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网络体系强基展望白皮书 打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 联合编写单位及编写组成员： （排名不分先后） 华为技术有限公司： 李 兴、耿 亮、侯方明、徐前锋 中国信息通信研究院： 田 辉、张恒升、陈 洁、朱瑾瑜 重庆大学： 蔡岳平 东风通信技术有限公司： 李 彬 金川集团公司： 程少逸 镍钴资源综合利用国家重点实验室： 郭 奇、吕苏环 上海汽车集团股份有限公司乘用车公司： 强 斌、严海峰 中国第一汽车集团有限公司： 閤华东、孙 盼、陶建尧 网络体系强基展望白皮书 联合编写 网络体系强基展望白皮书 目录 01. “网络体系强基”开启工业互联网发展新纪元 01 02. 工业网络现状及趋势 02 2.1. 工业发展的四个阶段 02 2.2. 工业网络演进的必要性 03 03. 先进工业网络演进的思考 04 3.1. 设备网联及IP化 06 3.2. 工厂内网 07 3.3. 工厂外网 08 3.4. 工业网络安全 10 04. “网络体系强基”产业实践 12 4.1. 马钢打造智能工业云网 12 4.2. 上汽宁德打造全无线智能工厂 13 4.3. 华为南方工厂实现基于Wi-Fi 6高速网络的柔性制造 14 05. 未来展望 15 目录 01 “网络体系强基”开启工业互联网发展新纪元 工业互联网是重要的新型通信基础设施之一，是实现企业数字化转型，促进数字经济浪潮中产业数字化和数 字产业化长足发展的关键一环。经过近5年卓有成效的发展，我国工业互联网体系已初步形成，平台应用蓬 勃发展，生态繁荣，对工业数据上通下达，工业网络开放互通不断提出新的要求。由于传统工业网络先天存 在的互通难、开放性差等问题，目前仍面临着协议七国八制，数据大量沉淀的问题。如何实现IT与OT端到 端灵活组网，打造万物智联的工业互联网网络基座，让数据上得去，算力下得来，是工业互联网实现叠加倍 增发展必须解决的问题。 工信部发布的工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）文件中颁布了“网络体系强基计划”，对工 厂内外网、设备网联等多个网络领域的发展提出了明确的要求，SRv6、确定性网络等新型网络技术被重点提 及。在工业网络的各个关键环节中引入“IPv6+”及未来网络相关技术，成为夯实工业互联网网络基座的重要 手段和产业共识。 随着千行百业数字化转型的不断加速，企业对于数据资产高效流动的需求将日益旺盛，工业互联网网络也将 在数字经济发展中扮演愈发重要的角色。面向“工业设备网联化、网络接入无线化、工厂内网IP化、工厂外 网智能化”发展的工业互联网新要求，以“网络体系强基”为目标打造先进工业网络，正在开启工业互联网 “十四五”发展周期的新纪元。 “网络体系强基”开启工业互联网发展新纪元 网络体系强基展望白皮书 01打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 02 工业网络现状及趋势 第一阶段： 18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为“工业1.0”时代。 第二阶段： 19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为“工业 2.0”时代。 第三阶段：始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自 动化，可称为“工业3.0”时代。 第四阶段：智能制造为主导的第四次工业革命，可称为“工业4.0”时代。工业4.0时代具有以下特点： 1） 信息物理融合系统（CPS）：未来智能工厂，产品信息都将被输入在制品，直接与生产系统和设备沟通，发 出下一道生产工序指令，指挥设备进行自组织生产、生产质量监控。 2） 数字化设计 智能生产装备根 据数字化图纸直接生产个性化产品。 3） 精益生产与柔性制造：供应商、工厂内各工序所提供的全部零部件都将在正确的时间以正确的顺序到达生 产线，减少浪费。 2.1. 