37、工业互联网通信与网络：从基础到挑战

工业互联网通信与网络：从基础到挑战

1. 全向无线传输特性与协作方案

全向无线传输的特性在于，同一广播域内的每个站点都可能监听到其他站点正在进行的传输，必要时还能充当中继。对于工业物联网（IIoT）而言，协作方案特别适用于硬件功能有限（如只有一根天线）的设备。这是因为IIoT致力于无线连接大量不同的设备，而许多设备（如分布式传感器）可能在空间和生产成本上受到限制，无法添加额外天线来实现空间分集。

协作还能在完全分布式设置以及集中式中继设置中，在低延迟范围内实现高可靠性。此外，多用户多输入多输出（MIMO）可在多天线接入点（AP）上实现，以同时为多个（单天线）站点提供服务。

2. 介质访问控制（MAC）

在本地自动化单元使用共享通信介质的情况下，各站点对介质的独占访问必须在所有参与站点之间进行协调。一般来说，介质访问控制（MAC）协议可分为集中式和分布式两种组织方式。此外，MAC协议还可进一步分为基于竞争的访问协议（如载波侦听多路访问/冲突避免，CSMA/CA）和基于调度的访问协议（如时分多址，TDMA），也可以是两者的混合。

MAC协议的性能很大程度上取决于所考虑的应用场景以及该场景相关的性能指标。以下是工业物联网中MAC协议最重要的性能指标：
| 性能指标 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 可靠性 | 指传输数据正确到达目的地的比例。在闭环控制中，可靠性是重要的优化目标，因为此类控制回路既不容许错误也不容许丢失。 |
| 延迟 | 表示数据包在MAC队列中等待传输的平均时间，它强烈依赖于想要传输数据的站点获得信道访问权的平均时间。在关键任务场景中，除了减少延迟，另一个重要的优化目