工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合下的关键基础设施、新型应用模式和全新工业生态。网络作为工业互联网三大功能体系之一，是工业互联网发展的基础。工业互联网网络通过构建工业环境下人、机、物全面互联的基础设施，实现工业设计、研发、生产、管理、服务等产业全要素的泛在互联。

2020年4月，工业互联网产业联盟正式发布了《工业互联网体系架构2.0》，工业互联网网络作为重要组成部分，在原有网络体系框架基础上，深入开展面向实施落地的功能架构和实施架构的研究。

网络功能框架明确体系功能组成

网络体系由网络互联、数据互通和标识解析三部分组成。网络互联完成数据的端到端可靠安全传输;数据互通实现对消息的建模、理解和互操作;标识解析用于实现对工业全要素的识别、解析、管理等。其中标识解析部分本文将不做介绍分析。

支持多种方式接入、实现多层次QoS是网络互联的关键。网络互联包括工厂内网络和工厂外网络两部分，根据协议层次由底向上可以分为多方式接入、网络层转发和传输层传送。多方式接入包括有线接入和无线接入，通过现场总线、工业以太网、工业PON、TSN等有线方式，以及5G/ 4G、 WiFi/WiFi6、WIA、WirelessHART、ISA100.11a等无线方式，将工厂内的各种要素，包括人员(如生产人员、设计人员、外部人员)、机器(如装备、办公设备)、材料(如原材料、在制品、制成品)、环境(如仪表、监测设备)等，接入工厂内网。网络层转发和传输层传送重点是实现工业非实时数据、工业实时数据的端到端传输功能。工业非实时数据传输主要完成无时延同步要求的采集信息数据和管理数据的传输。工业实时数据传输主要完成生产控制过程中有实时性要求的控制信息和需要实时处理的采集信息的传输。

数据互通是实现跨厂商、跨系统数据集成的关键。工业互联网中的数据互通实现数据和信息在各要素、各系统间的无缝传递，使得异构系统在数据层面能相互“理解”，从而实现数据互操作与信息集成。数据互通包括应用层通信、信息模型和语义互操作等功能。应用层通信通过OPC UA、MQTT、HTTP等协议，实现数据信息传输安全通道的建立、维持、关闭，以及对支持工业数据资源模型的装备、传感器、远程终端单元、服务器等设备节点进行管理。信息模型是通过OPC UA、MTConnect、YANG等协议，提供完备、统一的数据对象表达、描述和操作模型。语义互操作功能通过OPC UA、PLCopen、AutoML等协议，实现工业数据信息的发现、采集、查询、存储、交互等功能，以及对工业数据信息的请求、发布、订阅等功能。

网络实施框架指导网络架构在企业落实部署

工业互联网网络建设目标是构建全要素、全系统、全产业链互联互通的新型基础设施。从实施架构来看，在设备层和边缘层建设高可靠、高安全、高融合的生产控制网络;在企业层建设高可靠、全覆盖、大带宽的企业与园区网络;在产业层建设低时延、高可靠、大带宽的国家骨干网络。

建设高可靠、高安全、高融合的生产控制网络是智能化生产的基础。生产控制网络建设的难点在于，网络技术的选择往往受制于设备层工业装备支持的网络技术。因此在建设实施过程中需要结合设备实际情况，制定针对性策略。总体而言，主要有两种模式。叠加模式：在已有控制网络难以满足新业务需求时，叠加新建支撑新业务流程的网络以及相关设备，构建原有控制网络之外另一张网络。例如，在已有的自动控制网络基础上，部署新的监测设备、传感设备、执行设备等，实现安全监控、生产现场数据采集、分析和优化。升级模式：对已有工业设备和网络设备进行升级，实现网络技术和能力升级。例如，在流程制造现场，通过用支持4G/5G智能仪表更新替换原有的模拟式仪表，实现现场数据智能采集汇聚和危险现场的无人化。

高可靠、全覆盖、大带宽的企业与园区网络是网络化改造的具体实践。当前企业层的网络往往以园区的形式存在，大型工业企业规模大、占地广，建设自有的私有园区网络;中小工业企业一般位于各类园区内，可以充分使用公有园区的网络基础设施。

企业与园区网络建设关键是实现敏捷的网络管理、无死角的网络覆盖、无缝的云边协同。一是采用大二层的扁平化网络架构、部署SDN技术，可以实现“柔性”和“极简”的网络管理，大幅降低工业企业/园区管理网络的难度和工作量。二是利用运营商的5G和NB-IoT网络、部署WiFi网络，可实现无死角网络覆盖，工业企业可根据自身业务需求和预算，选择5G和WiFi6综合构建具备可靠性、大带宽、高性价比的无线网络。三是采用云边协同技术，支持企业办公和业务系统的云化部署，实现企业数据的实时、高效汇集、分析和交互。

低时延、高可靠、大带宽的国家骨干网络支撑跨域的网络化协同业务。工业企业使用国家骨干网络主要是普通互联网连接和高质量专线连接两类。普通互联网连接是企业通过“尽力而为”的互联网实现最基本的商务、客户、用户和产品联系;高质量专线连接是企业通过基于互联网的虚拟专线(SD-WAN、IPsec等)、物理隔离的专线(MPLS VPN、SDH、OTN等)、5G切片网络等，实现高可靠、高安全、高质量的业务部署。

在企业与园区网络的出口路由器上，根据不同的网络需求，引导流量去往不同的网络连接。工业企业应梳理自身业务的要求，形成层次化的网络需求。例如企业与客户的信息沟通、面向大众的客户服务等可采用普通互联网连接，高价值产品的远程运维和服务可采用基于互联网的虚拟专线或5G切片网络，分支机构使用总部私有云资源和云化业务系统可使用物理隔离的专线。

网络是工业互联网新模式新业态发展的基础，建设先进的网络基础设施应该成为制造业实现业务转型升级和高质量发展的优先行动，因此，工业互联网网络体系框架、功能框架、实施框架对指导企业升级改造网络具有现实意义。企业可以通过网络功能框架明确支撑业务实现的功能，包括基本要素、功能模块、交互关系和作用范围;通过网络实施框架明确系统实施的层级结构、承载实体、关键软硬件和作用关系，明确设备/边缘/企业/产业各层级中工业互联网网络软硬件和应用的部署;实现网络基础设施升级，创新业务应用水平提升。