面向整個企業或應用的開發者，提供基礎資源的支持，包括服務器、存儲器、容器、虛

42、擬化、操作系統等。更重要的是，工業網絡3.0時代要求云網的深度融合。傳統的上云解決了云與端的連通性問題，端設備可以靈活使用云側的資源和服務，然而由于工業應用對網絡實時性、可靠性的要求很高，需要云端協作通信時能深度協調各種網絡資源，提供確定性通信保障。此外，隨著云端協同的應用場景日益多樣化，底層各種可用的異構網絡融合并存發展，云網協同調度適配日益復雜。為此，需要設計針對工業網絡專用的“網絡即服務”（NaaS）的服務模式，引入高級智能技術，實現極簡化的云網資源智慧適配，為工業應用提供高效、確定的云服務。具體來看，工作在NaaS模式中的SDN控制器、CNC、NFV管理器等集中控制器將各自管理域中的網

43、絡資源進行抽象聚合，同時將其網絡管理與控制能力封裝為標準的API接口。當網絡用戶的應用或業務通過NaaS獲取服務時，可通過集中控制器標準的服務調用接口按需地使用網絡資源，從而實現業務與網絡的緊密融合。網絡對業務的快速靈活響應和快速業務創新也是軟件定義網絡的本質。在具體實現上，集中式的控制架構和可編程的底層網絡設施是實現“網絡即服務”的基礎，是工業網絡3.0部署的重要條件。3 3、部署架構、部署架構隨著人、機、平臺等連接數量的增加以及網絡規模的擴大，網絡的控制也變得越來越復雜。工業3.0網絡應具備網絡分層、集中管控、統一接 19 口和彈性智能等能力。在部署層次上，工業3.0網絡分為邊緣層、承載層

44、、邊緣層、承載層、互聯層互聯層。圖 6部署架構圖邊緣層邊緣層是人、機、平臺三者緊密交互的主要區域。邊緣層現有的現場網絡、工廠有線無線內網，將融合成統一、高帶寬、靈活組網、具有確定性的IT/OT共網承載能力的網絡。兼容以太網/IP協議、具備確定性能力的時間敏感網絡TSN及其演進技術（如具備3層能力的TSN），將成為邊緣融合網絡的主要有線網絡技術；邊緣融合網絡的無線部分將采用5G和WIFI/WIFI6，通過TSN+5G、TSN+WIFI的融合，實現無線與有線TSN在數據層面端到端同步和確定性承載，在控制層面的東西向協同和統一控制；已有工業總線、工業以太網、工業無線網將通過通用網關連接到邊緣融合網絡

45、中。20 承載層承載層的目標是打造企業工業互聯網業務平臺，并基于平臺開展數據智能分析應用，驅動企業智能化發展。企業為了打破信息孤島、提高運營效率，會將原來分散部署在各服務器的業務系統，如MES、PLM、ERP、SCM等，集中部署到工廠內數據中心/企業云平臺。各聯網設備、業務流程產生的數據，都要能夠實時匯聚到數據中心/企業云平臺，進行聯合分析，快速決策。承載層網絡用于實現各工廠邊緣平臺、企業云平臺/數據中心等之間的內部互聯，提供高帶寬、高速率和軟件定義網絡能力?；ヂ搶踊ヂ搶拥哪繕耸峭ㄟ^構建產業工業互聯網平臺，廣泛匯聚產業資源，支撐開展資源配置優化和創新生態構建?；ミB層網絡相比企業骨干網，其覆蓋范

46、圍更加廣泛、業務模式更加復雜。其部署方式與企業骨干網類似，NFV管理器和網絡控制器分別將云和網的能力開放給業務協同編排器（Orchestrator），由其完成云和網的協同，建立一張云網融合的業務網。區別在于跨地域分布的網絡連接需要借助運營商網絡提供的專線服務如MPLS VPN、OTN專線等或者SD-WAN等Overlay網絡。在集中管控方面在集中管控方面，除了邊緣、承載、互聯網絡層有獨立的1個或多個網絡集中控制器外，還需要全域集中的端到端網絡管理平臺，提供各層次融合的、云邊端之間網絡資源的按需分配和靈活調度。網絡管理接口方面網絡管理接口方面，采用統一開放南向和北向接口，實現網絡服務即插即用。此

