工业4.0下的大数据：5G和分布式存储

Posted 2021-04-19 BMJ分布式存储研发中心

第四次工业革命

      

2013年汉诺威工业博览会上德国正式推出“工业4.0的概念，其核心目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。 随后德国政府列入《德国2020高技术战略》项目。该项目由德国联邦教育局及研究部和联邦经济技术部联合资助，投资预计达2亿欧元，旨在提升制造业的智能化水平，建设具有适应性、资源效率及基因工程学的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴。

               

2015年5月，中国国务院正式印发《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略，推进工业产业的智能化。与此同时，全球各个国家也都迅速推进自己的工业升级计划，比如美国提出”工业互联网“的概念，各国都渴求自己在下一次的工业变革中占据主导地位。

              

尽管各国的具体政策不尽相同，但基本上集中在以下的几个方面：

01 互联

除了基础层面的生产设备之间，设备和产品之间的互联外，虚拟和现实之间的互联等更深层次的概念也将在一定程度上实现。

02 集成

这既包括传统意义上端到端的集成，也包括一个产业链及其相关行业的纵向和横向集成。

03 数据

大数据等相关技术大类的发展将使得工业领域实现对产品、运营、价值链等一系列内外部数据更为科学的管理和把控。

04 创新

由技术创新所引领的一系列产品、模式和业态的创新将形成大规模的良性创新循环，带动相关各工业链条内的技术提升。

05 转型

在前述的各项变革基础上，工业领域内也将实现若干转型，比如从大规模生产向个性化定制的转型，从生产型制造向服务型制造的转型等。

            

与此同时，工业4.0也面临重大挑战，包括需要增加数据传输量，提高安全性、透明度和可信度。在信息互联方面面临的主要问题有两个：数据传输速率和数据存储效率，第五代移动网络(5G)和区块链是能够很好的缓解和解决这些问题，5G将启用极大的信道容量和减少数据延迟，而区块链的数据共享操作模式和分布式存储技术将提高存储数据的安全性、透明度和可信度。

数据传输速率—5G

工业4.0是将常规设备变成自我感知和自我学习的设备，以改善整个工业的流程，提高业间效率、完善工业智能、保持环境互动、实时数据监控、产品状态跟踪、产品商业定位、产品流程管理等等是工业4.0的主要行业需求。工业4.0的概念在制造过程中更多地使用信息技术，其工业基础设施主要是由信息网络构成的，因此过程中产生的数据量将是数量级的增长，对于数据传输的速度有着极高的要求，目前的网络传输速率不足以支撑整个工业互联网的发展。

             

第五代移动通信技术（5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称 5G 或 5G技术 ）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、 3G （UMTS、LTE）和 2G （GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

             

5G不仅是宽带网络的演变，而且是一个独特的网络，具有全新的特点。这些特性将在网络容量、网络延迟、网络安全、网络效率等方面为用户提供可靠性和安全性。因此形成一个物物互联的庞大网络，就是现在我们所称的IOT(Internet of Things)，也就是物联网。

但是，IOT概念在实施落地方面目前还面临些问题，如安全、隐私、信任和有限的网络容量。与前几代移动网络相比，5G网络具有最重要的特征之一就是能够传输大量的数据，减少延迟，这对于不断需要实时信息的IOT设备来说尤为重要。

              

在工业中，作业流程和工作流程的数字化正在产生低延迟、实时性、移动性、安全性以及可靠性和可用性等需求，与前几代移动网络相比，5G网络将大大提高信道容量，减少网络延迟，提高网络效率。工业4.0的全面实现将通过启动5G移动网络来实现，因为机器之间的实时通信至关重要，要求减少延迟小于1ms，允许机器在工业的所有分支中顺利运行。

           

5G网络的数据传输速率远远高于蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比目前的有线互联网要快，比4G LTE蜂窝网络快100倍。另外5G极大地降低了网路延迟，响应时间低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。由于数据传输更快，5G网络为万物互联提供坚实的网络基础，使得IOT成为现实。

 

数据存储效率—分布式存储

数据存储市场规模

随着信息互联的发展，产生的数据也是越来越多。2019 年云存储市场规模为 461.2 亿美元，预计到 2023年将达到1074亿美元，2027 年将达到 2222.5 亿美元，复合年均增长率为 27.19%。

              

2019年8月20日 根据Grand View Research，公司发布的一份新报告，到2025年，全球下一代数据存储市场规模预计将达到1182.2亿美元。市场增长主要是由消费者对可靠、安全和具有成本效益的信息存储和管理方式的需求不断增加所推动的。

                            

             