工业发展的四个阶段 1784年第一台纺织机 1870年第一条生产线 美国辛辛那提屠宰场 1959年第一个可编程 逻辑控制器PLC 2018年，“灯塔工厂” 截止2020共 54家 18世纪末 20世纪初 20世纪70年代 现在 工业1.0：机械化 机器制造生产 工业2.0：标准化 流水线批量生产 工业3.0：自动化 无人 /少人化生产 工业4.0：网络化 智能生产，虚实融合 第二次工业革命 随着基于劳动分工的、电力驱动的 大规模生产的出现 第三次工业革命 用电子和IT 技术实现制造流程的进 一步自动化 第四次工业革命 系统基于信息物理融合 第一次工业革命 随着蒸汽驱动的机械制造设备的 出现 图1：工业发展的四个阶段 工业网络现状及趋势 网络体系强基展望白皮书 02打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 工业网络现状及趋势 2.2. 工业网络演进的必要性 当前制造现场移动作业终端规模化应用，物联传感类设备使用场景广泛。生产IT业务云化趋势明显，产业 链间协同也更为密切。为实现智能制造，需通信技术、AI技术以及数字孪生等技术进一步融合。生产OT场 景要求做到网络高可靠、确定性时延、故障极速修复；在生产IT场景做到云网协同， 智能化“规、建、维、 优”。数据的高效流动需要重新定义工业网络，需要具备实时感知工业园区网络运行状态、数据实时可靠上 传。为了实现“数据上得去”这需要工厂生产设备可以联网，可以通过有线、无线等方式灵活联网，为了实 现“算力下得来”，工厂的网络需要IP化，而且需要能根据业务进行隔离及SLA保障。 传统的工业金字塔架构无法满足IT与OT融合的需求。OT与IT融合，既能促进IT在OT端发挥网络化、云 化、智能化的作用，也可保障OT端更多利用IT端的使能技术。融合模式将OT端的信息输出到IT端，使得 OT端信息在更大范围内共享，即OT端的信息云化。 SCADA系统所在的层可视为IT与OT的分界面，也是 IT与OT实现联接的关键点。如果在这一层面实现了基于IT（云）的部署，就可以构建具有用户（或操作员） 远程监视（使用传感器）和控制（使用执行器）功能的工业系统，从而大幅提高OT与IT的联接效率及灵活 性。这需要工业网络的重构，形成新的先进的工业网络。 IT 层 企 业 级 现场管理网络 现场控制网络 现场总线 车 间 级 现 场 级 OT 层 监测设备 执行器 传感器 边缘智能 边缘计算 公有 云 驻地 云 工业 内网 外部网关 数据网关 监测设备 执行器 传感器 ERP、 PLM、 SCM SCADA HMI PLC MES AI训练 标识解析 工业互联网平台 （公有云） 工业互联网平台 （混合模式） 协同设计 ERP PLM MES WMS 融合工业网络 图2：工业网络演进 03打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 03 先进工业网络演进的思考 未来的先进工业网络的演进呈现“四化”发展 工业设备网联化：指工厂内的工业设备要联网，可以被唯一指定；工业设备可以通过多种协议互联； 网络接入无线化：随着个性化定制驱动柔性制造的兴起，设备“剪辫子”成为趋势；移动AGV、AR/VR、手 持移动终端巡检需要无线网络。因此，工厂里要实现生产领域全业务的网络需求，引入无线网络是最合适的。 5G与Wi-Fi 6都是当前两种最流行的无线技术。两者各有所长：5G的优势在于低时延广覆盖；Wi-Fi 6的优 势在于成本低生态好。 工厂内网IP化：要实现数据在工厂的快速流动，需要使用IP化的网络。这里的IP化，更多指的是IPv6化， IPv4资源已经枯竭了，海量的设备终端接入的时候，必然要用到IPv6地址。工业设备的IP化要循序渐进，可 以先将车间级网络IP化，再考虑将现场级里对时延要求不敏感的设备IP化。 工厂外网智能化：企业业务的集中化与云化，需要各厂区与总部间的互联有一套可靠的智能IP 网络，实现多 业务统一管理，提升管理效率、生产效率。通过“IPv6+”打造业务隔离、确定性的网络。 