瑞萨提供各种MCU、MPU设备及完整的定时/同步解决方案等，助力设计和工程团队专注于工业4.0开发，加快上市时间

在工业4.0的框架内，由于工业设备的互联和增强的计算，利益相关者有能力优化设施和提高效率。工业4.0的特点是互操作性(如IIOT)、信息透明(数字植物模型:物理世界的虚拟副本)、技术支持(网络物理系统通过执行各种任务支持人类的能力)、分散决策。IIoT允许连接设备，创建真实世界数据的虚拟副本，允许操作员可视化/分析流程并做出决策以自主完成任务。工业 4.0 集成了智能系统、机器和人员，并通过在现场设备之间交换数据来为工厂车间工人提供实时数据，从而转变制造流程。然而，在实现工业4.0的道路上，工厂车间互联面临各种挑战。

无论您是在谈论物联网还是工业 4.0，连通性都是两者的重要组成部分。IIoT 设备与网关、应用程序、服务器、路由器和其他 IoT 设备连接的能力高度依赖于网络。物联网设备只能做它们应该做的事情，因为它们能够相互通信并发送和接收数据。换句话说，IIoT 支持机器对机器 (M2M) 通信，并使制造设施智能化和数字化。

物联网设备有多种工业网络连接解决方案。为互联应用寻找最佳解决方案总是充满挑战。根据您的设备规格、部署设置和所需功能，可能还有其他方面变得更加重要（参见图 1）

图一、工业网络连接特性

图二、TCP/IP和多层网络模型与传统开放系统互连(OSI) 参考模型的比较(Martinezetal，2014年)

工业自动化或 IIoT 中互联网流量的指数级增长正在缩短核心网络技术的生命周期。该行业在数据和控制方面取得了快速进步以满足流量需求。然而，要更好地管理设备连接和通信，仍然存在许多挑战。这源于分割和管理多层基础设施的能力。当前的工业网络是多层的，具有 IP 路由器和其他网络节点，其中每一层都由来自不同供应商的设备组成，这些设备具有自己的（专有）网络管理系统 (NMS)。事实上，缺乏广泛接受的互操作性机制已经孤立了这些专有系统。因此，网络运维任务变得越来越复杂，导致功能重复、OPEX更高、多层配置协调延迟。 图 2 显示了 OSI、TCP/IP 和多层网络之间的映射，其中运营商网络的分层模型代表不同的部署场景（从左到右）。智能光传输网络（OTN）是指具有高级控制平面的光子网络。然而，复杂楼层的网络管理落后于运营商的预期。网络管理包括监控、配置、解释、测量和控制网络及其服务所需的操作、管理、维护和供应 (OAM&P) 功能。长期以来，网络管理一直是运营商的目标，以此来改善服务监控、资源管理、运营成本、网络性能、故障恢复以及控制和安全性。适当的网络管理可以创建一个安全、可靠和动态的系统，该系统可以检测影响网络性能的关键事件并做出反应。

很长一段时间以来，融合和放松管制一直在重塑网络行业。与预期相反，这些趋势并没有简化基础设施和场景，导致网络、服务和应用、运营商和服务提供商的爆炸式增长。这种异构性要求运营商之间的网络和应用程序具有互操作性。网络互操作性已成为运营商面临的主要挑战，以便为网络连接的关键指挥、控制和智能提供基础。网络互操作性一般是指多供应商、多运营商互联网络服务按照适用标准和要求规范在压力甚至正常条件下运行的功能互操作性。要实现端到端的连接，网络互操作性变得不可或缺。您的网络越多样化，您就越需要确保它们可互操作以进行端到端通信。除了安全和安保方面，还有以下与资源和成本相关的问题：

开发资源和时间:为网络兼容性添加功能需要更多的精力和资金。此外，互操作性测试和验收也需要花费更多的精力和时间。

LTM(长期维护): 网络/应用模型增加了采购成本。此外，管理接口配置增加了复杂性和成本。

网络安全有助于保护计算机网络上的数据。成功的网络安全策略使用各种安全解决方案来保护用户和组织免受恶意软件和网络攻击。 网络由计算机、服务器和无线网络组成。攻击者可以破坏这些设备中的任何一个。网络安全将软件、硬件和软件作为一种服务使用。 随着网络变得越来越复杂，企业越来越依赖网络，安全性变得越来越重要。结合使用硬件和软件工具来加强网络安全（见图 4）。网络安全防止对网络和网络内部的未授权访问。安全官员或团队确定策略和政策，以保持组织的网络安全并符合标准和法规。所有网络用户都必须遵守这些安全规则。授权用户可以访问数据的任何网络点都可能被恶意行为者或用户的粗心或错误所破坏。

图3、与网络连接相关的风险

图4、网络安全要素

开放系统互连(OSI)模型描述了网络中的各个层级。当信息从一个设备传输到另一个设备时，它会经过这些层，每一层都容易受到一系列独特的网络攻击。因此，网络的安全性取决于堆栈中每一层的安全性。如图5所示，开放系统互连模型的每一层都对应于ISO/IEC 7498-2中描述的网络安全的一个特定方面。

图5、开放系统互连层的ISO/IEC 7498-2安全模型

RENESAS电子久经考验的制胜组合是经过工程审查的设计，可为客户自己的设计概念提供坚实的基础，从而缩短产品开发时间并降低整体风险。目前，Renesas拥有超过 350 种组合可供广泛的客户和行业使用。这些专业设计展示了Renesas电子的互补产品组合，包括嵌入式处理、模拟、电源和连接。 例如，Renesas电子在连接领域提供范围广泛的设备和解决方案，包括凭借其先进的PCI Express和串行RApidIO开关成为串行交换市场的领导者。

此外，Renesas的双协议收发器、电压电平转换器、I2C缓冲器和 RS-232/RS-485/RS-422设备支持高速数据传输和可配置选项。 低功耗蓝牙 (LE)、基于 LoRa 的解决方案和 Sub-GHz 无线通信解决方案，Renesas电子提供的一些专有无线连接产品。

Renesas还提供完整的定时/同步解决方案和模块，帮助客户构建连接设备和系统的网络，以实现互联世界。各种安全的有线/无线网络解决方案使连接所有类型工厂中的元素和功能变得更加容易。开发安全产品需要全面的安全解决方案。Renesas电子多样化的安全物联网组合包括独特的 MCU、有价值的认证和可定制的解决方案，可指导设计工程师设计和实施安全连接的应用程序，从基本的安全概念开始，逐步发展到高级主题，例如密钥处理与云的连接，最后是大规模生产和安全固件更新。Renesas电子通过提供基于平台的安全方法帮助嵌入式开发人员应对安全设计的挑战，该方法利用硬件和软件的最新突破通过多层安全提供深入、全面的保护。对芯片上关键资产的设备提供安全支持、对通信通道传输的数据的机密性和完整性的网络安全支持——这些只是Renesas电子帮助其客户确保对工厂自动化设备和工业网络连接的信任的几个例子。在产品的整个生命周期中，我们的解决方案保护知识产权并允许可扩展生产。

图6、瑞萨电子安全物联网概念

工业4.0和工业物联网(IIoT)的实施需要有一个核心前提，保证不间断的实时通信。Renesas提供各种MCU和MPU设备以及所有必要的构建模块，以开发涵盖领先工业通信协议的广泛网络解决方案，包括PROFIBUS/PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus、CC-Link等。Renesas的设备解决方案，如基于RA、RX MCU或RZ MPU的解决方案，附带专用的软件支持套件，使设计和工程团队能够专注于应用开发，以加快上市时间。