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“新基建”背景下基于视联网技术建设工业互联网的战略考量(二)


2 基于视联网技术(V2V)建设的工业互联网的组网方式、系统构架及组成


据不完全统计,国际工业互联网平台的连接设备数量已达1000万台,其中我国主要工业互联网平台的平均设备连接数正迈向百万级,正处于快速增长期。工业互联网发展的最终形态,将是全面互联,在发展的过程中,会有信息的大规模接入、高并发承载、跨域通信、跨系统兼容、网络安全等各方面的需求满足和能力支持。

视联网技术基于自主可控的V2V通信协议,采用国密算法和可信机制对协议加密加固,能实现安全可靠的通信。以视联网 V2V安全协议构建的“V2V工业互联网”,具备全网互联互通、实时、安全的特征,是工业互联网理想的网络基础设施。各类工业互联网应用无需修改软件,即可直接移植到“V2V工业互联网”上。

2.1 基于视联网技术(V2V)的工业互联网组网架构

V2V工业互联网链路使用视联接入路由器、交换设备接入,A单位、B单位以及国家IP工业互联网平台的各信息化系统通过视联接入路由器将TCP/IP协议转换成基于视联网技术建设工业互联网的V2V协议,实现V2V工业互联网与不同网络平台之间工业数据互通,可以在V2V工业互联网覆盖和延伸的范围随时随地互通访问,提供比传统IP协议网络更高品质的工业数据通道。

B单位和C单位在不改变现有局域网建设的情况下,使用户前端网络设备(简称 VHub)在 IP网络环境内建立VXLAN传输隧道,访问视联网内资源享受视联网服务。在IP网络环境下,视联网终端与VHub分支设备连接,通过VXLAN技术连接至交换机,至汇聚设备进入V2V工业互联网,即可体验视联网业务。

采用V2V工业互联网协议技术,实现工业数据传输中的协议隔离,解决不同单位、不同工业数据中心节点互通后的安全问题,完成各单位视频、办公、工业数据库等系统的信息共享, 满足跨地区、跨部门的可视化、智能化、扁平化的综合信息应用需要,为各级单位的应用访问提供安全稳定的链路通道。

通过V2V工业互联网部署接入,构建国家工业互联网体系相关单位的多级网络互连,赋能IP工业互联网超高清智能化生产视频应用、网络化协同、大数据分析、工作监管等视频以及大规模、跨域、跨系统、跨设备的工业数据互通共享需求,解决现有传统工业信息化场景中存在的信息通讯繁琐不灵活、网络品质差和信息无安全传输环境、跨域大规模组网传输无法实现等问题。

同时,V2V工业互联网依托于自主创新的V2V协议结合国密算法加密,采用可信计算、边界防护等安全防护技术,具备结构性安全特征。网络建设符合密评GM/T0054及等保2.0相关标准要求,能够保障网络业务建立和传输过程中的高效稳定、全程可控和高度安全。满足工业信息化高可靠、高智能、高性能、高安全性和自主可靠的信息化应用要求,支撑覆盖全国IP工业互联网自主可控承载网络建设,助力国家信息安全建设。V2V工业互联网传输拓扑图如图1所示。

图1 V2V工业互联网传输拓扑

2.2 基于视联网技术(V2V)的工业互联网系统架构

系统架构上,V2V工业互联网系统是一个接入网为树状网、核心网为多路径网状架构的通信系统,全网采用基于802.3以太网标准的V2V协议进行通信,实现跨区域大规模视频通信业务;V2V工业互联网系统还具备分层自治、多层级联、设备和链路热备、节点即服务等特性。

