第二章工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程2.3工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與連接>>《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》目錄工業(yè)以太網(wǎng)02工業(yè)現(xiàn)場總線01工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)03《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)04工業(yè)現(xiàn)場總線工業(yè)現(xiàn)場總線是指伴隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)發(fā)展起來的、應(yīng)用在工廠自動化領(lǐng)域的一種業(yè)數(shù)據(jù)通信總線。它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題，現(xiàn)場總線企業(yè)連接如圖2.1所示?，F(xiàn)場總線具有使用簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視?，F(xiàn)場總線是由英文單詞“Fieldbus”翻譯過來的。眾所周知，bus的本義是公共汽車，而公共汽車是一種連接城市內(nèi)部各個站點(diǎn)以及城市與城市的專用交通工具，多在某個區(qū)域內(nèi)穿梭，屬于短途和中短途運(yùn)輸工具;而Field的本義是指領(lǐng)域、田野、場地。因此，F(xiàn)ieldbus可以理解成在某一區(qū)域運(yùn)行的一種交通工具，在工業(yè)領(lǐng)域中就被翻譯成了現(xiàn)場總線。工業(yè)現(xiàn)場總線圖2.1現(xiàn)場總線控制方式工業(yè)現(xiàn)場總線1.現(xiàn)場總線技術(shù)概述現(xiàn)場總線是20世紀(jì)80年代中后期隨著計(jì)算機(jī)、通信、控制和模塊化集成等技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的一門新興技術(shù)代表自動化領(lǐng)域發(fā)展的最新階段。關(guān)于現(xiàn)場總線的定義有多種。IEC對現(xiàn)場總線Fieldbus一詞的定義為現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備與控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的技術(shù)。這是由IEC/TC65負(fù)責(zé)測量和控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信部分國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的SC65/WG6定義的。圖2.2現(xiàn)場總線工業(yè)現(xiàn)場總線工業(yè)現(xiàn)場總線工業(yè)現(xiàn)場總線1.現(xiàn)場總線技術(shù)概述現(xiàn)場總線是電氣工程及其自動化領(lǐng)域發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。由于現(xiàn)場總線簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了許多標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商的高度重視。圖2.4現(xiàn)場總線工業(yè)現(xiàn)場總線1.現(xiàn)場總線技術(shù)概述現(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場級控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò)而且還是一種開放式、新型全分布式的控制系統(tǒng)。這項(xiàng)以智能傳感、控制、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)已受到世界范圍的關(guān)注而成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革，工廠設(shè)線場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2.4。圖2.4工廠設(shè)線場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)工業(yè)現(xiàn)場總線2.現(xiàn)場總線的本質(zhì)圖2.5現(xiàn)場總線（1）現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)用于過程以及制造自動化的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)。（2）現(xiàn)場設(shè)備互連現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表是指傳感器、變送器和執(zhí)行器等這些設(shè)備通過一對傳輸線互連傳輸線可以使用雙絞線、同軸電纜、光纖和電源線等并可根據(jù)需要因地制宜地選擇不同類型的傳輸介質(zhì)。工業(yè)現(xiàn)場總線2.現(xiàn)場總線的本質(zhì)圖2.6FCS（3）互操作性現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表種類繁多沒有任何一家制造商可以提供一個工廠所需的全部現(xiàn)場設(shè)備。所以，互相連接不同制造商的產(chǎn)品是不可避免的。用戶不希望為選用不同的產(chǎn)品而在硬件或軟件上花很大氣力而希望選用各制造商性能價格比最優(yōu)的產(chǎn)品，并將其集成在一起實(shí)現(xiàn)“即接即用”用戶希望對不同品牌的現(xiàn)場設(shè)備統(tǒng)一組態(tài)構(gòu)成所需要的控制回這些就是現(xiàn)場總線設(shè)備互操作性的含義。現(xiàn)場設(shè)備互連是基本的要求只有實(shí)現(xiàn)互操作性用戶才能自由地集成FCS。工業(yè)現(xiàn)場總線2.現(xiàn)場總線的本質(zhì)圖2.7FCS與DCS結(jié)構(gòu)比較（4）功能塊FCS廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站,把DCS控制站的功能塊分散地分配給現(xiàn)場儀表,從而構(gòu)成虛擬控制站。例如流，量變送器不僅具有流量信號變換、補(bǔ)償和累加輸入模塊，而且有PID控制和運(yùn)算功能塊。調(diào)節(jié)閥的基本功能是信號驅(qū)動和執(zhí)行，還內(nèi)含輸出特性補(bǔ)償模塊，也可以有PID控制和運(yùn)算模塊，甚至有閥門特性自檢驗(yàn)和自診斷功能。由于功能塊分散在多臺現(xiàn)場儀表中，并可統(tǒng)一組態(tài)供用戶靈活選用各種功能塊，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)徹底的分散控制。工業(yè)現(xiàn)場總線2.