工业设备网联化 网络接入无线化 数据全面深度感知 | 数据实时传输交换 | 数据跨厂家互联互通 | 数据与算力按需部署 工厂外网智能化工厂内网IP化 IP一网到底 工业云网 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 边缘云 边缘云 边缘云 混合云 算法 光 铜 5G Wi-Fi 6 算力 智慧 私有云 公有云 图3：先进工业网络特征 先进工业网络演进的思考 网络体系强基展望白皮书 04打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 先进工业网络演进的思考 先进工业网络逻辑架构如上图所示。在先进工业网络中的终设备应是IP化终端，通过无线化接入到确定性 TSN/DIP的网络中，构建端云协同，实时控制的智能终端；生产车间部署边缘云，软件定义业务，业务如 PLC/SCADA等云化，端云协同打造智能边缘；工厂级数据中心通过全IP化的网络接入工厂园区办公/IT和 园区物联并通过大数据分析构建工程大脑；企业集团总部通过“IPv6+”/“智能云网”网络业务快速发放， 智能运维快速打通和企业各工厂分支通信，提供云化业务、产品服务；产业平台云化，产业服务云化通过 “IPv6+”实现多云互联，打通产业链全要素链接；先进工业网络本质是IT/OT的融合，打造IT/OT一体安全 是先进工业网络的基础； 注：“IPv6+”是以IPv6分段路由（SRv6）、 网络切片（FlexE）、确定性转发（DetNet）、随流检测（iFIT）、新型组播（BIERv6）和应用感知 （APN6） 等为代表的互联网协议创新，包括以网络分析、网络自愈、自动调优等为代表的网络智能化技术创新，在联接、超宽、自动化、确 定性、低时延和安全六个维度全面提升IP网络能力，使能云间互联、用户敏捷上云、云网安联动等云网融合商业场景创新，探索工业互联 网、物联网等新商业领域创新。 产业级 企业级 工厂级 车间级 IT/OT一体安全 仓储物流 5G/WIFI/RF/UWB AGV/RFID/UWB-TAG 生产视频 ETH/5G/WIFI IPC 数据采集 IP化采集模块 传感器 工业控制 IP化控制模块 执行器 产业安全态 势感知平台 工业互联 网平台 公有云 协同业务 产品服务 定制业务 研发仿真 集团总部 ERP EAM MES大数据分析 数据中心- 大数据分析 数字孪生 工厂/办公/研发/智慧园区 云化 MES 云化 SCADA 云化 PLC 云 AI 边缘云- 智能边缘 数字孪生 驱动器/传感器/AGV/IPC 办公IT/研发IT 智慧园区 办公IT/研发IT 智慧园区 无线网络 5G+Wi-Fi融合 确定性网络 TSN/DIP IPv6+ IPv6+智能云网 一网入多云 外网智能化 内网IP化 IP On E v er y thin g 接入无线化 设备网联化 IP化 智能终端 图4：先进工业网络逻辑架构 05打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 先进工业网络演进的思考 网络体系强基展望白皮书 3.1. 设备网联及IP化 工业数字化转型打造智能制造已经是全球共识，但大量工业领域中存在大量的“哑设施/哑设备/哑终端”， 该类设备种类繁多、协议标准不一，导致信息孤岛无法通信协作；为此，需要从网联化、标准化着手打通 “信息孤岛”使数据流动起来，实现全要素连接的智能工厂。 1） 设备网联化：“哑设施/哑设备/哑终端”通过Wi-Fi 6 CPE、5G CPE、5GGateway等进行无线化改造，使 哑终端接入到网联实现全要素网联化； Wi-Fi 6 AP集成多种无线接入技术，统一接入一网多用；Wi-Fi 6 AP有连续、高速覆盖无死角、无损漫游能力 以满足工业场景需要； 5G CPE/Gateway集计算和通信功能为一体，具有开放架构支持业务APP随需部署，与后端平台协同实现全 网告警状态、站点状态、设备状态展示，远程可视化管理，实时监控全网状态。 2） IP化：工业4.0网络本质是IT/OT融合的网络，未来新型终端应是智能终端，IP化终端，通过“智能IP， IP一网到底”消除孤岛；未来新型终端应集成一种/多种无线技术接入如Wi-Fi 6、BLE、Zigbee等通过 IPV6接入到网络并借助IT/OT技术进行端云协同实现终端“智能化”。 