工業(yè)網(wǎng)絡網(wǎng)關用于在支持不同協(xié)議的網(wǎng)絡之間進行接口。在IT和OT領域，網(wǎng)關可以在許多不同的常駐架構和協(xié)議之間進行通信。他們重新打包并轉換從一個網(wǎng)絡到另一個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，以便了解信息。
工業(yè)網(wǎng)絡網(wǎng)關功能
網(wǎng)關可以包含諸如協(xié)議轉換器，阻抗匹配設備，速率轉換器，故障隔離器或信號轉換器之類的功能，以提供系統(tǒng)互操作性。本報告中涉及的工業(yè)網(wǎng)關用于將基于IP的網(wǎng)絡設備引入基于IP的網(wǎng)絡，并可能引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，工業(yè)網(wǎng)關功能范圍正在擴大。歷史上主要歸功于簡單的協(xié)議轉換，具有標準操作系統(tǒng)的遠程可編程微處理器網(wǎng)關平臺的出現(xiàn)以及托管IIoT平臺代理和駐留應用程序的能力極大地擴展了網(wǎng)關的功能配置。
由于專注于作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣基礎設施設備的潛在用途，該報告特別關注支持基于IP的網(wǎng)絡的網(wǎng)關。這排除了僅支持從站和主站級別的非基于IP的網(wǎng)絡的網(wǎng)關，包括許多將基于非IP的，通常是串行自動化網(wǎng)絡相互連接的網(wǎng)關。
ARC進一步排除了基于基于以太網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議連接到PLC背板的網(wǎng)絡接口卡。例如，不包括設計用于基于EtherNet / IP的PLC背板的網(wǎng)絡接口卡。
網(wǎng)絡路由器和交換機通常包含在網(wǎng)關頻譜的一部分中，但此類產品明確排除在本報告之外，并包含在單獨的ARC網(wǎng)絡基礎架構可交付成果中。類似地排除了媒體轉換器，設備服務器和專用協(xié)議轉換器。
IIoT與自動化網(wǎng)關
為了捕獲工業(yè)網(wǎng)關的新興功能范圍，該分析將傳統(tǒng)的自動化協(xié)議轉換設備與新的IIoT網(wǎng)關設備分開。簡而言之，為了進行此分析，自動化網(wǎng)關被認為是在架構堆棧的較低級別運行并強調協(xié)議轉換的那些。
另一方面，IIoT或“云”網(wǎng)關的特征在于它們強調將設備數(shù)據(jù)提供給云或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的其他組件。差異化因素包括使用標準微處理器和操作系統(tǒng)，如英特爾物聯(lián)網(wǎng)平臺，以及支持代表性狀態(tài)轉移(REST)API，消息隊列遙測傳輸(MQTT)以及其他物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)集成和傳輸協(xié)議。OPC UA(統(tǒng)一架構)也可用于此目的。
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的早期階段，許多供應商提供其網(wǎng)關設備和他們自己的私有云之間的集成。例子包括帶Netbiter的HMS工業(yè)網(wǎng)絡及其Argos Cloud，以及Digi International及其Device Cloud。這些產品以及其他類似產品都包含在IIoT類別中。
最新的IIoT網(wǎng)關支持能夠在邊緣執(zhí)行的更高級IIoT平臺的組件。這些網(wǎng)關簡化了邊緣和云之間的接口，并進一步支持邊緣應用程序的執(zhí)行，例如分析。這些邊緣平臺代理的示例包括位于其現(xiàn)場代理網(wǎng)關和合作伙伴設備中的GE的Predix機器，以及駐留在其8x9系列路由器和合作伙伴產品中的思科非捆綁式IOx平臺。
工業(yè)網(wǎng)關網(wǎng)絡類型
本報告從服務的從站和主站網(wǎng)絡的角度介紹了網(wǎng)關市場。由于強調工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用，所有主網(wǎng)絡必須基于IP，不包括串行和其他非IP主設備。按網(wǎng)絡類型分類包括：
無線從屬到以太網(wǎng)主站(任何類型的無線網(wǎng)絡，包括Wi-Fi，WirelessHART或個人區(qū)域網(wǎng)絡，如藍牙)
其他以太網(wǎng)主站(通常是串行自動化網(wǎng)絡)
無線從屬無線主機(也可以是任何類型的無線，但通常是藍牙或等同于Wi-Fi)
蜂窩(蜂窩網(wǎng)絡的任何類型的從屬)