現(xiàn)場總線的本質(zhì)圖2.8安全柵（5）通信線供電通信線供電方式允許現(xiàn)場儀表直接從通信線上攝取能量對于要求本征安全的低功耗現(xiàn)場儀表可采用這種供電方式。眾所周知化工、煉油等企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場有可燃性物質(zhì)所有現(xiàn)場設(shè)備都必須嚴(yán)格遵循安全防爆標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場總線設(shè)備也不例外?，F(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)它既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。不同制造商的網(wǎng)絡(luò)互連十分簡便用戶不必在硬件或軟件上花太多氣力。通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場設(shè)備和功能塊統(tǒng)一組態(tài)把不同廠商的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體構(gòu)成統(tǒng)一的FCS。工業(yè)現(xiàn)場總線2.現(xiàn)場總線的本質(zhì)圖2.8中服云物聯(lián)網(wǎng)平臺（6）開放式互連網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，它既可與同層網(wǎng)絡(luò)互連也可與不同層網(wǎng)絡(luò)互連還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。不同制造商，的網(wǎng)絡(luò)互連十分簡便用戶不必在硬件或軟件上花太多氣力。通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場設(shè)備和功能塊統(tǒng)一組態(tài)把不同廠商的網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備融為一體構(gòu)成統(tǒng)一的FCS。工業(yè)現(xiàn)場總線3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)圖2.9水電站綜合控制系統(tǒng)（1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中分散在設(shè)備前端的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、控制、報警和計(jì)算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的控制器、計(jì)算單元等，也不再需要DCS系統(tǒng)的信號調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離技術(shù)等功能單元及其復(fù)雜接線，還可以用工控PC機(jī)作為操作站，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設(shè)備的減少，還可減少控制室的占地面積。工業(yè)現(xiàn)場總線3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)圖2.10工業(yè)現(xiàn)場總線方案—石化行業(yè)（2）節(jié)省安裝費(fèi)用現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，由于一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少。連線設(shè)計(jì)與接頭校對的工作量也大大減少。當(dāng)需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，無需增設(shè)新的電纜可，就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型試驗(yàn)工程的測算資料可節(jié)約安裝費(fèi)用60%以上。工業(yè)現(xiàn)場總線3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)圖2.11

PLC通過4G網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控（3）節(jié)約維護(hù)開銷由于現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通信將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)行和診斷維護(hù)信息，以便及時分析故障原因并快速排除縮短了維護(hù)停工時間，同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化、連線簡單而減少了維護(hù)工作量。工業(yè)現(xiàn)場總線3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)圖2.12工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（4）用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)，從而避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品被“框死”了設(shè)備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展使系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)完全掌握在用戶手中。工業(yè)現(xiàn)場總線3.現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)圖2.13工業(yè)鍋爐自動化控制系統(tǒng)（5）提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性由于現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準(zhǔn)確度減少了傳送誤差。同時，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。此外，由于設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和功能模塊化，因而還具有設(shè)計(jì)簡單、易于重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。目錄工業(yè)以太網(wǎng)02工業(yè)現(xiàn)場總線01工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)03《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)04工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀圖2.14工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)一般來說是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)，即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。