47、外基于 SDN/NFV 技術構建的各層次網絡設施為網絡提供了足夠的靈活和彈性。SDN提升了網絡的可編程性，簡化網絡管理；NFV實現了網元功能的虛擬化，按需分配資源，彈性伸縮和自動化部署。（二）關鍵技術（二）關鍵技術工業網絡3.0需要適應工業互聯網時代要素全連接，數據全流轉，系統智能化的趨勢，要解決工業網絡確定性從局域延伸到廣域，新型網絡技 21 術從園區下沉到產線，網絡對垂直行業的支撐從網絡互聯到數據互通的訴求。圖 7 工業網絡 3.0關鍵技術圖譜工業網絡3.0技術繼承工業網絡原有的網絡技術（包括現場總線和工業以太網、工業無線及廣域網技術），在5G、TSN等新型網絡技術應用于工業網絡的基礎上，

48、在轉發技術、管控技術及融合技術三個方面進行進一步創新。在轉發技術領域以確定性承載為目標，依賴TSN、5G URLLC、確定性PON、單對雙絞線SPE、無源物聯網、跨域確定性網絡、高可靠轉發技術、增強確定性網絡等技術的演進構建內生確定性承載網絡技術；在管控面技術領域以開放自治為目標，網絡演算、算網融合、數字孿生網絡等技術的演進發展智能原生的網絡運維技術；此外以提升工業應用服務體驗為目標，工業網絡3.0還將通過算網融合、通信感知融合、多源信息融合和有線無線融合組網融合通信信息技術，推動工業互聯網網絡不斷演進升級。四、展望四、展望 22 工業企業數字化轉型的進程一直緩慢而穩步在進行中，工業互聯網將加

49、速這一進程的推進，工業企業將通過數字化轉型實現更廣泛意義的智能化，并逐步擁有更為強大的行業適應能力及出眾效率?，F在是未來的起點，工業網絡3.0并不是對當前工業網絡的顛覆，而是以支撐工業企業數字化、智能化為目標，基于業務需求，不斷融合新技術，迭代重構新架構。面向2030年及未來的工業互聯網業務需求，工業網絡3.0將重點支持機器與平臺的確定性連接，人與平臺的隨心訪問及人與機器的無縫交互場景，將分別在以確定性為目標的轉發技術、以開放自治為目標的管控技術和以業務體驗為目標的融合技術三條技術路線進行迭代演進。我們愿與全球相關組織、企業、科研機構和高校加強合作，共同定義工業網絡3.0概念及技術路線，合力推

50、動全球工業網絡3.0標準及產業發展。23 附錄附錄（一）轉發技術（一）轉發技術1 1、確定性、確定性 PONPON 技術技術確定性 PON 源于 ITU-T/IEEE/ETSI 的 PON 標準體系，是一種全新的工業互聯網用全光網絡連接技術，已經成為工業園區有線網絡的新興解決方案。附錄圖 1 確定性 PON技術整體視圖確定性 PON 技術，采用單幀多突發、上行注冊開窗優化、協同DBA 等新技術，優化現有 PON 系統的上行時延和抖動性能，增強 PON系統確定性傳輸的能力，滿足工業行業對于有線網絡確定性的承載需求。24 確定性 PON 技術，目前可以實現 PON 系統內上行傳輸時延抖動小于 50

51、us，下行傳輸時延抖動小于 15us 的能力?？梢詽M足工業場景大部分業務的網絡傳輸性能要求。同時，確定性 PON 技術繼承了工業PON 數據采集解析、邊云協同、網絡切片、智能化運維等優點，可以實現工業企業各類業務的確定性融合接入能力，助力工業企業向智能制造轉型升級。2 2、SPESPE 技術技術單線對以太網SPE（Single Pair Ethernet）是近年來廣泛用于工業控制、車載總線、樓宇控制領域的一個技術族。SPE在繼承原有的海量單線對雙絞線物理介質的基礎上，引入了以太網技術，極大地提高了單線對雙絞線的數據傳輸能力，同時保持了其供電與數據傳輸合一的優勢。附錄圖 2 APL 協議棧示意圖

52、其中，由巴斯夫、西門子、恩特斯豪斯等歐洲廠商主導的APL（advanced physical layer）技術，被率先用于流程工業儀表自動 25 化系統改造。APL包括了10BaseT1L物理層標準、和IEEE 802.3cg數據鏈路層協議在內。APL將單線對雙絞線的數據傳輸率提高到10Mbps，有線傳輸距離達到1000米，且可以實現對儀表、閥門等工業終端的本安供電，適用于要求苛刻的過程自動化應用，有望成為流程工業智能制造的底層使能技術，實現流程儀表、閥門的遠程運維，和DCS系統的預測性維護，同時大幅度降低從現場儀表到控制室的線纜布設成本與定制化施工時間。SPE技術的潛力尚未被徹底發掘出來，國

