工业互联网带来大带宽需求 工业光网未来发展方向

工业互联网带来大带宽需求 工业光网未来发展方向

   光网一般是指光纤网。与面向公共的通讯创新“光纤入户”不同，华为的工业光网是让光纤进入工业企业中，重点将可编程逻辑控制器（英文简称“PLC”）以下、以下的网络所使用的铜质网线改造为光纤，发挥光纤介质轻、细、不发热、抗电磁干扰、带宽潜能大等优势，提供更好的工业网络控制。工业光网也是华为F5G“全光网络”向工业领域寻找到的一种应用方案。

   目前，工业网络仍然以铜质网线为主。有研究者称，“工业领域普遍存在连接方式多样分散、七国八制，带宽不够、抗干扰能力不强，依赖工控厂家集成、系统封闭等问题。”让光纤入局，改善工业网络现状，趋势性与创收空间可观，近年，产学研端持续探讨出路，相关说法还有“光进铜退”“铜换光”。

   目前，工业互联网内网应用场景总体可分为三大类：其一，用于运动控制、机器人、流程闭环控制的时延敏感型（低时延）应用。其二，用于图像检测、监控、扫描的带宽消耗型（大带宽）应用。其三，用于设备状态监控的海量连接型（多连接）应用。值得提及的是，华为“工业光网”思路被纳入到工业创新网络考虑范围。

   李汉国向记者介绍，华为将工业光网细分为五种网络：带宽专线，使用较少；工业OTN，在部分对网络具有高要求的行业中使用；工业PON，Passive Optical Network，无源光纤网络，价格段覆盖较全，在生产车间中常用；工业光总线；工业OXC，即工业光交叉机，小部分行业用来做光参量的测量和传感。

   其中，工业PON和工业光总线技术，与工业装备的生产运行联系紧密，成为项目推进重点。两者技术本质都为工业PON技术，但华为使用不同称呼区分。在工业生产中，工业PON用来改造可编程逻辑控制器，即PLC部件以上的生产管理网和生产办公网。工业光总线技术用来改造PLC以下的工业总线。

   目前，PLC以上主要存在带宽不够的痛点。李汉国介绍，在工业智能化中，机器视觉是一种正在被规模化使用的技术，对带宽要求较高。机器视觉技术本身会产生两类文件，比较占用带宽。第一种是故障品特征文件的传输，供分析改进。第二种，将所有原始数据文件上传到云，供AI训练用。机器视觉分为两维型和三维型，三维更加先进。以电子制造业，识别印制电路板为例，使用三维机械视觉识别率更高，但同时会产生更多的信息，占用更多带宽。现实中，有工厂因为网络不够支撑，三维功能因此闲置，继续用回二维。这种情况下，需要布线扩容。

   现在，更多工厂拥有“柔性”生产制造能力，柔性生产对带宽需求也很大。李汉国介绍，这类工厂，对不同的生产对象有不同的工艺文件，工艺文件因为包含很多信息所以本身较大。在更换生产任务时，需要上下载新的工艺文件。比如印制电路板，会根据不同的电路板进行精准调整，确保每种不同的电路板有较好的质量。如果柔性制造对象是小批量、多批次，那么切换的情况更加频繁。在现在千兆口情况下，新的生产工艺文件上下载、自检与试运行，这一流程通常占用5分钟~35来分钟工时，但是用万兆口，或缩减至一两分钟，从而留给有效生产的时间增加。

   李汉国说，“以前觉得百兆千兆就够了，现在机器视觉出来以后，与别的一些更高级的AI出来以后，带宽就不够了。”在PLC部件以下位置，是各式各样的工业总线。比较短，在机器内部只有几十厘米，有时是几米，痛点在于延时大，“速率低、带宽不够、导致大量数据没有办法报上来，或者说限制信息采集的参数多少”。李汉国说。

   他举例，要精确控制某个加工状态的话，本来需要报18个参数，但因为带宽不够，18个参数报不过来，在工业中要么拉长周期，先报8个最紧要的，后面再报10个；要么将部分变化较小的参数给出一个固定值，只报其余变动较大的参数。这两种方式，做出来的产品都能使用，但精度下降。