目前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在以下幾個方面：工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀圖2.15基于Web的電廠監(jiān)控系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)圖工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不同于普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它必須滿足控制作用對實(shí)時性的要求，即信號傳輸要足夠的快和滿足信號的確定性。實(shí)時控制往往要求對某些變量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時刷新。由于Ethernet采用CSMA/CD碰撞檢測方式網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時，以太網(wǎng)技術(shù)難以滿足控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確定時通信的實(shí)時性要求，一直被視為非確定性的網(wǎng)絡(luò)。然而，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)的非確定性問題帶來了新的契機(jī)，使這一應(yīng)用成為可能。（1）通信確定性與實(shí)時性工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀圖2.16工業(yè)交換機(jī)（上）工業(yè)集線器（下）Ethernet進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的另一個主要問題是，它所用的接插件、集線器、交換機(jī)和電纜等均是為商用領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，而未針對較惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境來設(shè)計(jì)，如振動和沖擊、電磁干擾、高溫、低溫、灰塵和污染等，故商用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品不能應(yīng)用在有較高可靠性要求的惡劣工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中。此外，在實(shí)際應(yīng)用中主干網(wǎng)可采用光纖傳輸，現(xiàn)場設(shè)備的連接則可采用屏蔽雙絞線，對于重要的網(wǎng)段還可采用冗余網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以此提高網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和可靠性。

（2）穩(wěn)定性與可靠性工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀圖2.17ISO/OSI七層模型與TCP/IP模型為滿足工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應(yīng)用要求，必須在Ethernet+TCP/IP協(xié)議之上，建立完整的、有效的通信服務(wù)模型，制定有效的實(shí)時通信服務(wù)機(jī)制協(xié)調(diào)好工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)中實(shí)時和非實(shí)時信息的傳輸服務(wù)，形成為廣大工控生產(chǎn)廠商和用戶所接收的應(yīng)用層、用戶層協(xié)議，進(jìn)而形成開放的標(biāo)準(zhǔn)。（3）工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)1.工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀圖2.18Ethernet/IP為此，各現(xiàn)場總線組織紛紛將以太網(wǎng)引入其現(xiàn)場總線體系中的高速部分，利用以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)，以及原有的低速現(xiàn)場總線應(yīng)用層協(xié)議，從而構(gòu)成了所謂的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。從目前的趨勢看，以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域是必然的，但會同時存在幾個標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場總線目前處于相對穩(wěn)定時期，已有的現(xiàn)場總線仍將存在并非每種總線都將被工業(yè)以太網(wǎng)替代。伴隨著多種現(xiàn)場總線的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在近期內(nèi)也不會完全統(tǒng)一，會同時存在多個協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。（3）工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)2.工業(yè)以太網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)圖2.19IDA的協(xié)議棧工業(yè)以太網(wǎng)是按照工業(yè)控制的要求，發(fā)展適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層和用戶層協(xié)議使以太網(wǎng)和TCP/IP技術(shù)真正能應(yīng)用到控制層，延伸至現(xiàn)場層，而在信息層又盡可能采用IT行業(yè)一切有效而又最新的成果。因此，工業(yè)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)在工業(yè)中的應(yīng)用全然不是同一個概念。（1）IDA的通信結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議IDA（theInterfaceforDistributedAutomation）是一種完全建立在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上的工業(yè)以太網(wǎng)規(guī)范，將一種實(shí)時的基于web的分布自動化環(huán)境與集中的安全體系結(jié)構(gòu)加以結(jié)合，目標(biāo)是創(chuàng)立一個基于TCP/IP的分散自動化的解決方案。工業(yè)以太網(wǎng)2.