物联网市场格局：工业物联网

为了实现最好的场景，CSP 必须发展垂直领域知识和以用例为中心的战略，以便有效地利用工厂外连接作为自己真正的差异化优势。虽然我们不清楚它们是否能够有效地实现工厂车间联网，但有一点毫无疑问，即它们能够以低带宽和高带宽技术支持广域连接。在 IIoT 领域，CSP 的优势在于创建一个智慧工厂(智慧供应链场景)。CSP 在市场上的成功取决于 5G 是否能够成功超越连接技术的范畴，以及他们是否有能力投入足够多的时间和资源来适应垂直市场的需求。这包括构建内部专长、产品团队和具有深入行业经验以及专业知识的销售团队。

一些 CSP 已经与领先的工业技术供应商建立了联系，不过在合作方面还有很多工作要做。伙伴关系示例包括如下：

Orange Business Services 和德国电信与西门子建立了合作关系。在 Orange Business Services 的案例中，合作关系包括两家公司共同销售各自的产品，以及 Orange Business Services 只向西门子提供产品，然后西门子再将产品推向市场。此外还有沃达丰和 Elisa，他们各自的创新平台和智慧工厂解决方案基于 PTC ThingWorx。CSP 不会聚焦 OT 或自动化过程，因为这不是他们的强项。在该领域支持颠覆式创新的最佳方式是与现有的市场领导者合作。

IIoT 市场上的主要颠覆性创新技术

5G、AI、AR 和边缘计算等新技术将影响 IIoT 价值链以及工业领域的解决方案部署环境。如果我们将供应链、制造车间和交付产品视为工业部门的 3 个主要价值和活动领域，这 3 个领域都将受到新技术和 IIoT 的影响。TSN 和 OPC UA 等技术将主要影响工厂内部，而 ML/AI 或数字孪生等其它技术将对工业产生更广泛的影响。5G 也将影响这 3 个领域，尽管它在工厂内部的相关性还有待证明。

1.IIoT 环境中的连接技术

工业环境中存在不同的连接网络层。第一层是生产车间，包括机器和传感器。该领域主要由有线连接主导，形式表现为现场总线或以太网。无线技术只是其中的一小部分，包括 WirelessHart 等技术。在这一层之上是 SCADA 系统，然后是 MES，再然后是 ERP，它们组成了所谓的“工业自动化金字塔”。

(1) 5G

5G 可以支持高达 20 Gbit/s 的速度、大量的终端和低至 1 ms 的可靠性，因此在可靠性、延迟、带宽和可预测性方面可与现有的有线连接选项竞争。此外，与广泛的布线工作相比，5G 可以带来移动性，而且可以降低成本。

然而，5G 仍是一项未完成的技术。目前 R16 已经冻结，而 R17 将于 2021 年完成。它们都增添了必要的升级，目的是为了充分发挥 5G 的潜力。R16 将是 5G 超可靠低延迟 (5G URLLC) 和 IIoT 5G 实现标准化的关键一步，使具有极低延迟需求的服务(如机器人自动化、未授权频谱 5G 专网和 5G 定位)成为可能。

市场不会在一夜之间发生变化，因为终端和芯片组在标准化之后至少还需要 2 ～ 3 年时间才能达到显著的规模。5G for TSN 现在似乎被推到了 R17。在此之前，5G URLLC 将是一个很好的“一次性”技术，但无法为整个工厂赋能。

此 外，5G 可 以 支 持 eMBB、mMTC 和 URLLC，但这些无法同时进行。举例来说，并不是所有的 5G 频谱都同样适合交付延迟为 1 ms 的 URLLC，并且将需要大量的边缘计算来实现这一点。支持 5G URLLC 将影响 5G 的频谱效率，影响其它一些 5G 功能。例如一个 5G 小区支持的 5G URLLC 连接数将低于 100(而不是数以千计)。

(2) Wi-Fi 6

Wi-Fi 6 将在 IIoT 中发挥作用，华为企业部或思科等公司将支持这项技术。由于可靠性、覆盖和切换等问题，上一版 Wi-Fi 在工业领域举步维艰，但 Wi-Fi 6 在以下方面要优于上一版本 Wi-Fi 5 (802.11 ac)。

更高的速度 : 鉴于更高的数据编码效率，Wi-Fi 6 具有更高的吞吐量。预计 Wi-Fi 6 的最高速度约为 10 Gbit/s，几乎是 Wi-Fi 5 速度(3.5 Gbit/s)的 3 倍。改 进 的 多 用 户、 多 输 出 通 信 (MU MIMO): Wi-Fi 6 支持无线接入点同时与多个用户通信 ( 下行 )，并支持多个用户同时传输数据 ( 上行 )。提升能源效率 ：Wi-Fi 6 使用目标唤醒时间(TWT) 技术。它支持终端与路由器通信并统一调度无线终端休眠以及传输或接收数据的时间。在拥挤地区达到更好的性能 : Wi-Fi 6 使用正交频分多址 (OFDMA) 技术，能够同时处理多个联网终端，并有效利用可用频谱。增 强 的 安 全 性 : Wi-Fi 6 接 入 点 将 配 备 Wi-Fi 联盟最新发布的 WPA3 无线安全标准。

(3) OPC UA

OPC UA 是一个来自 OPC Foundation、独立于平台的标准，旨在促进开放连接，各种系统和终端可以通过各种类型的网络在客户端和服务器之间发送消息来进行通信。它基于分层架构，执行 TCP/IP 通信协议，并支持两个协议。这两个协议是二进制协议 : 一个是支持通过防火墙轻松启用的协议 , 另一个是使用标准 HTTP/HTTPS 端口的 Web 服务协议。

OPC UA 是 OPC Classic 协议的替代协议，后者最初基于分布式组件对象模型 (DCOM) 开发，因此仅限于 Windows。OPC 存在的其它问题包括安全性、费用、效率低、数据移动和维护困难。OPC UA 的不同之处在于，它是一种可在各种操作系统上使用的互操作技术，支持更多的终端启用 OPC UA。它提供了一种开放和可靠的机制，有助于企业系统与不同控件、监控终端和传感器(与真实世界的数据进行交互)之间的数据传输。

(4) TSN

TSN 是一组 IEEE 802 Ethernet 子标准，由 IEEE TSN 工作组定义，可实现确定性的实时通信。TSN 技术通过面向实时应用程序的时间调度来保证交付，并最大程度地减少抖动。

TSN 确保信息可以在固定、可预测的时间内从 A 点传输到 B 点。可预测性可以提高效率。

2.IIoT 环境中的应用程序和边缘计算

(1) 数字孪生

数字孪生是一种数字表示形式，它提供了终端或生态在整个生命周期中运作和生存的要素和动态。数字孪生将传感器数据与机器学习和软件分析结合起来，然后在此基础上创建空间图。这些空间图提供了一个数字仿真模型，并与它们的物理对应物一起实时更新。制造业中的机器、系统，甚至整个工厂都可以通过数字孪生进行建模。数字孪生不断从多个来源进行学习和更新，从而表现其近实时的状态、工作环境或位置。它还将过去机器运行的历史数据集成到数字模型中。数字孪生有助于以安全和经济的方式模拟机床功能，还有助于识别物理工具或基础设施出现问题的根本原因。如果物理机床出现故障，工程师可以评估数字孪生虚拟机的数字踪迹来进行诊断和预测。

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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