工業物聯網聯盟與平台發展趨勢

科技媒體工控網訊：工業物聯網聯盟發展現況自GE提出工業互聯網（Industry of Internet）與「1％的威力」，以及德國工業4.0引入虛實整合系統（Cyber Physical System，CPS）概念后，結合網路和物物相聯的工業物聯網（IIoT）成為熱門議題。相較於工業4.0是整體製造架構的革新，IIoT更著重提升跨工業領域的兼容性與安全性。但工業製造領域涵蓋層面廣泛，各類設備、技術協議與信息系統非常繁雜，加上技術汰換率較低，許多舊技術仍在在線運作，降低各設備間的溝通兼容性。因此，當物物相聯的需求來臨時，高難度的整合議題成為一大挑戰。

正因工業製造領域架構龐大複雜，加上需整合的範圍廣，許多廠商開始組成聯盟來推動市場變革，從運作架構、技術框架、安全防護與開發環境進行協議整合。這些聯盟代表的不僅是標準或制度，更代表產業將塑造新的生態系，也因此聯盟發展至關重要，將大幅影響未來整個工業製造領域的走向和體系。

以下將介紹Industrial Internet Consortium（後文皆稱IIC）與AVnu Alliance兩大聯盟，分別代表兩大工業物聯網主軸。

IIC：建立完整框架

IIC為AT&T、Cisco、GE、IBM與Intel於2014年共同成立的工業物聯網聯盟，目前已有240家會員，如軟體平台廠商PTC、機電大廠ABB、雲端廠商Microsoft、測試廠商National Instrument、傳統製造大廠Siemens與晶元廠商Qualcomm，生態系相當完整。

同時簡化科技以降低相互連接的困難度，並以聯盟形式逐步影響各組織制定標準的流程和走向，進而提供測試場域，讓創新技術與商業模式得以實行。

在架構演進上，IIC在2015年於柏林發布工業網路參考架構（Industrial Internet Reference Architecture，后皆稱IIRA），針對跨工業領域會遇到的安全隱私、聯機與互操作性問題制定架構，讓現存標準或未來可能出現的新標準能統一在此安全架構下運作。

IIC也與不同聯盟合作，如2015年3月與物聯網組織OIC（現已改為OCF，並與AllSeen合併）結盟，透過技術互通與信息分享，兼容於彼此的參考架構和開發框架。2016年則與工業4.0平台（Industrie 4.0）達成合作意向，其中IIC著重跨工業領域的集成，包括能源、醫療、製造、運輸與公共領域等，而Industrie 4.0則聚焦工業製造。

在資安方面，IIC也於2016年9月底發布IIRA第一版安全協議（Industrial Internet of Things，Volume G4：Security Framework，IISF），是由晶元製造商、設備開發商與終端用戶共同訂定。如何順利相連又不影響既有功能、不受外在侵入或干擾，或在不受到外在威脅的情況下增加預測功能（通常是透過連接雲端）都是考慮重點。

AVnu Alliance：

建置底層通訊技術

AVnu Alliance是由Broadcom、Cisco、Harman、Intel與Xilinx等廠商於2009年成立，主要進行音頻視訊橋接（Audio Video Bridging，AVB）與時效性網路（Time-Sensitive Networking，TSN）的標準制定和認證服務，其中TSN主打工業乙太網通訊，致力於實現利用單一網路技術來整合工業環境中OT（Operations Technology）和IT（Information Technology）間的溝通。

TSN是根據乙太網絡IEEE 802標準制定，明訂不同乙太網絡層和功能需求，並確保裝置間的互操作性，且能將目前100Mbit/s等級的工業乙太網絡傳輸速率大幅提升10倍以上至Gbit/s等級傳輸量，足以支持工業4.0時代的各類應用，如工業大數據、雲端運算、自動化、人工智慧、機器人與等。

目前工業物聯網許多應用如機器視覺、3D掃描與電力分析等在進階感測應用上有一定困難，主要原因就是受限於網路帶寬資源緊繃，而TSN將會納入標準的乙太網絡速率，包括目前使用中的1Gb、10Gb與400Gb，並支持全雙工通訊，有望滿足上述應用的帶寬需求。

此外，TSN優先處理快速系統響應和閉迴路控制應用所需的低延遲通訊作業，等級可達到數十微秒的傳輸時間，以及數十毫微秒的節點時間同步效能。為確保高時效傳輸效率，TSN還可透過自動化設定提供高穩定的數據路徑，藉助封包複製與合併完成路徑備援，大幅減少數據遺失、延遲與同步上的困難。

TSN希望能整合OT和IT架構，以及時效性和非時效性數據，並依照應用需求有效調整，但TSN屬於底層通訊技術，若要採用新的底層技術須考慮廠商的接受程度，因此TSN沿用標準的乙太網絡組件和IT傳輸作業，承襲既有的乙太網絡特性，如HTTP介面和網路服務等。

參與TSN標準訂定和測試的廠商不乏許多大廠，2016年3月以National Instrument為首，聯合工業物聯網聯盟IIC，以及Bosch Rexroth、Cisco、Intel、KUKA、Schneider Electric與TTTech等共同開發TSN測試平台。未來IIC內的廠商都能以TSN進行底層技術的升級，大幅提升TSN在市場的接受度和可用性。