工業(yè)以太網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)圖2.20EtherNet/IP通信協(xié)議模型（2）Ethernet/IP的通信結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議ODVA除了擁有DeviceNet和ControlNet還控制另一個總線EtherNet/IndustrialProtocolEtherNet/IP它將應(yīng)用層和用戶層的DeviceNet與ControlNet的目標(biāo)庫CIP（ControlandInformationProtocol）結(jié)合起來，CIP包含了所有經(jīng)典的PLC運(yùn)算，并與以太網(wǎng)物理介質(zhì)相集成。工業(yè)以太網(wǎng)2.工業(yè)以太網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)圖2.21PROFInetV2.0的實(shí)時數(shù)據(jù)優(yōu)化通信通道（3）PROFInet的通信結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議在PROFInet的第一次公布的版本中，提供了一種非確定性的控制層的結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)類似于PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。在PROFInetV1.0中大大地加強(qiáng)了商用以太網(wǎng)、TCP/IP與UDP/IP以及Microsoft的DCOM、OPC還有XML的作用。這樣，有些背離了傳統(tǒng)PROFIBUS的結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上很好地嵌入了Siemens近來所采取的基于組件自動化的策略。在2003年推出的新版本PROFInetV2.0中，將通過實(shí)時通道，旁路掉TCP/IP協(xié)議棧，加進(jìn)實(shí)時的功能。如圖2.30所示，它在數(shù)據(jù)鏈路層采用了旨在減小處理通信棧所需時間的一種傳輸協(xié)議從而極大地縮短了網(wǎng)絡(luò)的刷新時間，確保刷新時間在5~10ms。實(shí)時通道除了可進(jìn)行循環(huán)傳輸外還可完成非循環(huán)事件觸發(fā)、過程數(shù)據(jù)修改、操作指令下達(dá)等傳輸。同時還要加入網(wǎng)絡(luò)管理、web功能，以及直接集成I/O設(shè)備等。工業(yè)以太網(wǎng)2.工業(yè)以太網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)圖2.22HSE的通信棧（4）HSE的通信結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議HSE（High-SpeedEthernet）現(xiàn)場總線是一種基于高速以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案，它結(jié)合了商業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和基金會現(xiàn)場總線（FieldbusFoundation）的低速現(xiàn)場總線技術(shù)。HSE遵循標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)規(guī)范。HSE是FF總線技術(shù)的一個擴(kuò)展，它整合了低速H1現(xiàn)場總線和高速HSE網(wǎng)絡(luò)，以滿足更大數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。HSE作為FF總線控制系統(tǒng)控制級以上通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)，與H1現(xiàn)場總線整合構(gòu)成信息集成開放的體系結(jié)構(gòu)。HSE和H1使用同樣的用戶層，現(xiàn)場總線信息規(guī)范(FMS)在H1中定義了服務(wù)接口，現(xiàn)場設(shè)備訪問代理(FDA)為HSE提供接口。目錄工業(yè)以太網(wǎng)02工業(yè)現(xiàn)場總線01工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)03《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)04工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)1.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)概述工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.2310/100Mbps的SPE接口(上）PoDL示例（下）（1）單對以太網(wǎng)單對以太網(wǎng)（SPE）技術(shù)是一種在短距離內(nèi)以達(dá)到1Gb/s的數(shù)據(jù)速度進(jìn)行雙向通信的方法，同時在相同的緊湊接口中提供數(shù)據(jù)線（PoDL）供電。這種新的互聯(lián)技術(shù)是工廠、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）、機(jī)器人、建筑、農(nóng)業(yè)以及其他工業(yè)自動化應(yīng)用中的控制、數(shù)據(jù)采集和云連接的一個飛躍。SPE技術(shù)的主要驅(qū)動因素是滿足應(yīng)用程序?qū)Ω咝щp向通信的需求，這種雙向通信可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備到基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備到云的實(shí)時安全連接。因此，SPE帶來的這些優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了一個低姿態(tài)、經(jīng)濟(jì)高效、易于安裝的系統(tǒng)，并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)分析和更快的錯誤響應(yīng)。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（1）單對以太網(wǎng)工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（1）單對以太網(wǎng)當(dāng)前業(yè)界的單對雙絞線以太網(wǎng)技術(shù)，有三個方向，具備不同技術(shù)特性，分別支持十兆、百兆和千兆速率（見表2.1）。表2.1 單對雙絞線以太網(wǎng)性能對比工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.24使用場景（1）單對以太網(wǎng)新的汽車、運(yùn)輸、鐵路甚至航空航天系統(tǒng)都是SPE的潛在市場，傳統(tǒng)互連解決方案的尺寸、重量和可靠性與要求更小、更輕和更快通信鏈路的新應(yīng)用不一致。