ERP系统 MES系统 资产管理系统 智能仪表 控制器 机器人 CNC数控机床智能仪表 控制器传感器 传感器 机器人 CNC数控机床UWB标签AGV 5G 5G CPE/GatewayCPE 公有云/私有云 AP/IOT Gateway Wi-Fi/UWB/BLE/Zigbee 图5：设备互联化 06打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 先进工业网络演进的思考 3.2. 工厂内网 工业生产网络主要连接工厂内部的各种要素，包括人员（如生产人员、设计人员、外部人员）、机器（如生产 装备）、材料（如原材料、过程件、制成品）、环境（如仪表、监测设备）等。工业生产网络架构、技术多样， 需要考虑布置成本、使用场景要求，在生产现场布设工业有线通信和工业无线通信相结合互补的网络，满足 生产控制管理和工业应用的需求。典型生产网络场景，网络指标要求如下： 网络指标/场景智慧物流数据采集生产监控工业控制 网络规模（终端/千平米）数百数千数千数百 接入密度（Mbps/千平米）1Gbps 10Gbps 1Gbps 100Mbps 确定性时延秒级秒级秒级1100ms 可靠性（故障容忍时间）分钟级秒级零中断零中断 安全高高高高 用户体验速率千兆千兆万兆百兆百兆 自动驾驶水平高高高中 能耗（设备能耗要求）低中中高 工厂内部网络需要进行扁平化、IP化、无线化及灵活组网等各方面的改进。 1） 工厂内网络扁平化。扁平化包括两个方面，一是工厂OT系统将逐渐打破车间级、现场级分层次组网模 式，智能机器之间将逐渐实现直接的横向互联。二是整个工厂管理控制系统扁平化，包括IT系统和OT系 统部分功能融合（如HMI），或通过工业云平台方式实现，实时控制功能下沉到智能机器。 2） 工厂内网络以太网/IP化趋势。随着工业互联网技术的发展演进，现场总线正在逐步被工业以太网替代。 未来，基于通用标准的工业以太网逐步取代各种私有的工业以太网，并实现控制数据与信息数据同口传 输。为解决大量支持IP的装备接入问题，“IPv6+”及未来网络相关技术将在工厂内广泛使用。 3） 工厂内无线网络成为有线网络的重要补充。目前无线技术主要用于信息的采集、非实时控制和工厂内部信 息化等场景，Wi-Fi、Zigbee、2G/3G/LTE、面向工业过程自动化的无线网络WIA-PA、WirelessHart以及 ISA100.11a等技术已在工厂内获得部分使用。同时无线技术正逐步向工业实时领域渗透，成为现有工业 有线控制网络有力的补充或替代，如5G已明确将工业控制作为其低时延、高可靠的重要应用场景，3GPP 也已开展相关的研究工作；新一代Wi-Fi 6 技术以大带宽、低时延、高容量已经开始广泛应用于生产场景。 4） 工厂内网络灵活化组网。未来基于智能机器柔性生产将实现生产域根据需求进行灵活重构。智能机器可在 不通生产域间迁移和转换，并在生产域内实现即插即用。这需要工厂网络的灵活组网，实现网络层资源可 编排能力，软件定义网络（SDN）是其中实现方式之一。 以OPC UA over TSN为代表的标准化工业有线网络正在加速落地。同时工业无线（5G、Wi-Fi 6等）将为工 业低时延应用和大连接应用提供理想的无线接入方式。 5） 工厂内边缘计算平台。边缘计算平台可以部署于工厂园区内，工厂的工业互联网应用、虚拟交换机网络等 系统均可以部署于边缘计算平台上，实现工业场景的智能制造、无线局域网等场景，同时能够满足数据不 出工厂的诉求。 07打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 先进工业网络演进的思考 网络体系强基展望白皮书 3.3. 工厂外网 制造企业从研发、供应链、生产、销售等各个方面都存在着大量上云诉求。CAD、CAE、MES等制造关键系 统云化以及系统的高度集成，不仅有助于帮助企业实现生成工艺合规性的目标，同时还可以全程掌控产品质 量，提高生产效率，节约成本，从而提高竞争力。 伴随着制造企业业务云化，研发园区、工厂类园区本地的数据中心部分功能向集团私有云迁移，部分非关键 数据和运营业务向公有云迁移，同时AI技术在工业领域的逐步大规模应用催生边缘云的诉求，形成边缘云、 私有云、公有云、行业云的多云多级架构。