53、內頭部業主和廠商正在APL的基礎上，致力于進一步提升數據傳輸率，同時降低對物理線纜的標準要求，以便更好地支持我國流程工業智能制造的飛速發展。3 3、增強確定性網絡技術（、增強確定性網絡技術（EnhancedEnhanced DetNetDetNet，EDNEDN）為了能在 3 層網絡支持對時間確定性要求較高的工業等應用，IETF 成立了確定性網絡工作組 DetNet，采用資源預留、顯式路由、業務保護來提供確定性傳輸。在工業網絡 3.0 階段，存在大規模組網的端到端差異化的確定性服務的承載需求，給現有的 Detnet 架構帶來面向大規模組網多流并發控制、大規模網絡端到端確定性時延抖動保障、多樣化

54、確定性轉發技術共存等挑戰，為此 IETF DetNet 工作組已于 2022 年 7 月正式修改工作組簡章，將增強確定性網絡技術（Enhanced DetNet，EDN）正式列入路標工作計劃。26 附錄圖 3增強確定性技術架構示意圖預計未來 2 年內完成相關技術方案標準化。EDN 技術在 DetNet架構上進行增強：從資源層，路由層和業務層三個維度增強 Detnet架構，滿足工業網絡 3.0 等大規模確定性網絡的演進需求。三個維度的架構具體包括下面的關鍵技術特性：資源層支持大規模端到端的確定性資源管控和預留，實現異構多樣化的確定性鏈路和子網的資源統一管控；路由層提供大規模端到端確定性鏈路的路由

55、能力，在路由層提供資源層確定性鏈路和子網確定性路由轉發。業務層具備大規模端到端確定性 SLA 承載服務，具備分類分級的差異化 SLA 的確定性業務承載能力。4 4、無源物聯網、無源物聯網無源物聯網是利用環境能量采集技術，將周圍可利用的信號與能量轉化為可驅動自身電路的電能，同時利用以反向散射為核心的通信模式，實現向目標節點傳遞信息的技術。其最顯著的特征是完全不依 27 賴傳統電池供電，能夠很好地解決低功耗物聯網發展過程中的瓶頸問題，是下一代物聯網發展的關鍵技術。工業場景具有作業環境特殊，時延敏感等特點，一般要求網絡通信時延為十毫秒至百毫秒級，標簽可支持多種傳感，且具備耐高/低溫、抗腐蝕能力。新型

56、無源標簽因其免電源、免維護的特性，可部署在以上制造工廠特殊環境中，同時，有望基于環境能量采集技術，實現傳感器終端的自供能。另外，其極低成本的特性，有助于實現“一碼到底”，打通現代制造業從采購、加工、流轉到報廢等各個環節，實現業務流程、數據無縫對接，協同上下游部門管理，對資產庫存進行精準控制與及時共享，避免“多采重復采”等問題，加速生產效率。5 5、跨域確定性網絡技術、跨域確定性網絡技術工業網絡在使用多種網絡技術進行對接時需要多域多層網絡協同，滿足業務標識的統一和確定性保障方案的端到端貫通?？缬虼_定性網絡，需要實現控制融合、業務融合及管理融合。附錄圖 4 跨域確定性網絡技術及架構示意圖 28 這

57、需要兩方面能力支撐：一方面，需要支持面向不同組網方式、不同功能需求進行跨域一體化設計，在架構層面實現網絡組織的融合；另一方面，需要支持構建統一、標準的標識解析、協議轉換機制，滿足確定性能力的端到端實現；進一步，需要支持確定轉發能力的縱向穿越，滿足按照業務需求的靈活確定性轉發調整和高效協同的管理機制。6 6、高可靠性技術、高可靠性技術在工業網絡全面融合，工業控制系統、工業信息系統共用一張網絡的情況下，需要構建高可靠能力，實現數十微妙故障探測、倒換，保障工業業務在下一個業務周期內完成業務恢復。網絡故障檢測時間和倒換時間決定了網絡可靠性能力，在工業骨干環網層面，實現數十微秒級探測故障、快速恢復，保障

