工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，其技術體系龐大而復雜。在這一體系中，網絡技術作為連接物理世界與數字世界的核心紐帶，是實現數據采集、傳輸、協同與控制的基礎。本文旨在探討工業互聯網技術體系框架下，網絡技術的研究現狀、關鍵挑戰及其應用價值。

一、工業互聯網網絡技術的核心定位與體系架構

在工業互聯網技術體系中，網絡技術并非孤立存在，而是與平臺技術、安全技術、數據技術等緊密耦合。其核心目標是構建一個低時延、高可靠、廣覆蓋、可靈活配置的網絡環境，以滿足工業生產中設備互聯、系統互通、數據互操作的需求。典型的工業互聯網網絡體系通常采用分層架構：

1. 現場層網絡：負責連接生產現場的傳感器、執行器、控制器（如PLC）等設備。這一層對網絡的實時性和確定性要求極高，主要技術包括工業以太網（如EtherCAT、PROFINET）、時間敏感網絡（TSN）、以及面向特定場景的工業無線網絡（如WIA-PA/FA、WirelessHART）。
2. 邊緣/工廠層網絡：負責匯聚現場層數據，連接車間內的生產單元、控制系統（如SCADA、MES）和邊緣計算節點。這一層強調網絡的帶寬、可靠性和一定的靈活性，常采用增強型以太網、工業PON、5G局域網（5G LAN）等技術。
3. 企業/云層網絡：實現工廠內部網絡與外部互聯網、公有云/私有云平臺的連接，支持企業資源規劃（ERP）、供應鏈管理（SCM）以及大數據分析等應用。這一層主要依托于傳統的企業IP網絡和互聯網技術，并融合軟件定義廣域網（SD-WAN）、IPv6等技術以提升靈活性和可管理性。

二、關鍵技術研究熱點與方向

當前，工業互聯網網絡技術的研究聚焦于解決傳統工業網絡封閉、異構、僵化與新興IT網絡開放、統一、靈活之間的矛盾。主要研究方向包括：

1. 確定性網絡技術：以時間敏感網絡（TSN）為代表，旨在為以太網提供確定性的低時延和數據傳輸保障，是統一“OT”（運營技術）與“IT”（信息技術）網絡的關鍵。研究重點在于TSN的調度算法、與OPC UA等工業協議的協同、以及其在復雜工業場景下的部署實踐。
2. 5G與工業融合：5G的uRLLC（超可靠低時延通信）、mMTC（海量機器類通信）特性使其成為工業無線網絡的重要選項。研究熱點包括5G與TSN的融合、5G專網在工廠內的部署架構、網絡切片技術如何滿足不同工業應用的服務質量（QoS）要求，以及5G在運動控制、AGV調度、AR遠程輔助等場景的驗證。
3. 軟件定義網絡（SDN）與網絡虛擬化：通過將網絡的控制平面與數據平面分離，SDN為工業網絡帶來了前所未有的靈活性和可編程能力。研究重點是如何將SDN理念應用于工業環境，實現對異構網絡的統一管控、按需提供網絡資源、以及快速響應生產流程的變化。
4. 標識解析技術：作為工業互聯網的“神經中樞”，標識解析體系（如Handle、OID、Ecode）為每一個物理或數字對象賦予全球唯一的“身份證”，是實現跨企業、跨行業數據流轉和資源尋址的基礎。研究涉及標識編碼、解析節點架構、數據共享協議與安全機制。
5. 網絡安全技術：工業互聯網打破了傳統工業系統的物理隔離，安全風險陡增。網絡層面的安全研究包括工業協議深度解析與安全加固、網絡入侵檢測與態勢感知、安全隔離與訪問控制、以及從設備到云端的端到端安全傳輸。

三、面臨的主要挑戰

盡管技術發展迅速，工業互聯網網絡技術的落地仍面臨諸多挑戰：

• 標準碎片化與互操作性：眾多工業總線、以太網變種和無線標準并存，導致設備互聯互通成本高昂，亟需推動TSN、OPC UA over TSN、5G等統一標準的成熟與采納。
• 實時性與可靠性的極致要求：某些工業場景（如閉環控制）要求毫秒級甚至微秒級的時延和99.9999%以上的可靠性，這對網絡技術的設計與部署提出了嚴苛考驗。
• IT與OT的融合困境：兩者在技術棧、管理文化、生命周期和安全優先級上存在顯著差異，實現平滑融合需要技術與組織管理的雙重變革。
• 安全與開放的平衡：在引入開放IP技術提升靈活性的如何保障工業控制系統的安全性，防止網絡攻擊造成物理損失，是核心議題。
• 成本與投資回報：升級或新建工業網絡基礎設施投入巨大，中小企業面臨較高的門檻，需要清晰的商業應用模式來證明投資價值。

四、應用分析與前景展望

網絡技術的進步正驅動工業互聯網在多個領域深化應用：

• 柔性生產與智能工廠：基于TSN和5G的可重構網絡，支持生產線快速調整，實現多品種、小批量的個性化定制生產。
• 預測性維護：通過廣泛部署的工業網絡，實時采集設備振動、溫度等數據，上傳至平臺進行分析，提前預警故障，減少非計劃停機。
• 遠程監控與運維：利用安全的廣域網絡，工程師可對遠在千里之外的設備或生產線進行狀態監控、故障診斷甚至遠程操控，極大提升服務效率。
• 供應鏈協同：借助標識解析體系，實現原材料、零部件、產品在供應鏈全鏈條的精準追溯與信息共享，提升供應鏈透明度與效率。

工業互聯網網絡技術將朝著“確定、融合、智能、安全”的方向持續演進。確定性能力將從有線向無線（5G-Advanced/6G）擴展；網絡架構將進一步云網邊端協同化；人工智能技術將被用于網絡的智能運維（AIOps）和動態資源優化；零信任安全架構將逐步滲透到工業網絡。一個能夠自我感知、自動調優、確保質量、堅不可摧的工業網絡，將成為智能制造和產業數字化轉型的堅實底座。