随着企业业务的扩张，企业网络也从传统的封闭式单园区网络向 多园区网络扩展，从而形成了多园区多云互联的工厂外网结构。 与传统服务领域IT业务上云不同，工业领域生产业务上云，对工厂外网的连接质量提出了更高的要求。比如 MES系统关系着企业生产的命脉，对时延与可靠性更为敏感；透明工厂业务需要高清视频回传，对带宽的要 求更高；未来PLC业务集中化云化，更需要工厂外网提供确定性时延的能力。因此，工厂外网需要为不同业 务按需提供不同的保障。 综上，工厂外网需要具备：1、灵活的多云互联，云边协同能力；2、差异化业务质量保障能力。 工厂外网建设模式1：集团性企业可以自建骨干网，连接多个制造基地与私有云，实现入网即入云，充分利 用带宽资源，实现多业务的灵活快速接入与质量保障。分支园区则可以采用SD-WAN方式，通过Internet/5G 接入集团网络。 自建骨干网，可通过SRv6实现一跳入云，并在不同路径之间通过SRv6 Policy进行优化调整，充分利用网络 资源；同时可对于不同业务进行网络切片，对高优先级业务进行质量保障；工厂外网是企业互联互通的基础 建设，因此需要具备全生命周期自动化智能化管理，业务快速发放，故障快速恢复，预测性运维。 云接入 分钟级定位 实时可视 毫秒级保护 云网管控 多云交换网络 智能运维 全生命周期管理（规划、仿真、配置、调 优、安全） 故障快速感、定界和业务恢复 路径调优 SRv6 Policy：智能云图算法调度，充分利 用网络带宽资源。 基于应用的选路和链路冗余备份 一跳入云 SRv6， 业务一跳上云，多云互联 SD-WAN， 构建企业分支极致体验的互联 分支机构 生产基地1 生产基地2 生产基地3 生产基地N 云接入 云接入 云接入 云接入 云接入 私有云 5G/Internet 自建 数据中心 集团云 云接入 C P E 云汇聚 云汇聚 云汇聚 云汇聚 公有云 三方云 工业 互联网平台 安全 态势感知平台 图6：工厂外网建设模式1：集团性企业可以自建骨干网 08打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 先进工业网络演进的思考 这对运营商的工厂外网云网服务提出了如下要求： 1、一线通多云：与多个公有云、行业云连接，通过SRv6一跳入云。 2、 确定性体验：通过IPv6+与网络切片，实现一张物理网络上运行多个企业专网，为企业提供多业务质量保 障与安全隔离。运营商提供的工厂外网需要连接众多行业和企业，必须具备K级切片的能力，方能服务全 国工业互联上云。 3、服务化能力：企业租用运营商网络实现工厂外网，需要运营商提供电商式快速开通云上连接的能力。 综上分析，工厂外网建设指标评估可归纳为： 网络指标/场景自建骨干运营商云网 确定性时延 控制类业务：ms级 采集类业务：s级 可靠性 控制类业务：0中断 采集类业务：50ms恢复 安全高：各业务安全隔离 自动驾驶水平高：多云多园区连接，业务快速开通，智能运维 工厂外网建设模式2：国内运营商均在深化云网融合战略，积极布局云专网，提升云网服务能力。企业可充 分利用运营商的资源，租用运营商的云网服务，实现企业自身的多云连接业务。 分支机构 安全 态势感知平台 自建 数据中心 工业 互联网平台 三方云 集团云 公有云 私有云 SD - W AN 生产基地1 生产基地2 生产基地3 生产基地N 运营商云网 图7：工厂外网建设模式2：运营商智能云网 09打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 先进工业网络演进的思考 网络体系强基展望白皮书 3.4. 工业网络安全 工业互联网架构与对应的安全框架如下： 工业互联网安全框架，包括“设备安全、控制安全、网络安全、应用安全、数据安全”五个部分。每一部分 都需要参照信息安全等级保护GB/T 22239的要求具备对应的安全能力。例如：对于“设备安全”，需要 具备固件增强、漏洞修复加固、补丁升级管理、运维管控等能力；对于“网络安全”，需要具备网络边界安 全、网络接入认证、通信传输保护、网络设备安全防护、安全监测审计等能力。 但是，工业互联网安全方案由于环境原因面临如下挑战： 1） 传统IT补丁和资产扫描方案不适用于OT。