58、工控業務平穩運行。相比雙發選收，既滿足了工控業務可靠性要求，又實現了更低的吞吐開銷。作為工業生產設備之間的橋梁，工業互聯網網絡應確?？刂浦噶畹臏蚀_接收，才能實現工業生產的穩定運行。工業網絡應支持從設備級、系統級、業務級三個方面提供可靠性保障機制。其中，設備級可靠性支持提供但設備維度的高可用，支持通過 2N/N+1 冗余設計、虛機之間的反親和部署等方式保證設備內模塊故障時的業務無損接替；系統級可靠性應支持通過設備間的負載分擔、異地容災、主備等容災機制滿足，應支持設備之間的業務倒換；業務級可靠性應支持通過鏈路冗余、雙發/多發選收等數據冗余傳輸機制，將工業數據同時多次在一條/多條物理/邏輯鏈路上進行

59、發送，提升端到端數據傳輸的可靠性。29（二）管控技術（二）管控技術1 1、網絡演算技術、網絡演算技術工業網絡中的控制類業務一般具備周期性特性，可以通過組態軟件配置或者網絡業務感知倆種方法獲得。同時網絡設備的 TSN 或者QoS 調度服務能力也可以使用服務曲線公式表達，因此在工業網絡場景中，基于網絡演算的同步異步混合資源調度和編排可做到精確布放和動態優化調整。網絡演算是用于分析如通信網絡、數字電路、并行程序等人造系統的一種數學方法，主要分析目標是時延等“服務保障（performance guarantees）”，主要由流量建模、服務建模和計算方法等關鍵部件組成，通過建立流量到達曲線和服務曲線，網

60、絡演算可以把復雜且非線性的網絡系統轉變為易于分析的線性系統，進而計算求解。網絡演算除了支持單點性能計算之外，也適用于多節點級聯網絡的端到端時延上界的計算，并支持網絡中存在大量不同特征流量互相交匯干擾的情況。具體地，需要應用代數類、優化類等算法進行求解。附錄圖 5 時延上界與緩存上界 30 2 2、柔性編排技術、柔性編排技術柔性編排面向工業企業智能化、柔性化制造訴求，在工廠內、跨廠區/園區的協同場景，從業務的個性化且持續變化的訴求出發，以靈活調整、按需編排的網絡管理控制能力，高效適配業務對網絡拓撲、轉發、資源管理等訴求，最大限度提高網絡調整效率、降低網絡管理復雜度。柔性編排將最大程度的利用網絡節

61、點自動學習、簡化管控的能力。針對有規律可循的工業業務流，自動學習業務流特征，靈活調整拓撲、轉發規則，快速完成端到端網絡資源預留及流編排；針對跨網絡層次、并穿越不同速率的網絡節點的業務流，亦通過強化自學習，在相鄰網絡節點構建基于時間片周期映射關系的編排結果；針對跨產線、跨廠區、跨園區等場景，以自學習活動的業務流特征，合理選擇編排層級，按需分配網絡切片資源，透明承載各類業務流；結合實際業務特征，合理設定編排參數、調度因子，并針對特定業務模塊有選擇地應用網絡級邏輯時鐘，降低業務之間相互影響，實現異構流量共網混跑，分門別類保障各類業務流端到端 QoS，確保各類業務互不干擾、平穩運行，同時簡化網絡管理，

62、挖掘網絡潛力、降低網絡管理成本，加速智能化、柔性化制造在工業企業落地應用。3 3、數字孿生網絡技術、數字孿生網絡技術網絡數據感知：研究搞性能網絡近似測量，實現近似零誤差測量。構筑建模層與預測層，構造高精度近似仿真模型，研究通過網絡演算，排隊論，提供有理論保障的 SLA 搞性能仿真。在控制管理方面，通過快慢控制結構理論求解網絡巨系統的資源分配與優化問題。31 在網元層面，從把 AI 用于運維到應用于網元算法和功能重構，實現 AI native 網元。針對網元設備的針對性實時數據，通過 AI 進行實時處理及分析，動態補償和優化參數，提高網絡設備算法精確度，實時智能超寬帶，如認知無線、認知光網絡等，

63、需要將設備計算能力提升十倍。（三）融合技術（三）融合技術1 1、算網融合技術、算網融合技術工業網絡的產業現代化水平的增強，需要進一步促進面向工業網絡的計算和網絡兩個產業深入融合?；诰W絡和計算深度融合的算網一體發展是算力網絡發展的目標階段，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。附錄圖 6算網融合架構體系示意圖 32 算網一體最基本的組成單元是計算設備和網絡設備，最初開始從設備層面呈現技術要素的融合（如上圖所示），并且隨著技術要素、能力要素、資源要素的不斷驅動，由設備一體向系統一體發展，最終實現服務一體。從設備

