单对线自动化网络技术报告

单对线自动化网络技术报告 单对线自动化网络技术报告 1 序言 生成式人工智能浪潮的兴起，催动数字化技术向社会各方面纵深发展。网络技术持续推动着各行各业的变革与创新。新型工业控制、智能交通、智慧城市等泛工业领域的快速发展，对网络连接技术提出了更高的要求：更高的传输效率、更低的部署成本、更强的环境适应性。在这一背景下，单对线以太网（Single Pair Ethernet, SPE）技术的演进，为网络连接提供了一种全新的解决方案，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。 单对线以太网（SPE）技术最大特点是通过单对双绞线实现高速数据传输和电力供应。相比于传统的多对线以太网，SPE 技术在简化布线、降低成本、提高部署灵活性等方面具有显著优势。特别是在工业自动化、车载网络、楼宇自动化等领域，SPE 技术能够有效解决复杂环境下的网络连接问题，为设备互联和数据传输提供高效、可靠的解决方案。在工业自动化领域，SPE 技术可以显著减少设备之间的布线复杂度，降低安装和维护成本，同时支持实时数据传输和设备远程控制，为智能制造提供强有力的技术支持。在车载网络领域，SPE 技术能够满足车辆内部高速数据传输和电力供应的双重需求，为智能驾驶和车联网的发展奠定基础。在楼宇自动化领域，SPE 技术可以简化智能设备的部署，提高系统的可扩展性和灵活性，为智慧城市的建设提供技术保障。这些应用场景的多样性和复杂性，充分体现了 SPE 技术的实用价值和创新意义。这种技术的出现，正是网络技术不断演进和创新的结果，也是实际应用需求驱动的必然选择。 从技术发展的角度来看，SPE 技术的持续演进顺应了网络技术高效化、灵活化和智能化的发展趋势。随着物联网（IoT）和新型工控的快速发展，传统的网邬贺铨 单对线自动化网络技术报告 2 络连接方式已难以满足日益增长的数据传输需求和复杂环境下的部署要求。SPE技术为大规模设备互联提供了全新的可能性。这种技术不仅能够满足工业场景中的高可靠性要求，还能够适应智能交通、智慧城市等领域的多样化需求，展现了极强的技术包容性和应用潜力。 从产业发展的角度来看，单对线以太网技术的推广将带动相关产业链的升级与创新。SPE 技术的应用不仅涉及网络设备制造商，还包括芯片设计、线缆生产、系统集成等多个领域。随着 SPE 技术的普及，相关产业将迎来新的发展机遇，同时也将推动网络技术标准的进一步完善。标准化是技术推广和应用的重要保障，只有建立统一的技术标准，才能实现技术的规模化应用和产业的健康发展。目前，SPE 技术的标准化工作正在稳步推进，这将为其广泛应用奠定坚实的基础。 当然，任何新技术的推广都面临一定的挑战。单对线以太网技术在实际应用中仍需解决诸如抗干扰能力、传输距离限制、兼容性等问题，提升链路感知、精准控制和网络安全能力。技术创新是一个不断迭代和优化的过程，只有通过持续的研发和实践，才能推动技术的不断完善和进步。SPE 技术的发展历程正是这一过程的生动体现。 本白皮书旨在全面介绍单对线以太网技术的概念、关键技术、应用场景及未来发展趋势，希望能够为行业从业者、技术研究者和决策者提供有价值的参考。也期待各界同仁共同努力，推动 SPE 技术的持续创新与应用，为网络技术的发展和社会经济的进步贡献力量。 中国工程院院士 单对线自动化网络技术报告 3 前言 历经数次科技革命，人类社会已跨越蒸汽机时代、电气化时代和信息化时代，万物智能时代正加速到来。万物感知、万物互联和万物智能是智能世界的三大特征1，网络作为关键的底层基础设施必将发挥不可或缺的作用。在工业领域，单对线以太网（SPE，Single Pair Ethernet）由于其轻便灵活、数据线供电等优势匹配工业现场的通信需求，正在被广泛接受并大规模应用于各类工业场景中。一旦电缆在现场铺设完成，它们就如同现场设备、系统之间的神经（负责通信）和血管（供应电力），需要在现场恶劣环境下长期稳定地运行。因此，及时精确地感知电缆的状态对于现场设备长期稳定、安全运行至关重要。更广泛地，在车载网络、智能光伏、企业园区等泛工业众多领域，通信、感知、供电一体化的单对线自动化网络技术持续规模应用，并叠加 IP、以太生态的组网、协议技术，不仅支撑智能制造、柔性生产的深入发展，也必将助推泛工业智改数转加速发展。 1 引用自华为《加速行业智能化白皮书》 在此过程中，泛工业现场基于自动化测量、控制等衍生的新业务、新场景将不断涌现，对网络技术持续提出新要求、新挑战。单对线自动化网络有必要持续吸收现有网络技术优势，增强多种接入技术，从连接、组网、协议技术多方面立体创新，构建开放可演进、灵活自定义的工业级和车规级网络解决方案，并持续提升广覆盖、多模式、高可靠、强确定等多维度能力。其必将在新型工控、智能光伏、智慧园区、车载系统互联等多领域发挥关键使能性作用，并跟随各行业的业务发展持续演进、不断增强。 本报告总结了多个领域的网络需求，分析了单对线自动化网络架构及关键技术，阐述了相应的应用价值，并结合典型行业实践总结了解决方案案例。希望本报告的内容对行业用户、设备厂商、产业组织等相关人员有所裨益，为泛工业领域的全面智能化略尽一点贡献。由于行业复杂性和团队认知的局限性，报告难免出现疏漏，诚挚期待各方斧正。单对线自动化网络技术报告 4 参编单位 华为技术有限公司 中国信息通信研究院 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 中国科学院沈阳自动化研究所 国家管网集团北京管道有限公司 中国石油兰州石化有限公司 中国石油集团昆仑制造有限公司 中国寰球工程有限公司 杭州和利时自动化有限公司 南京紫金山实验室科技有限公司 中国电子科技集团公司第二十四研究所 裕太微电子股份有限公司 深圳市三旺通信股份有限公司 弗若斯特沙利文（北京）咨询有限公司上海分公司 单对线自动化网络技术报告 5 目录 序言 ............................................................... 1 前言 ............................................................... 3 参编单位 ........................................................... 4 第一章 行业诉求及网络面临的挑战 .................................... 6 流程工业亟需详细现场数据，以促进行业 AI 应用落地 ............. 7 离散工控渴求云边充裕算力+数据，以加速智能化发展 ............. 9 精密制造、人形机器人等趋向多轴、多元、高频感控 ............. 10 车载软硬件系统迭代加速，车载数据种类、流量快速增长 ......... 11 光伏系统推进精细化管控，不断提升发电品质、效率 ............. 13 园区管理智慧化升级，园区服务效率、体验持续提升 ............. 14 工业网络面临的挑战总结 ................