机器之间的高效通信是工业自动化的关键。 随着以太网和无线网络技术的进步，哪一个有望成为未来的领导者？
通常，当谈到物联网 (IoT) 和 5G 网络时，当新的技术概念出现时，大多数人都会将注意力集中在消费电子产品上。 这是可以理解的，因为大多数人日常生活中的许多设备正在发生根本性的变化。
图 1. 机器对机器设想了可以相互直接通信的多学科设备
然而，在许多行业中，一场非常相似的革命正在发生——一场从几乎每个角度改变工厂车间和机器通信范式的革命：速度、结构、安全和操作原则。
以太网与无线竞争
在深入研究哪种物理介质最适合机器对机器（-to-）通信之前，回顾一下同一介质最新技术的历史背景也很有帮助。
工业以太网是指任何基于以太网的有线通信。 同样重要的是要记住该协议是基于以太网的，以太网是一种物理介质，无论是有线还是无线。 基于以太网的协议示例有 /IP、 和 WLAN。
令人惊讶的是，第一个基于以太网的一些原型概念创建的网络是无线局域网。 这就是 Aloha 网络，由夏威夷大学的教授于 1971 年开发。Aloha 网络的目标是为夏威夷群岛创建一个公共通信通道，依靠无线电技术进行碰撞检测。
图 2. 最初使用的是 Pure ALOHA 协议。图片由
两年后，Xerox PARC 的 ( ) 和我接管了 Aloha 实验并进一步开发了它。 经过多次概念验证后，第一个以太网标准于 1980 年发布，该协议主导了通信领域。 这主要是由于物理介质的成本效益——首先是同轴电缆，然后是双绞线。
这就是为什么有线连接优于无线连接的原因，因为无线通信所需的基础设施对于当时的大多数应用来说都是令人望而却步的。 在接下来的 30 年里，工业以太网占据主导地位，尤其是在工厂、建筑物和生产设施中，它们可以很好地覆盖有线基础设施。
在工业自动化中，有线以太网通信仍然是最流行的，全球已安装节点的数量证明了这一点。 如图 3 所示，截至 2019 年，有线以太网节点占所有已安装节点的 59%。另一方面，无线以太网占已安装节点的 6%。
图 3. 包括现场总线、无线和工业以太网在内的通信节点的全球分布
但值得注意的是，无线节点的增长率高于有线节点（30% vs. 20%）。 这是行业专家和系统集成商密切关注的趋势，因为它表明人们对无线解决方案的兴趣越来越大。 这也可能与行业有关 5G 的到来以及早期采用者推动增长有关。
机器通讯解决方案
在工业环境中，由于在理念和功能上有许多相似之处，机器对机器通常被视为物联网的同义词。 机器对机器联网的思想是，类似于物联网工业无线，传感器和其他现场设备直接相互通信。 另一种观点认为 SCADA 系统是机器对机器网络的先驱。
本质上，工业机器对机器网络与基于以太网的网络（有线或无线）非常相似。 然而工业无线，它专门设计用于优先考虑传感器、现场设备、控制器、机器人和其他机器之间的通信。 仓库内、公用事业管理和许多制造过程中的机器对机器网络自动化被证明是有价值的。
图 4. 机器对机器网络正在提高物流中独立机器人的能力
选择有线或无线
要回答网络中使用机器对机器有线还是无线基础设施的问题，需要考虑以下因素。
系统类型
在某些情况下，这将决定解决方案。 例如，在移动应用中，无线连接是必需的。 在其他情况下，例如工厂，在狭小空间内高度集中的设备可能使其成为有线需求。
环境
许多生产设施都有高电气污染源，这会使无线网络难以有效工作。 电磁噪声物理屏障就是一些例子。 另一方面，有些系统安装物理连接存在风险（而且成本更高），因此首选无线基础设施。
混合系统
事实上，许多自动化系统依赖于由有线和无线网络组成的大型网络。 随着生产设施变得自动化，它们也与更高级别的应用程序（ERP、WMS、MES、SCADA 等）更加集成。 当发生这种情况时，在地板设备中看到无线和有线网络的混合并不少见，甚至是通过以太网。 光纤垂直整合。
图 5. 高度自动化设施依赖有线和无线机器对机器网络连接
然而，在不久的将来，我们可能会看到我们看待这些因素的方式发生变化。 5G-TSN 随着时间敏感型网络等新技术的出现，有线和无线连接之间的界限正在变得模糊。 无线带宽速率正在迅速接近有线媒体，将这一关键差异化因素的重要性降到最低。
例如，借助 5G-TSN，可以无线实现确定性和时间敏感的通信，这在以前只能通过工业以太网实现。 虽然许多集成商仍然遵循指示有线基础设施的传统设计标准，但新兴趋势和新技术可能会改变这种思维方式，我们可能会在不久的将来看到无线机器对机器网络接管该行业。
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