工控系统可用性要求高，工控设备繁杂、老旧，主动资产扫描 可能会导致网络或目标系统异常、老旧系统无法提供补丁或打补丁可能导致系统异常。 2） 直路部署多种安全产品不适用于OT。工控系统对实时性要求高，传统边界防御串接多种设备的方案加大 延时，并响应传输确定性。 3） IT/OT融合导致传统边界防御失效。IT和OT融合，企业资源和生产管理层价值数据聚集到云平台，云计 算、大数据、物联网、移动办公增加更多攻击面，传统边界防御难以为继。 数据安全 生产管理数据安全 生产操作数据安全 工厂外部数据安全 网络安全 工厂外网安全 工厂内网安全 智能工厂 工厂外网 工业互联网平台 （公有云，大数据分析） PLM CAx SCM ERP MES CRM BI . 控制安全 SCADA DCS/FCS PLC HMI . . 设备安全 智能传感器 工业机器人 智能仪表 智能产品 定制业务 协同业务 产品服务 工业互联网平台 （私有云，数据集成应用） 应用安全 软件安全 平台安全 5 4 2 3 1 图8：AII工业互联网安全框架定义的5类防护对象 10打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 先进工业网络演进的思考 在确保可用性和实时性的基础上，先进工业网络应具备如下三类关键安全能力： 1） 引入零信任安全架构体系，放行好人。默认情况下不信任网络内部和外部的任何人、设备以及系统，持续 动态安全评估确保设备安全可信、用户身份可信、行为合规、最小授权，减少风险和攻击面。关键技术包 括设备可信、合法行为基线评估、用户实体行为分析、基于持续风险评估的 “零信任”认证与访问控制技 术、高性能低时延代理网关、隔离区流量/文件监控方案等。 2） 构筑全网威胁纵深防御体系，拦截坏人。在IT、OT、IT和OT边界和内部持续监控，感知突破传统防御的 未知恶意软件、未知网络流量入侵、PLC/DCS/FCS/RTU威胁传播检测，并进行拦截。关键技术包括网络 设备Flow探针、未知威胁检测、正常行为基线检测、诱捕系统、工业蜜罐、云网安联动等。 3） 搭建统一网络安全风险管理体系，提升IT/OT运营水平。准确识别现网IT和OT资产、漏洞等信息，自动 识别优先处置事件，自动发现并回溯高级威胁，自动下发全网拦截隔离动作。关键技术包括“网络0干 扰、不依赖于签名” 的未知资产发现能力、智能事件监控和高级威胁分析溯源、安全编排自动化与响应 （SOAR）、事件处置PlayBook等。 通过上述能力，构筑“进不来、看不见、藏不住、拿不走、搞不坏”的具有韧性的先进工业网络。 11打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 04 “网络体系强基”产业实践 4.1. 马钢打造智能工业云网 马钢（集团）控股有限公司（简称马钢）是我国特 大型钢铁联合企业，随着马钢集团效益的提升及市 场份额的不断扩大，马钢对智能制造战略做进一 步落实，准备设立集中运营管控中心，强化多专业 的调度业务整合及协同，打通各专业、全流程的业 务系统，实现高度集中、高效快捷的扁平化组产模 式，原有基础网络已无法支撑集团高速发展，急需 对现有老旧网络进行升级改造。 马钢的生产业务对时延要求高，如轧钢系统，要求 时延6ms属超严格级别，针对此，华为提供的智能 IP网络采用部分数据分析系统边缘化，即服务器下 沉，让超低时延业务不出生产执行区；其他低时延 业务（如铁前业务），结合SRv6 SDN技术进行确定 性时延保障，可实现业务端到端20ms时延能力。 集控中心 数据中心 边缘计算 智能管理 MEC 云网管控 1000+炼钢高炉集控系统 工业环网 生产分片 办公分片 5G接入 办公园区 移动性生产业务 办公业务 基于SRv6、 FlexE网络切片实现业务路径、优先级保障 统一承载网 图9：马钢 全IP骨干网 “网络体系强基”产业实践 网络体系强基展望白皮书 12打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 “网络体系强基”产业实践 全新IP骨干网，满足业务发展：骨干网络采用业界领先SRv6 、FlexE网络切片及SDN技术，厂区网络采用 SDN架构，构筑了一张覆盖全公司100G互联的IP骨干网（5个主节点，17个汇聚节点），可满足未来马钢 5-10年业务发展诉求，为工业化信息化加速发展的马钢集团业务提供了一个超宽、灵活的IP承载平台，让各 集控系统上线快、成本低，能够为集团节省投资。