田辉，贺硕，林尚静，范绍帅，聂高峰，蒋秀蓉

（1.北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876；2.郑州大学信息工程学院，河南 郑州 450001；3.北京邮电大学安全生产智能监控北京市重点实验室，北京 100876）

1 引言

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。工业互联网是全球工业体系智能化变革的重要推手，将具有感知、监控能力的各类采集或控制器以及泛在技术、移动通信、智能分析等技术不断融入工业生产的各个环节，最终将传统工业推动到智能化的新阶段。早在1948 年，“控制论之父”诺伯特·维纳在他的经典著作《控制论：或关于在动物和机器中控制和通信的科学》中指出：“控制系统应该作为一个复杂的、连锁的反馈闭环。”从系统科学的角度重新审视工业互联网，可以发现，工业互联网是一个多尺度、多相流耦合的复杂系统，如图1 所示。

图1 “感知-通信-控制”融合多尺度、多相流耦合复杂系统

然而，现有工业互联网通常将传感系统、通信系统和控制系统作为独立的子系统分别优化设计。其面临如下3 个方面的问题。

首先，工业互联网在底层通信链路存在“不可靠性”。工业现场环境存在严重的电磁干扰。工业电网、高频振动、电弧等对无线通信干扰严重，工业生产与监控系统中存在大量的异构通信设备，如采用局域网技术的传感器设备、采用广域网4G、5G 技术的CPE（customer premises equipment）中继或者基站设备等，这些设备共享有限的无线信道也会造成同频干扰。此外，厂房中遍布的金属器械等会对无线信号造成衰落和阴影等影响。……