V2V工业互联网系统架构图如图2所示。

图2 V2V工业互联网系统架构

2.3 基于视联网技术(V2V)的工业互联网系统组成

V2V工业互联网系统是基于运营商网络、采用视联网技术和产品搭建的超大型视频通信系统。该系统主要由视联网交换服务器、视联网应用服务器、视联网终端设备和标准以太网交换系统等部分构成。其中,视联网交换服务器用于构建运营级实时交换网络,提供双向、实时、安全、高品质、大规模的高清视频全交换服务业务;视联网应用服务器中的视联网融合服务器支持视联网系统与第三方平台协议对接,以视联网技术为核心实现异构系统互联互通的融合应用;视联网应用服务器中的调度服务器由不同调度业务的系统平台组成,这些系统平台面向用户需求统一提供服务;视联网应用服务器中的网管服务器用于支撑视联网系统的运行,是保障网络运维的重要工具;视联网终端设备是视联网用户侧设备,提供视频、语音等综合业务的通信服务;标准以太网交换系统主要实现视联网系统各层局域网内的工业数据包的转发。

V2V工业互联网通过“视联接入路由器”实现对IP应用终端的服务接入,通过“视联汇聚路由器”实现对IP应用终端网络访问路由服务。通过视联接入路由器可以在视联网覆盖和延伸的范围实现随时随地的上网需求,提供比传统网络更高品质的工业数据通道。

同时支持海量工业数据的实时采集,自由流转,精准分析,从而支撑业务的科学决策,实现V2V工业互联网对原材料体系、生产加工体系、供应链体系、金融体系提供广覆盖、高可靠网络基础。

3 基于视联网技术(V2V)建设工业互联网的战略价值

基于视联网技术建设的工业互联网是“新基建”落地的重要实践,能够更好融合“新基建” 领域各项成果,有效推动 5G、数据中心、人工智能等其他新型数字化基础设施的建设,促进“新基建”领域不同信息系统共享,汇聚整合各类系统资源,大幅提升“新基建”整体建设成效。

3.1 保障网络安全,大幅降低国家网络安全风险

依托自主创新安全协议,凭借视联网技术的“网络抗毁、数据防篡改、控制权可控、信息不泄露”特性,能够构建一个涵盖设备安全、网络安全、控制安全、应用安全和数据安全的全方位安全保障体系,实现对工业生产系统的全方位保护。基于视联网技术建设的工业互联网,可摆脱IP通信技术、Windows 操作系统、英特尔CPU等国外技术,实现硬件与技术的自主可控。一方面,可以帮助本土企业、有关部门建立起自身的安全屏障;另一方面,可使我国信息技术的发展更加平稳、健康。

3.2 灵活扩展应用,极大提升工业互联网生态活力

基于视联网技术的工业互联网能够在实时传输信息和保证高质量服务的前提下,兼容众多联网协议标准,在兼顾工业网络独立性、封闭性特点的情况下,实现工业网络内部端到端的工业设备和数据互联互通,实现视联网终端、PC终端、监控终端、移动端等多种终端的无缝接入,进而支持各类工业互联网应用的灵活扩展和融合,提高资源的利用率,避免重复建设造成的资源浪费,满足工业网络与日俱增的开放需求,形成工业互联网生态圈建设的良性循环。

3.3 加强协同生产,显著增强资源统筹调配能力

基于视联网技术建设的工业互联网能够实时汇聚、连接各类生产资源,促进各类生产资源的统筹调配,在实现研发、生产、运维等各类工业资源弹性互补和高效配置的同时,保障生产单元的独立性,任何局部的生产单元和环节出现故障均不会影响整体运行,避免生产制造活动产生系统性风险。超大型安全视频融合通信网络还可解决5G固网传输瓶颈,快速实现全国工业互联网平台、工业企业、工业设备互联,在提升整体安全的基础上显著增强资源统筹调配能力。

4 结 语

在未来一段时期,数字经济将成为拉动经济增长的一个重要引擎,各行业、各领域数字化转型步伐也将大大加快,而“新基建”作为数字经济发展基础保障的作用也将与日俱增。在“新基建”领域,工业互联网发挥着重要的基础作用,工业互联网具备融合“新基建”领域各项成果的特性,对“新基建”的落地乃至于数字经济的发展有着不言而喻的重要性,而在工业互联网发展到达瓶颈之时,探索全新的机制来有效替代传统机制是解决工业互联网发展难题的必然选择。


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