如樓宇自動化，許多小型分布式傳感器遍布大型復(fù)雜設(shè)施，SPE甚至可以通過無線解決方案很好地為這些應(yīng)用提供服務(wù)，使用場景如圖2.32。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.25POL:PassiveOpticalLAN無源全光局域網(wǎng)(2)工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)PONPON無源光纖網(wǎng)絡(luò)利用光纖技術(shù)將數(shù)據(jù)從單一來源傳輸?shù)蕉鄠€端點(diǎn)。“無源”是指使用連接到無電源分路器的光纖電纜，進(jìn)而將數(shù)據(jù)從服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉鄠€客戶，它是一種典型的無源光纖網(wǎng)絡(luò)，是指(光配線網(wǎng)中)不含有任何電子器件及電子電源。普遍大家認(rèn)為無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是接入網(wǎng)未來發(fā)展的方向。一方面是由于它提供的帶寬可以滿足現(xiàn)在和未來各種寬帶業(yè)務(wù)的需要，所以在解決寬帶接入問題上被普遍看好；另一方面，無論在設(shè)備成本還是運(yùn)維管理開銷方面，其費(fèi)用都相對較低。綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析表明，PON是實(shí)現(xiàn)FTTB/FTTH的主要技術(shù)。同時，一個無源光網(wǎng)絡(luò)包括一個安裝于中心控制站的光線路終端(OLT)，以及一批配套的安裝于用戶場所的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONUs)。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議表2.2EPON和GPON對比(2)工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)PON目前工業(yè)PON技術(shù)，主流有EPON技術(shù)和GPON技術(shù)，分別由IEEE和ITU制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。EPON和GPON的主要對比可參見表2.2。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.26工業(yè)PON原理如圖(2)工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)PONEPON和GPON的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)均為物理點(diǎn)對多點(diǎn)，均采用TDM（時分復(fù)用）方式實(shí)現(xiàn)邏輯上的點(diǎn)對點(diǎn)連接，其原理如圖2.26所示：工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(2)工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)PON工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(2)工業(yè)無源光網(wǎng)絡(luò)PON工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.27TSN在七層架構(gòu)中的位置(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSNTSN(TimeSensitiveNetworking，時間敏感網(wǎng)絡(luò))指的是在IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)框架下，基于特定應(yīng)用需求制定的一組“子標(biāo)準(zhǔn)”，旨在為以太網(wǎng)協(xié)議建立“通用”的時間敏感機(jī)制，以確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間確定性。其架構(gòu)如圖2.34：工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.28TSN(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN時間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-SensitiveNetwork,簡稱TSN）是面向工業(yè)智能化生產(chǎn)的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境提供了一種即支持高速率、大帶寬的數(shù)據(jù)采集，又兼顧高實(shí)時控制信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。在傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，大量工業(yè)應(yīng)用（例如機(jī)器控制、流程控制、機(jī)器人控制等）對實(shí)時通信有著迫切需求，以保證高效和安全地生產(chǎn)流程。當(dāng)前滿足該要求的通常做法是，修改工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)協(xié)議或者在關(guān)鍵生產(chǎn)流程部署獨(dú)立的專用以太網(wǎng)絡(luò)。然而，這類方式的互通性、擴(kuò)展性和兼容性不夠的問題，在從傳統(tǒng)工廠控制網(wǎng)絡(luò)，升級到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的過程中日益明顯。時間敏感網(wǎng)絡(luò)為解決這個難題提供了一個有效的解決方案。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.29TSN的時鐘同步協(xié)議(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN

