工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來大帶寬需求 工業(yè)光網(wǎng)未來發(fā)展方向

   光網(wǎng)一般是指光纖網(wǎng)。與面向公共的通訊創(chuàng)新“光纖入戶”不同，華為的工業(yè)光網(wǎng)是讓光纖進(jìn)入工業(yè)企業(yè)中，重點將可編程邏輯控制器（英文簡稱“PLC”）以下、以下的網(wǎng)絡(luò)所使用的銅質(zhì)網(wǎng)線改造為光纖，發(fā)揮光纖介質(zhì)輕、細(xì)、不發(fā)熱、抗電磁干擾、帶寬潛能大等優(yōu)勢，提供更好的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制。工業(yè)光網(wǎng)也是華為F5G“全光網(wǎng)絡(luò)”向工業(yè)領(lǐng)域?qū)ふ业降囊环N應(yīng)用方案。

   目前，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)仍然以銅質(zhì)網(wǎng)線為主。有研究者稱，“工業(yè)領(lǐng)域普遍存在連接方式多樣分散、七國八制，帶寬不夠、抗干擾能力不強，依賴工控廠家集成、系統(tǒng)封閉等問題。”讓光纖入局，改善工業(yè)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，趨勢性與創(chuàng)收空間可觀，近年，產(chǎn)學(xué)研端持續(xù)探討出路，相關(guān)說法還有“光進(jìn)銅退”“銅換光”。

   目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用場景總體可分為三大類：其一，用于運動控制、機器人、流程閉環(huán)控制的時延敏感型（低時延）應(yīng)用。其二，用于圖像檢測、監(jiān)控、掃描的帶寬消耗型（大帶寬）應(yīng)用。其三，用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的海量連接型（多連接）應(yīng)用。值得提及的是，華為“工業(yè)光網(wǎng)”思路被納入到工業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)考慮范圍。

   李漢國向記者介紹，華為將工業(yè)光網(wǎng)細(xì)分為五種網(wǎng)絡(luò)：帶寬專線，使用較少；工業(yè)OTN，在部分對網(wǎng)絡(luò)具有高要求的行業(yè)中使用；工業(yè)PON，Passive Optical Network，無源光纖網(wǎng)絡(luò)，價格段覆蓋較全，在生產(chǎn)車間中常用；工業(yè)光總線；工業(yè)OXC，即工業(yè)光交叉機，小部分行業(yè)用來做光參量的測量和傳感。

   其中，工業(yè)PON和工業(yè)光總線技術(shù)，與工業(yè)裝備的生產(chǎn)運行聯(lián)系緊密，成為項目推進(jìn)重點。兩者技術(shù)本質(zhì)都為工業(yè)PON技術(shù)，但華為使用不同稱呼區(qū)分。在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)PON用來改造可編程邏輯控制器，即PLC部件以上的生產(chǎn)管理網(wǎng)和生產(chǎn)辦公網(wǎng)。工業(yè)光總線技術(shù)用來改造PLC以下的工業(yè)總線。

   目前，PLC以上主要存在帶寬不夠的痛點。李漢國介紹，在工業(yè)智能化中，機器視覺是一種正在被規(guī)模化使用的技術(shù)，對帶寬要求較高。機器視覺技術(shù)本身會產(chǎn)生兩類文件，比較占用帶寬。第一種是故障品特征文件的傳輸，供分析改進(jìn)。第二種，將所有原始數(shù)據(jù)文件上傳到云，供AI訓(xùn)練用。機器視覺分為兩維型和三維型，三維更加先進(jìn)。以電子制造業(yè)，識別印制電路板為例，使用三維機械視覺識別率更高，但同時會產(chǎn)生更多的信息，占用更多帶寬。現(xiàn)實中，有工廠因為網(wǎng)絡(luò)不夠支撐，三維功能因此閑置，繼續(xù)用回二維。這種情況下，需要布線擴容。

   現(xiàn)在，更多工廠擁有“柔性”生產(chǎn)制造能力，柔性生產(chǎn)對帶寬需求也很大。李漢國介紹，這類工廠，對不同的生產(chǎn)對象有不同的工藝文件，工藝文件因為包含很多信息所以本身較大。在更換生產(chǎn)任務(wù)時，需要上下載新的工藝文件。比如印制電路板，會根據(jù)不同的電路板進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，確保每種不同的電路板有較好的質(zhì)量。如果柔性制造對象是小批量、多批次，那么切換的情況更加頻繁。在現(xiàn)在千兆口情況下，新的生產(chǎn)工藝文件上下載、自檢與試運行，這一流程通常占用5分鐘~35來分鐘工時，但是用萬兆口，或縮減至一兩分鐘，從而留給有效生產(chǎn)的時間增加。

   李漢國說，“以前覺得百兆千兆就夠了，現(xiàn)在機器視覺出來以后，與別的一些更高級的AI出來以后，帶寬就不夠了。”在PLC部件以下位置，是各式各樣的工業(yè)總線。比較短，在機器內(nèi)部只有幾十厘米，有時是幾米，痛點在于延時大，“速率低、帶寬不夠、導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)沒有辦法報上來，或者說限制信息采集的參數(shù)多少”。李漢國說。

   他舉例，要精確控制某個加工狀態(tài)的話，本來需要報18個參數(shù)，但因為帶寬不夠，18個參數(shù)報不過來，在工業(yè)中要么拉長周期，先報8個最緊要的，后面再報10個；要么將部分變化較小的參數(shù)給出一個固定值，只報其余變動較大的參數(shù)。這兩種方式，做出來的產(chǎn)品都能使用，但精度下降。