创新的解决方案，打破了固守光纤直拉方式，IP化让工业 互联更简易、低成本。 网络分片对不同生产线作业隔离保障：马钢IP骨干网需要同时承载IT（办公类）和OT（生产类）业务，不 同业务的SLA需求差异大，网络切片功能针对不同产线（冷轧、铁前、四钢轧等）、股份制公司，通过不同的 网络切片进行承载。 4.2. 上汽宁德打造全无线智能工厂 上汽宁德工厂拥有亚洲最大的汽车总装车间。上 汽数字化转型“1+4”战略，致力于构建“智能装 备”、“智慧供应链”、“大数据智脑”三位一体的 汽车智能制造体系。面对国内汽车制造业竞争越 发激烈，各车企销量明显下滑，汽车行业面临大 洗牌，上汽宁德工厂通过与华为合作，采用华为 AirEngine Wi-Fi 6覆盖整个工厂，做到智能工厂中 工业全系统全要素的互联互通，利用大数据、AI等 技术手段，基于全面互联，实现数据驱动的智能制 造，提升整车制造的数字化、网络化、智能化和快 速响应能力，完成了汽车行业的智能化生产和网络 化协同新模式创新。 高度自动化与网络互联的 “智能工厂”：运用大数据技术+回归算法对1000+设备进行主动式预警，降低非计 划停机时间20%。 大数据与AI协同的“工业智脑”：在线连接500+工厂在制车辆，2000+智能终端设备，10000+传感器，通 过Wi-Fi 6与IoT网络，实现亿级数据实时采集、秒级分析反馈。 AGV小车自如地穿梭在车间的各个角落，无需人工帮助就能准确无误地完成各项任务，Wi-Fi网络能够实现 AGV小车漫游0丢包，有效保障7*24小时稳定运行。 实时精准库存：通过资产标签及管理系统，实现零部件库存信息准确、透明，不管是工厂内部的供货安排、 仓储的精细化管理，还是物流运输计划都能做到更经济、更高效。 最终，宁德工厂实现了生产线节拍60JPH（每小时生产60辆车），支持五个平台几十种车型的装配，生产线 柔性化达到国内最高水平。 13打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 “网络体系强基”产业实践 网络体系强基展望白皮书 4.3. 华为南方工厂实现基于Wi-Fi 6高速网络的柔性制造 华为松山湖南方工厂是华为最重要的设备生产基地，包括从原材料、半成品加工、整机测试组装到发货的全 流程服务。近几年由于业务快速发展，南方工厂加速数字化转型，采用基于AI的AOI（自动光学检测）及自 动升级检测，实现了智能化的质量检测，提升了产品的检测精度。工厂可以实现每20秒生产一部手机，每 40秒生产一台Wi-Fi 6 AP。为满足个性化需求，工厂每年会有2-3次产线调整，每次调整需要时间约为8小 时，严重影响产能。 基于AI的自动光学检测AOI：以前采用有线连接的生产线，检测工位的拍照数据会直接传到检测工位上的工 控机完成检测。这样，每个检测工位都要有一个工控机，这些工控资源都是不能复用的。为此工厂希望能把 这些检测工序的边缘计算资源进行合并，降低检测成本。同时，为了提升产线柔性，工厂希望引入无线方式。 对于网络性能的要求是，拍照数据要求实时传输，且不需要工控机做数据压缩。一条生产线典型有4个检测 工位，每个检测工位需要两个8K高清摄像机，一共8个摄像机需要回传。在一个车间里面往往是多条产线， 综合业务密度达到了上行2Gbps/AP。通过多次验证测试，选用最高规格的Wi-Fi 6产品，确保多AP、多连接 连续覆盖组网下的网络性能可以满足如此高的接入业务密度。 流程自动化检测：移动终端在产线上测试过程中至少要进行两次版本变更，一次是变更为测试版本，进行必 要的测试，另外一次是出厂前升级为正式发布版本。以前终端的升级方式是采用USB 拷贝的方式进行手工 升级。一旦出厂时的正式版本发生变化，就需要将所有的U盘里的版本进行更新，存在出现差错的风险。为 此产线计划通过无线的方式进行自动升级，并实现自动化测试。新出厂的终端开始支持Wi-Fi 6，而且支持 160MHz频宽。因为设计用华为最高端8x8 MU-MIMO的AirEngine Wi-Fi 6 AP 为终端提供无线接入，采用 160MHz 提升速率，同时为了防止干扰，采用了屏蔽箱方式。