TSN是一種具有有界傳輸時延、低傳輸抖動和極低數(shù)據(jù)丟失率的高質(zhì)量實(shí)時傳輸網(wǎng)絡(luò)。它基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，憑借時間同步、數(shù)據(jù)調(diào)度、負(fù)載整形等多種優(yōu)化機(jī)制，來保證對時間敏感數(shù)據(jù)的實(shí)時、高效、穩(wěn)定、安全傳輸。簡要地說，TSN通過一個全局時鐘和一個連接各網(wǎng)絡(luò)組件的傳輸調(diào)度器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的確定性實(shí)時通信。調(diào)度器依據(jù)相應(yīng)調(diào)度策略，控制時間敏感數(shù)據(jù)流的實(shí)際傳輸時間和傳輸路徑，以避免鏈路爭搶所導(dǎo)致的傳輸性能下降和不可預(yù)測性，從而保證時間敏感應(yīng)用的點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)時通信。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖2.30IEEE802.1(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN當(dāng)前，IEEE802.1正在推進(jìn)TSN系列標(biāo)準(zhǔn)的制定，核心內(nèi)容涵蓋時間同步、數(shù)據(jù)幀控制、數(shù)據(jù)流調(diào)度、傳輸可靠性保障等多個協(xié)議。我國也在同步推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)TSN系列標(biāo)準(zhǔn)的研制。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議表2.3 傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的比較(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN—技術(shù)優(yōu)勢--互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)具有開放性好、互操作性好的技術(shù)優(yōu)勢，但常規(guī)性的調(diào)度方式導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能往往能不能滿足工業(yè)業(yè)務(wù)的承載要求，存在確定性方面的問題；而工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通常通過對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行專門定制化開發(fā)來解決確定性問題，但協(xié)議之間通常彼此封閉，且往往需要專用硬件的支持，造成了不同協(xié)議無法互通、只能專網(wǎng)專用、可擴(kuò)展性差、成本高等問題，增加了網(wǎng)絡(luò)部署的復(fù)雜性。傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的比較如表2.3所示：

項(xiàng)目傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場所應(yīng)用場所工業(yè)場合、工況惡劣、抗干擾性要求較高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持線形、環(huán)形.星形等結(jié)構(gòu)支持線形、環(huán)形、星形等結(jié)構(gòu)，并便于各種結(jié)構(gòu)的組合和轉(zhuǎn)換，簡單的安裝，最大的靈活性和模塊性，高擴(kuò)展能力可用性一般的實(shí)用性需求，允許網(wǎng)絡(luò)故障；時間以秒或分鐘計(jì)極高的實(shí)用性需求，允許網(wǎng)絡(luò)故障網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與維護(hù)必須有專人使用工具完成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控成為工廠監(jiān)控的一部分，網(wǎng)絡(luò)模塊可以被HMI軟件如WINCC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，故障模塊容易更換工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖31 TSN標(biāo)準(zhǔn)(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN—技術(shù)優(yōu)勢--互聯(lián)互通時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)遵循標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議體系，天然具有更好的互聯(lián)互通優(yōu)勢，可以在提供確定性時延、帶寬保證等能力的同時，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的、開放的二層轉(zhuǎn)發(fā)，提升了互操作性，同時降低了成本?？梢哉舷嗷ジ綦x的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為原有的分層的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向融合的扁平化的架構(gòu)演進(jìn)提供了技術(shù)支撐。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖31 TSN標(biāo)準(zhǔn)(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN—技術(shù)優(yōu)勢--全業(yè)務(wù)高質(zhì)量承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，工業(yè)數(shù)據(jù)作為核心要素的流傳范圍不再局限于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，需要進(jìn)一步向工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)傳遞，此外工業(yè)數(shù)據(jù)的類型也呈現(xiàn)多樣化趨勢，逐步演變?yōu)榘ㄒ曨l數(shù)據(jù)、海量運(yùn)維數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程控制信號在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)類型。需要網(wǎng)絡(luò)支持不同類型的業(yè)務(wù)流在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)混合承載。時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)體系中提出了包括時間片調(diào)度、搶占、流監(jiān)控及過濾等一系列流量調(diào)度特性，支撐二層網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)面不同等級的業(yè)務(wù)流提供差異化承載服務(wù)，進(jìn)而使能各類工業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在工業(yè)設(shè)備到工業(yè)云之間的傳輸和流轉(zhuǎn)的能力。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖33 TSN與SDN(3)時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN—技術(shù)優(yōu)勢--智慧運(yùn)維時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)的互操作架構(gòu)遵循SDN體系架構(gòu)，可以基于SDN架構(gòu)實(shí)現(xiàn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的靈活配置、監(jiān)控、管理及按需調(diào)優(yōu)，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)智慧運(yùn)維的目標(biāo)。