3、工业物联网智能工厂网络连接与协议设计解析

工业物联网智能工厂网络连接与协议设计解析

1. 智能工厂连接需求与现有解决方案

智能工厂的应用场景对网络连接提出了高要求，需要开发和标准化能满足其需求的解决方案。目前，为应对支持高设备密度和严格QoS要求的挑战，提出了多种解决方案，可分为非链路层解决方案和链路层解决方案。

1.1 潜在非链路层解决方案

• 蜂窝网络 ：网络致密化和网络切片可支持高用户密度并满足严格QoS要求。网络致密化能降低链路接入延迟，但由于成本增加、干扰以及性能增益递减，接入点（AP）密度存在限制。网络切片可为不同QoS要求的共存服务提供灵活的服务，但由于需要频繁的资源预留和编排，复杂度较高，对于中小型工业网络可能不是理想解决方案。
• 新兴物理层技术 ：毫米波（mmWave）通信和非正交多址接入（NOMA）等新兴物理层技术也有助于支持智能工厂用例。将可用无线电频谱扩展到毫米波范围有助于支持高连接密度，但为每个传感器、执行器和其他设备配备毫米波通信硬件成本高昂，可能阻碍智能工厂的实际部署。一些研究为大规模机器类型通信（mMTC）提出了NOMA解决方案，但通常需要先进的信号处理或在接收器端获取发射机侧信息，增加了算法和硬件复杂度以及信令开销。

1.2 链路层解决方案

链路层解决方案可通过软件实现，具有灵活性，且能根据应用QoS要求进行定制，成本效益高，因此在支持智能工厂用例方面具有巨大潜力。现有链路层解决方案研究可分为蜂窝网络解决方案、无线局域网（WLAN）解决方案和混合解决方案。
- 蜂窝网络 ：