终端自动完成版本升级后，即可自动进行相关 验证测试，实现了流程完全自动化。 图10：工厂自动化升级及检测 Wi-Fi 6 AP: 8x8 MU-MIMO 160 MHz 屏蔽箱避免干扰 终端支持 Wi-Fi 6 终端自动升级版本 自动按脚本进行测试 终端出厂前涉及到测试版本及正式版本的 替换 以前通过U 盘的方式拷贝升级 每次版本变化都需要更换U 盘 方法落后，容易出错 手工 USB 剪辫子 Server WiFi 6 WiFi 6 屏蔽箱 屏蔽箱 14打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 网络体系强基展望白皮书 未来展望 德国工业4.0在发布2030 Vision for Industrie 4.0 Shaping digital ecosystems globally白皮书中从产业和 社会的角度，对工业互联网2030年的发展提出了以下三大愿景： 自主性：强调独立决策和公平竞争，包括商业模式的定义和设计，以及独立个体的购买决策。自主性的实 现要求以下三点的支撑：对所有人开放的数字基础设施，数据/IT/信息安全，技术中立的研究，创新和 发展。 互操作性：强调所有参与者的互操作是建设如此复杂的分布式工业互联网的关键。其中参与者的付出平等 的承诺和贡献是跨公司跨区域共同协作的前提。而标准化和整合工作，类似于统一的规章制度，分布式系 统，和人工智能一样，是实现互操作性的必要前提。 可持续性：经济，生态和社会可持续性是社会重要的价值取向。实施工业互联网的创新生态体系为可持续 性提供了肥沃的土壤，同时也实现了工业互联网本身的可持续性。可持续性的关键举措包括提供良好的工 作和教育机会，缓解气候变化，提高经济循环和社会参与度。 05 未来展望 来源：2030 德国工业4.0愿景 自主性 技术开发 安全 数字基础设施 互通性 监管框架 标准和整合 分布式系统和人工智能 可持续性 良好的工作和教育 气候保护和循环经济 社会参与 图11：塑造全球数字生态体系 15打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展 未来展望 网络体系强基展望白皮书 工业4.0的目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业 界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。 OT与IT的融合，特别是计算技术的融合成为了工 业数字化转型与升级的重要方向；也可以促进工业 互联网实现数据和实体的全面联接，推动服务与数 据创新，促进数据价值实现，使得实时决策成为可 能。OT与IT融合的新一代目标架构，在于追求开 放的、标准的、统一的，以智能计算为中心全栈融 合技术框架。 我国是制造业大国，制造业行业具有产品“量大面 广”的特点，制造业生产线是IT与OT技术融合 的主战场、工业制造业高质量发展的关键领域。以 PLC、计算机数值控制（CNC）应用为突破口，面向 数字化转型的新一代开放架构的研发，对于实现OT 端与IT端真正融合、推进OT端信息更大范围共享 和应用，以新一代开放架构来撬动低档生产线装备 向中高档的升级改造，提升我国制业行业的利润 率和国际竞争力、缩小与国际先进水平差距，构建 适应我国国情的智能装备生态系统有着重大意义。 传统模式IT与 OT网络分离 传统集中式控制的自动化金字塔 新型网状数据交互架构 工业4.0模式：IT与 OT网络融合 Source: Platform I4.0 智能化制造，网络化协同，个性化定制，服务化延伸，数字化运营 产品、机器、系统等自主进行决策和辅助决策 各部 件向 云端 迁移， 灵活 通讯， 实现 智能 制造 流程 Smart Factory Connected World Smart Products Factory Floor SCADA/HMI PLCs MES ERP 未来需要超大规模协同控制与生产调度管理， 联接是基础 传统金字塔式架构数据无法跨层跨域交互 图12：工业4.0时代的网状数据互联 16打造先进工业网络 加速工业互联网创新发展