TSN系列標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)定義或正在定義改進(jìn)的控制面相關(guān)的協(xié)議，將會大大增強(qiáng)二層網(wǎng)絡(luò)的配置與管理的能力，為整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的靈活性配置提供了支撐。TSN的應(yīng)用前景非常廣闊，在汽車領(lǐng)域、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制應(yīng)用廣泛。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(4)確定性網(wǎng)絡(luò)DetNet確定性網(wǎng)絡(luò)（DeterministicNetworking，簡稱DetNet）是IETF正在制定中的網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)，其通過提供有確定范圍的時延、丟包和時延抖動參數(shù)的數(shù)據(jù)路徑，為應(yīng)用提供一個可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。DetNet主要采用了資源預(yù)留、確定路徑、無縫冗余三大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)向用戶提供擁塞控制、確定路徑、確定性的延遲和抖動、多路徑傳輸、分組編碼保護(hù)等主要服務(wù)。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖34數(shù)據(jù)包復(fù)制和消除（上）確定性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包延遲計(jì)算模型（下）(4)確定性網(wǎng)絡(luò)DetNetDetNet網(wǎng)絡(luò)為DetNet流在路由路徑的每個節(jié)點(diǎn)上預(yù)留足夠的緩存和帶寬資源，保證DetNet流不會因?yàn)榫彺娌粔蚨霈F(xiàn)丟包。DetNet對DetNet流的傳輸路徑計(jì)算采用相對固定的路由路徑技術(shù)，它一方面為資源預(yù)留技術(shù)提供了基礎(chǔ)的保障，同時路徑的固定也為延遲的精確計(jì)算提供了可能，是保證確定性延遲和抖動的基礎(chǔ)。同時，DetNet通過無縫冗余技術(shù)，即多路徑傳輸?shù)姆绞?，保證在工作路徑發(fā)生故障時，依然有備份的數(shù)據(jù)流通過其他路徑正確、實(shí)時地傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖35 TSN與SDN(4)確定性網(wǎng)絡(luò)DetNet確定性網(wǎng)絡(luò)由確定性網(wǎng)絡(luò)使能的終端和節(jié)點(diǎn)組成。所有啟用確定性網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)都連接到子網(wǎng)，其中點(diǎn)對點(diǎn)鏈接也被認(rèn)為是簡單的子網(wǎng)。這些子網(wǎng)提供確定性網(wǎng)絡(luò)兼容服務(wù)，以支持確定性業(yè)務(wù)流。子網(wǎng)的例子包括IEEE802.1時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）和光傳送網(wǎng)（OTN）。多層確定性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是可能的，例如將其中一個確定性網(wǎng)絡(luò)作為子網(wǎng)為更高層的確定性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供服務(wù)。一個簡單的確定性網(wǎng)絡(luò)概念如圖2.36所示：工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖36確定性網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)(4)確定性網(wǎng)絡(luò)DetNet此外，DetNet系列技術(shù)還包括排隊(duì)整形技術(shù)和流標(biāo)識技術(shù)。排隊(duì)整形技術(shù)用于解決排隊(duì)帶來的時延問題，通過排隊(duì)和傳輸選擇算法，由中央控制器計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)的時延，并計(jì)算它們對每個新增DetNet流提供的緩存容量，從而更好的調(diào)度和控制節(jié)點(diǎn)和終端系統(tǒng)。流標(biāo)識技術(shù)用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中的確定性流和非確定性流，以及帶有不同QoS標(biāo)準(zhǔn)的確定性流。工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)有限網(wǎng)絡(luò)協(xié)議圖37L2/L3混合參考網(wǎng)絡(luò)(4)確定性網(wǎng)絡(luò)DetNet—優(yōu)勢DetNet技術(shù)的優(yōu)勢在于其在網(wǎng)絡(luò)的L3層來保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的確定性傳送。DetNet重點(diǎn)針對多子網(wǎng)的L3實(shí)時互聯(lián)。它在TSN現(xiàn)有機(jī)制，如資源預(yù)留、冗余路徑、隊(duì)列整形等基礎(chǔ)上，針對L3設(shè)備如路由器、防火墻、服務(wù)器等進(jìn)行接口調(diào)度融合或機(jī)制與算法的L3上移，以保障嚴(yán)格的跨域子網(wǎng)之間的確定性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著智能工廠的發(fā)展，遠(yuǎn)程控制的需求將逐漸顯現(xiàn)，而目前的工作控制網(wǎng)絡(luò)主要局限在局域網(wǎng)的范圍，不能滿足跨局域網(wǎng)的確定性業(yè)務(wù)傳輸需求，而DetNet則可以很好地解決跨域的問題。目前，DetNet技術(shù)主要應(yīng)用到交通、工業(yè)、電信等領(lǐng)域。目錄工業(yè)以太網(wǎng)02工業(yè)現(xiàn)場總線01工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)03《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)》/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列課程工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)04工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)1.