64、層次看，算網一體主要表現在設備既具備一定信息處理功能，同時具備信息轉發能力；從服務層次看，算網一體服務也將逐步呈現一體化，可以實現算力如水、電一般即取即用的社會級服務。2 2、通信感知融合技術、通信感知融合技術在通信感知融合網絡中，通信和感知功能可以共享相同的頻譜、基帶和射頻資源。根據需求不同，一方面可利用現有通信網絡資源向客戶提供感知業務，另一方面實時環境感知信息等也可輔助保障空口傳輸穩定性。通信信息和感知信息在相同架構下的共享和高效融合處理將使能通信系統原生提供面向人、車、裝備、物料等的擴展感知業務，有效降低工業現場網絡部署和協議轉換復雜度，提升無線網絡的業務服務能力。附錄圖 7 通感算一

65、體關鍵技術示意圖 33 通信感知融合系統空口設計包括一體化波形設計、一體化波束賦形技術、一體化干擾消除技術等，同時在系統層面引入邊緣計算等技術。采用云、邊、端多級感知數據計算架構，在綜合折算帶寬、實時性、處理資源等基礎上，將實時感知數據進行本地計算卸載處理，在計算資源間進行實時數據計算任務分配，最終用于支持工業控制決策信息。另外，在通信感知融合設計過程中會逐步引入機器學習、聯邦學習等 AI 手段進行性能優化以及多節點協作優化，因此需要引入設計合理的分布式智能架構和算法，在兼顧成本的情況下實現計算資源和算法層面的快速協同。工業 3.0 將人、機、物等各種要素進行協同，需要工業應用與工業網絡的深度

66、融合，在公共網絡基礎設施上滿足更多工業應用需求。通信感知融合將是關鍵技術之一。通感融合可實現高精度定位，用于智能機器人運動控制、智能物流管理、人員/設備位置管理等應用。在智能工廠中，基于高頻的高分辨率成像技術可用于缺陷檢測和故障檢測，有效降低機器視覺系統部署帶來的系統復雜度和成本。3 3、多源信息融合定位技術、多源信息融合定位技術目前 GNSS、5G、Wi-Fi、藍牙、慣導等單系統定位技術存在著各自的優勢與不足，在場景差異、環境復雜的室內僅使用一種方法進行定位面臨著較大的局限。為了充分發揮單系統定位的優點，提高室內定位的性能，多源融合定位成為一種可靠的定位方法。多源融合定位是將多種有互補特性的

67、傳感器數據組合，獲得比單系統定位精度更高的定位方法。根據場景自適應融合的即插即用多源信息智能融合定位是未來解決復雜場景高精度魯棒定位的有效途徑和發展趨勢。當前，34 多源融合定位面臨的首要問題是時間同步問題。第一個層面是傳感器數據之間的時間同步問題；第二個層面是來自不同定位源的定位結果之間的時間同步問題。確定性無線網絡為傳感器數據時間同步和定位結果時間同步提供了基礎，有助于實現多源信息融合定位。在復雜、惡劣環境中往往存在著單節點信息不足、未監測到節點信息、節點數據異常、添加或刪除某些節點、節點屬性關系等技術問題，嚴重影響了導航定位的精準性。充分利用信號之間的關聯結構，探尋信號之間的協同關系，基

68、于有線與無線融合的工業確定性網絡的精確時間同步機制構建多終端、多用戶協同定位技術，有效解決惡劣環境下傳感器部署、維護更新難題。4 4、有線與無線融合的確定性組網技術、有線與無線融合的確定性組網技術隨著 AGV、機器人等工業智能設備的成熟及海量傳感器的應用，工業無線接入需求進一步凸顯。而工業控制數據需要具有確定性的網絡進行承載，因此，有線與無線融合的確定性組網技術是工業網絡3.0 確定性保障的關鍵技術之一。在關鍵技術方面，TSN 與 5G、WiFi、VLC 的融合成為關鍵，在實現跨系統時間同步的基礎上，將 TSN 的差異化隊列管理機制及整形機制應用于無線通信系統中，并增強 5G、WiFi 等系統在接入、資源保障方面對時間敏感類業務的保障，從而實現跨網傳輸的確定性。在頻譜方面，工業場景現場網絡線路復雜，工業無線技術選用的電磁波譜段需要具備：大頻譜帶寬，借以使能冗余通信；高方向性，避免隨機性的多徑到達和使能可控制的 MIMO 方案。