工業(yè)網(wǎng)絡網(wǎng)關CPU架構
中央處理單元(CPU)是基于微處理器的網(wǎng)關內的電子電路或“芯片”，其執(zhí)行基本的算術，邏輯，控制和輸入/輸出(I / O)操作。英特爾，ARM和飛思卡爾是工業(yè)網(wǎng)關最受歡迎的芯片供應商。
工業(yè)網(wǎng)絡網(wǎng)關操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)(OS)管理計算機硬件和軟件資源，并為應用程序提供公共服務。操作系統(tǒng)是工業(yè)網(wǎng)關領域中的重要區(qū)別因素，因為必須能夠在網(wǎng)關中執(zhí)行邊緣駐留應用程序的趨勢。Linux目前是IIoT網(wǎng)關提供商中最受歡迎的操作系統(tǒng)，但Windows 10正在成為另一種選擇，特別是在那些使用微軟Azure云的客戶中。
工業(yè)網(wǎng)絡網(wǎng)關IPv6支持
Internet上的每個設備都分配有用于標識和位置定義的IP地址。Internet協(xié)議版本6(IPv6)提供了更大容量的地址空間，用于識別和定位聯(lián)網(wǎng)計算機并在Internet上路由流量。
128位IPv6是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)開發(fā)的，一旦很明顯，其前身IPv4下可用的地址數(shù)量將很快耗盡。這兩種協(xié)議不是可互操作的，但存在軟件和產品以允許主機和支持各自協(xié)議的接口之間的通信。
在撰寫本文時，大多數(shù)工業(yè)網(wǎng)絡都不支持IPv6。但是，許多新的IIoT網(wǎng)關都可以。
移動蜂窩網(wǎng)關
無線蜂窩網(wǎng)絡通過固定位置收發(fā)器操作，稱為小區(qū)站點或基站。單個小區(qū)站點覆蓋有限區(qū)域，而小區(qū)站點網(wǎng)絡覆蓋大區(qū)域。大多數(shù)人都知道蜂窩網(wǎng)絡由于他們的個人手機使用，但蜂窩網(wǎng)絡也廣泛用于遠程監(jiān)控和管理各種設備。
大多數(shù)工業(yè)蜂窩網(wǎng)關目前在3G或4G LTE上運行。術語4G表示用于蜂窩網(wǎng)絡的第四代數(shù)據(jù)技術。首字母縮略詞LTE代表長期演進，是電話和其他移動設備高速數(shù)據(jù)的技術流程的縮寫。新的LTE M技術專為互聯(lián)網(wǎng)通信而設計。
支持工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議的以太網(wǎng)網(wǎng)關
將從屬網(wǎng)絡連接到以太網(wǎng)骨干網(wǎng)的網(wǎng)關可以支持可用的工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)議之一。存在許多這些協(xié)議，但目前支持的大多數(shù)設備都是
工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議設計用于EtherNet / IP或PROFINET。
工業(yè)網(wǎng)關外形
外形尺寸是指網(wǎng)關的大小，形狀和物理足跡。許多工業(yè)網(wǎng)絡邊緣設備以DIN導軌或機架/面板安裝形式出售。嵌入在終端設備中的網(wǎng)關，例如無風扇工業(yè)PC或HMI，是另一種選擇。在后一類別中，僅包括銷售獨立設備的供應商銷售的嵌入式網(wǎng)關。僅銷售嵌入式產品的供應商不在本研究范圍內。
工業(yè)網(wǎng)關危險場所分類
I類危險場所是指空氣中可能存在足夠量的易燃氣體或蒸氣以致爆炸或可燃的場所。II類位置含有可燃粉塵。III類位置是由于處理，儲存或加工的材料類型而存在可燃纖維或碎屑的區(qū)域。
除了危險場所的類型之外，國家電氣規(guī)范(NEC)還關注存在這些危險的各種條件。NEC指定正常條件為1區(qū)和異常2區(qū).I類，II類和III類危險場所可以是1區(qū)或2區(qū)。
工業(yè)網(wǎng)關環(huán)境評級
工業(yè)環(huán)境可能含有灰塵和液體?？赡苄枰Ｗo設備以防止這些污染物進入。美國國家電氣制造商協(xié)會(NEMA)的環(huán)境評級在美國使用。歐洲和其他全球地區(qū)使用國際電工委員會(IEC)的環(huán)境標準和“IP代碼”。
IP20至IP40等級與NEMA 1(通風)通用規(guī)范類似。IP65與NEMA 4類似，符合防塵防滴規(guī)范。IP67類似于NEMA 6防塵和防水規(guī)格。ARC對于不符合上面列出的IEC分類之一的設備使用“其他”分類。
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