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)概述未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，為滿足工廠要素全面互聯(lián)，生產(chǎn)靈活調(diào)配的需求，以及一些新的無人操作的訴求（如遠(yuǎn)程巡檢等），對于無線網(wǎng)絡(luò)有更迫切的需求。工廠內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)，將更多采用創(chuàng)新技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域逐步滲透，呈現(xiàn)從信息采集到生產(chǎn)控制，從少量部署到廣泛應(yīng)用的發(fā)展趨勢。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（1）近距離非蜂窩通信—WiFi--AC+FITAP集中式部署AC統(tǒng)一給FITAP批量下發(fā)配置，因此不需要對AP逐個進(jìn)行配置，大大降低了WLAN的管控和維護(hù)成本。同時，因?yàn)橛脩舻慕尤胝J(rèn)證可以由AC統(tǒng)一管理，所以用戶可以在AP間實(shí)現(xiàn)無線漫游。對于小范圍Wi-Fi覆蓋的場景，本身所需AP數(shù)量較少，如果額外部署一臺AC的話，會導(dǎo)致整體無線網(wǎng)絡(luò)成本較高。這種場景下，如果沒有用戶無線漫游的需求，建議部署FATAP；如果希望同時滿足用戶無線漫游的需求，建議部署云AP。圖38AC+FITAP集中式部署工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（1）近距離非蜂窩通信—ZigBee圖39ZigBee組網(wǎng)方式組網(wǎng)方式：在一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中有一個FFD充當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器(coordinator)。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)維護(hù)整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)信息，同時還可以與其他ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器交換數(shù)據(jù)。通過各網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的相互通信，可以得到覆蓋更大范圍、超過65000個結(jié)點(diǎn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)，WiFi，ZigBee三者比較藍(lán)牙技術(shù)WiFiZigBee傳輸范圍10米左右20-200米2-20米優(yōu)勢組網(wǎng)簡單移動性強(qiáng)低功耗和自組網(wǎng)端口接入數(shù)量每個網(wǎng)絡(luò)端口可以最多接入6.5萬多個端口10個端口10個端口適應(yīng)領(lǐng)域可穿戴，智能家具領(lǐng)域在辦公室及家庭的環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制缺點(diǎn)抗干擾能力不強(qiáng)，穩(wěn)定性差容易受到外界的干擾網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）遠(yuǎn)距離無線通訊—GPRS圖40GPRS系統(tǒng)原理GPRS(GeneralPacketRadioService)是通用分組無線服務(wù)技術(shù)的簡稱，是GSM手機(jī)用戶可以使用的移動數(shù)據(jù)服務(wù)，屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。GPRS以分組方式傳輸，因此利用者負(fù)擔(dān)的費(fèi)用以該傳輸數(shù)據(jù)為單位計(jì)算，并不使用該信道整體，理論上是廉價的。GPRS的傳輸速率提高到56kbps或114Kbps。GSM系統(tǒng)只能交換電路域的數(shù)據(jù)，最高傳輸率為9.6kbit/s，難以滿足數(shù)據(jù)服務(wù)的需要，為此，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(ETSI)發(fā)布了GPRS(通用分組無線電服務(wù))。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）遠(yuǎn)距離無線通訊—GPRS圖41 GPRS通訊過程分組交換技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的重要數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)從以往的語音服務(wù)到新興數(shù)據(jù)服務(wù)的支持，GPRS在原來的GSM網(wǎng)絡(luò)上重疊支持高速分組數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，向用戶提供WAP閱覽(互聯(lián)網(wǎng)頁面閱覽)、E-mail等功能，GPRS是介于2G和3G之間的技術(shù)，也稱為2.5G。后面有EDGE，叫2.75G。這些為實(shí)現(xiàn)從GSM到3G的平穩(wěn)過渡奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用中，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域還是有不少關(guān)于GPRS的應(yīng)用，典型因應(yīng)用如圖2.38。之所以用途較廣，一方面是GPRS成本低，一方面是GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時間長，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，技術(shù)成熟；這也是移動遲遲沒宣布關(guān)閉GSM網(wǎng)絡(luò)的原因。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）遠(yuǎn)距離無線通訊—Lora工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)2.工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）遠(yuǎn)距離無線通訊—LoraLoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖2.42：EndNodes：終端節(jié)點(diǎn)，一般基于SX127x、SX126x開發(fā)，終端設(shè)備根據(jù)下行窗口打開的時間分為為A