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工业互联网无线技术应用及发展趋势“华体会”

时间:2021-05-01 00:53 点击次数:
  本文摘要:1.无线技术已沦为工业互联网最重要发展方向 德国工业4.0研发白皮书及工业4.0实行战略及参照架构都将无线技术作为工业4.0网络通信技术研究和创意中的最重要组成部分,其计划在2018年构建公众5G网络基础设施的设计和标准,为工业获取广域网络服务;2020年,在工业4.0中构建近期的无线局域网和近场技术的用于。 美国工业互联网联盟IIC某种程度推崇无线技术在工业中的应用于。 联盟专门正式成立了网络连接组来积极开展网络技术的研究。

华体会

1.无线技术已沦为工业互联网最重要发展方向  德国工业4.0研发白皮书及工业4.0实行战略及参照架构都将无线技术作为工业4.0网络通信技术研究和创意中的最重要组成部分,其计划在2018年构建公众5G网络基础设施的设计和标准,为工业获取广域网络服务;2020年,在工业4.0中构建近期的无线局域网和近场技术的用于。  美国工业互联网联盟IIC某种程度推崇无线技术在工业中的应用于。

联盟专门正式成立了网络连接组来积极开展网络技术的研究。网络连接组将工业网络分成相连传输层和相连,其中Wi-Fi、NFC、zigbee、2G/3G/4G等无线技术沦为相连传输层的最重要技术,如下图1右图。

并在网络连接文档中对网络的时延、可靠性、可扩展性等都有具体的规定。  德国工业4.0和美国工业互联网之所以推崇无线技术在工业中的应用于,是因为无线网络比起于现有的工业有线网络具备显著的优势。一是可大幅度减少网络建设和确保成本。无线网络需要较慢部署,须在现场、车间、厂房等环境铺设线缆及涉及保护装置。

用于无线技术将使测控系统的加装与确保成本减少。二是提升生产线的灵活性,无线技术构建了现场设备的移动性,提升了生产设备部署的灵活性,可以根据工业生产及应用于市场需求,较慢的构建生产线的重构,为构建柔性生产线奠下技术基础。三是构建部署环境的广泛性,由于无线技术突破线缆部署容许,具备mesh、星型等多种网络部署架构,在各种工业场景下都可实现较慢部署。  图1 IIC网络连接架构  2.工业互联网应用于对无线技术明确提出新的挑战  工业互联网对通信网络明确提出了新的拒绝,按照用于范围区分,通信网络分成工厂内和工厂外两大类,工厂内网络主要支撑掌控类、收集类和交互类业务,各类业务对网络的性能拒绝也不完全相同,如支撑掌控类业务的网络必须不具备较低时延(末端到末端时延毫秒级,时延晃动微秒级)、低可信(数据传输成功率99.999%)、低实时精度(百纳秒级)的能力;支撑收集业务的网络必须不具备高密度终端(百万相连/平方公里)、低功耗(用于多达10年以上)的能力;支撑交互类业务的网络必须不具备低传输速率(体验速率Gbps)的能力。

工厂外网络支撑主要有掌控类、收集类、交互类和单项传输类四类业务。与工厂内业务相近,工厂外的四类业务对通信网络也有某种程度的拒绝,尤其是部分工厂外收集类业务还拒绝网络反对低移动终端能力(500km/h)。

  因此,无线网络要想要应用于在工业中,还必须根据其应用环境-工厂内还是工厂外,以及支撑的业务有所不同,展开有所不同程度的优化设计。在无线技术设计和应用于中,主要考虑到以下方面:  一是工厂环境电磁环境简单,无线网络的干扰源较多。应用于工业互联网的现场、车间、厂房等场景电磁环境更为简单,各种大型器械、金属管道等对无线信号的光线、衍射导致的多径效应相当严重,马达、器械运转时产生电磁噪声不会对无线通信产生阻碍,在无线网络及空口技术设计及实际部署时,要考虑到电磁干扰对无线传输性能的影响。二是受限空间内传感、掌控、作业等大量设备必须同时终端工业互联网,对无线网络的终端能力明确提出较高拒绝。

根据欧盟工业互联网频率市场需求材料测算,拒绝在100平方米的生产车间内,通信网络不具备最少300个设备同时终端的能力。三是现有的无线技术在符合工业互联网高速率、高可靠性、普遍网络等方面还无法符合工业应用于的市场需求,如掌控时延ms级,可靠性超过99.999%等,必须更进一步提高。第四无线技术与工业设备、仪表的融合还须要强化,由于工业设备及仪表许多都工作在高温、高湿等环境下,同时又有本质防护的拒绝,这对无线芯片设计及PCB等工艺明确提出较高的拒绝。


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