工業互聯網:3 網絡層(2)

3.2    通信網絡
3.2.1    以太網
有線的以太網目前已經發展到普及了千兆網絡的程度。一些在建造時比較有前瞻性的工廠車間已經預留了弱電信號的專用電纜溝、電纜槽,所以在加鋪網線的時候施工代價較小。否則即就可能面臨敷設成本太高的問題。甚至在某些情況下根本無法進行現場給改造來敷設網線,或者雖然可以敷設但因爲靠近強電磁干擾而信號質量堪憂。

3.2.2    Wi-Fi

上面提及的有線網絡的缺點正是無線通信方式的優勢。但是在工業現場仍然無法安排出有無線電干擾導致信號難以傳輸的情況。工業級Wi-Fi的產品目前也很常見。

有線和無線經常綜合使用。一般是一組鄰近的設備採用有線方式連接,將信號彙總到一個網關後再採用Wi-Fi連接到連接互聯網的路由器。

3.2.3    移動通信
5G的時代正在降臨,而人們爲5G應用前景的設想之一就是工業物聯網。實際上目前4G的應用已經足以滿足大多數的場景。當然如果要部署在公有云的在線仿真,那對帶寬的需求還是多多益善。市政設施類因過個年以移動通信方式居多。

3.2.4    光纖通信
在要求大數據量的穩定長距離通信的場景,光纖無疑具有不可比擬的優勢。油氣管道常常是這類通信技術的使用者,因爲管道上每個站場都是一個具有相當規模的設備集羣,從而產生大量的數據。

3.2.5    NB-IoT
NB-IoT (Narrow Band Internet of Things,窄帶物聯網),是在蜂窩網絡上構建的,只消耗大約180KHz的帶寬,可直接部署於GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署成本、實現平滑升級。其支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWAN)。

一般認爲NB-IoT具備以下特點:一是廣覆蓋,將提供改進的室內覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT比現有的網絡增益20dB,相當於提升了100倍覆蓋區域的能力;二是具備支撐連接的能力,NB-IoT一個扇區能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構;三是更低功耗,NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;四是更低的模塊成本,企業預期的單個接連模塊不超過5美元。NB-IoT的這些特點,尤其適合市政建設類多數據點、低數據密度、對成本敏感的應用,如城市燃氣、城市水務等。

3.3    通信協議
3.3.1    HTTP
HTTP實際上被工業物聯網平臺廣泛使用着。當然胡配合很多其他技術,比如數據以XML或json打包、各種加密等等。即便是MTConnect、OPCUA、IEEE 81650等行業應用協議,更是偏好在HTTP基礎之上在加以構建。而衆多上線的物聯網平臺的自定義協議,很多也是基於其上再疊加了自有的帶有加密和身份識別的協議的。
3.3.2    MQTT
MQTT出現的歷史也不短,在工業物聯網中的應用也很普及。以至於類似AWS等雲平臺會將其打包成專門的服務。甚至說MQTT已經成爲物聯網平臺的標配也不爲過。
3.3.3    文件傳輸協議
而文件數據因爲傳輸時間較長、容易受到干擾,但有不能出錯,所以一般會採用FTP、SCP、HTTP等適合傳遞文件的協議,甚至帶有斷點續傳的能力。

3.4    總結
因爲應用場景、歷史積澱、安全因素和邊緣計算等原因,工業物聯網的網絡傳輸和協議再多數情況下並沒有強調實時性。爲了開發效率和最大程度兼容互聯網已經構建起來的技術體系,實際上工業物聯網是在極力避免另起爐竈,而是在原有互聯網協議上疊加新的應用協議。但是爲了適應物聯網的數據特點,的確在通信網絡層面出現了一些新的信道技術。

上一篇:工業物聯網:3 網絡層(1)

下一篇:工業物聯網:6 商業模式

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章