采用全光纤工业传输控制网络的技术难点
采用全光纤工业传输控制网络解决方案的技术难点是多方面的。
首先,单纯沿用传统的无源光网PON不能解决问题。由于当年无源光网PON设计初衷是简化拓扑结构,减少交换机投入,不是为了实时应用,所以需要有分开的控制局域网(CAN总线)来发送信息。由此,便造成延时和可靠性等问题,使得网络庞大成本高。也就是说,传输用的PON在连接光纤控制网时需要做大量的革新。
其次,新的体系遇到重新树立工业标准问题。2012年以来推广的TSN(Time Sensitive Network-时间敏感网络是以太网的一个分支。TSN本质上是一个以太网扩展集。期望成为以以太网为基础的新一代网络标准,必须具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。但是,TSN依然是铜缆布线,目前最高带宽仅达到1Gbps。
以太网的铜缆解决方案将很快趋向瓶颈。商业版本的10G以太网使用4对双绞线,汽车版本的10G需要使用单对电线以减少布线的复杂性。 10GBase-T1规范于去年才开始,并且还将在数年内最终确定,其技术难题尚待克服。新的方案必须具备成为下一代的中国自主工业控制网络标准的潜力。
第三,全套协议要重新制订。传统的PON网络中,光网络单元(ONU)不能发送数据到另一个ONU。 当传感器传送数据去AI处理器时,解决办法是通过边缘路由器(专用计算机)或者智能机交换机来路由和改变地址,数据才能够传递到另一个目的地ONU。 这又增加了网络的复杂性和成本, 降低了效率和性能。新系统里要求每个节点能发送信息到另一节点,这正是支持工业互联网的关键要求。
第四,新系统的设备模块需要采用先进制程半导体技术重新设计。光纤传输控制设备不能延用传统光通信线路中的(ONU)模块, 因为节点增加了控制和协议功能,不同于单纯传输数据。全系统设备模块包括核心层、区域层、节点级别的连接和控制模块,有待用高端技术设计生产出系统芯片(SoC)和相应的开发工具套件(SDK)。
新方案开拓者不仅要提出思路和总体系统框架结构,更要设计提供相应解决方案的产品。用光纤取代铜缆的变革,不是想不到,就怕做不到。除了有创新的魄力,更要有落地的实力。它将通信网络技术、自动控制技术、 计算机硬软件技术和半导体纳米级芯片设计生产等领域的先进技术进行高度融合,方能形成一个多维度协调动态系统来实现目标。
采用全光纤工业传输控制网络的技术难点
采用全光纤工业传输控制网络解决方案的技术难点是多方面的。
首先,单纯沿用传统的无源光网PON不能解决问题。由于当年无源光网PON设计初衷是简化拓扑结构,减少交换机投入,不是为了实时应用,所以需要有分开的控制局域网(CAN总线)来发送信息。由此,便造成延时和可靠性等问题,使得网络庞大成本高。也就是说,传输用的PON在连接光纤控制网时需要做大量的革新。
其次,新的体系遇到重新树立工业标准问题。2012年以来推广的TSN(Time Sensitive Network-时间敏感网络是以太网的一个分支。TSN本质上是一个以太网扩展集。期望成为以以太网为基础的新一代网络标准,必须具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。但是,TSN依然是铜缆布线,目前最高带宽仅达到1Gbps。
以太网的铜缆解决方案将很快趋向瓶颈。商业版本的10G以太网使用4对双绞线,汽车版本的10G需要使用单对电线以减少布线的复杂性。 10GBase-T1规范于去年才开始,并且还将在数年内最终确定,其技术难题尚待克服。新的方案必须具备成为下一代的中国自主工业控制网络标准的潜力。
第三,全套协议要重新制订。传统的PON网络中,光网络单元(ONU)不能发送数据到另一个ONU。 当传感器传送数据去AI处理器时,解决办法是通过边缘路由器(专用计算机)或者智能机交换机来路由和改变地址,数据才能够传递到另一个目的地ONU。 这又增加了网络的复杂性和成本, 降低了效率和性能。新系统里要求每个节点能发送信息到另一节点,这正是支持工业互联网的关键要求。
第四,新系统的设备模块需要采用先进制程半导体技术重新设计。光纤传输控制设备不能延用传统光通信线路中的(ONU)模块, 因为节点增加了控制和协议功能,不同于单纯传输数据。全系统设备模块包括核心层、区域层、节点级别的连接和控制模块,有待用高端技术设计生产出系统芯片(SoC)和相应的开发工具套件(SDK)。
新方案开拓者不仅要提出思路和总体系统框架结构,更要设计提供相应解决方案的产品。用光纤取代铜缆的变革,不是想不到,就怕做不到。除了有创新的魄力,更要有落地的实力。它将通信网络技术、自动控制技术、 计算机硬软件技术和半导体纳米级芯片设计生产等领域的先进技术进行高度融合,方能形成一个多维度协调动态系统来实现目标。
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