分布式存储

分布式存储伴随着区块链的概念应运而生，主要通过去中心化的方式来存储、提取、检索数据。世界各地存在大量未使用的存储空间，主要由各种实体拥有，大型企业、小型家族企业、巨大硬盘机架的个人，以及每个人笔记本电脑中的小型硬盘，这些资源空间都可以用来存储。但是，由于种种障碍限制，使得这些存储空间很难被拿出来使用和共享。通过去中心化、分布式存储就可以充分挖掘闲余的存储市场，提高整个存储网络的应用效率。

             

 

数据的恢复性

我们在生活中经常会遇到自己的照片或者视频被误删了，之后怎么都找不回来了，但是分布式存储就可以避免这种情况。

首先你的数据会被切分成数个小片段，然后分发到分布式网络上，存储到分布式的节点存储盘中，如果你不小心丢失了数据，那么你就可以向网络请求数据，下载数据。

数据的便利性

随着短视频的爆发，未来将有越来越多的视频传输到网络上，在分布式存储网络中，人们可以从身边的人那里去下载视频，而不是通过中心服务器请求通过DSN网络分发，这样无疑增加了传输的效率，增加了用户下载的便利和高效。

数据的长久性

近年来，在数据存储领域比较火的一个概念是Long data,我们称之为长数据，它主要是指那些需要我们长期保存的数据，比如银行相关的交易日志数据，四大行的内部规定，普通数据材料保存5年，业务数据10年，信贷业务相关核心数据永久保存，存量“原始流水数据”银行还是主要使用磁带备份方式，这种磁带存储的弊端显而易见。

在这种应用场景下，如果银行的交易日志的备份由最传统的磁带技术转化为分布式存储技术，这就可以使重要数据得到永久保存，并且我们可以实时去检查Long Data的可用性。

数据的隐私性

分布式存储数据与现有的云系统相比，可以更好地保护隐私。现今各种云存储提供商将用户的数据完全存储在未加密的空间中，即使一些添加了静态加密的加密系统，也通过控制用户的加密密钥来做到这一点，而不是创建真正"零知识证明"系统。这是一种危险的安排，因为它意味着客户数据可能会被黑客或其他攻击者窃取、泄露或出售。

分布式存储系统将数据存储端到端加密，即使有权访问加密文本的攻击者也无法了解其中的内容。同时通过将一个文件切分成数据块的方式存储到不同的存储服务节点上，所有数据内容都进行加密处理，只有用户访问密钥，并且单个数据存储提供商的故障不能损害数据的恢复能力，这是一个比中心化存储方式更安全、高效的去中心化的存储网络。

数据的价值性

分布式存储网络体现了一种替代方案，即创建网络价值的参与者通过网络中的数字通证进行补偿。在分布式网络上存储、分发、检索、管理数据的矿工可以赚取网络通证货币，他们可以选择持有或清算这些通证得以兑现。这种共识机制和正反馈循环会激励协作参与者积极地参与网络建设，他们也都将从网络的成功中获得丰厚的回报。另外作为个人数据的拥有者，可以选择性地授权企业使用自己的数据，由此数据产生的价值也归个人所有。

从本质上讲，分布式云存储网络的工作方式与中心化存储方式类似。但数据不是在单个公司的服务器上存储数据，而是通过分散的网络进行加密和分发。这意味着除了数据所有者之外，没有任何一方可以访问数据，这使得分散式方法成为目前最安全的云存储解决方案。

分布式存储网络可能使用数百万台服务器设备而不是数百或数千台。这意味着存储的可用性通常要高得多，并且存储数据的成本要低得多。通过分布式云存储网络，需要额外存储容量的各方可以更安全，更透明地存储数据，以实现更低的价格。同样，提供存储容量的所有者可以获得奖励。

             

BMJ分布式存储

BMJ是一个高速、安全、可拓展的区块链基础设施项目。面向5G，对IPFS底层技术深度开发及优化，通过切片技术对节点的P2P传输，实现数百兆文件的秒传。从全新的角度出发，BMJ基于区块链的分布式云存储系统设计思想提出新的方案，在数据传输方面引入数据交换机制和秒传机制来提高数据传输速度；在数据存储方面，通过采用一种高效的数据存储架构来提高数据存储效率。

              

随着BMJ分布式节点全面启动，全球百万设备有效链接，BMJ要做的就是，为社会科技技术发展奠定扎实基础，为全球企业及个人提供最廉价且高效的CDN（大数据的存储及分发）、网络加速、边缘计算等服务，从而构建一个完整的应用生态圈。

              

BMJ已正式推出了基于个人的智能云存储——FileCloud云盘，为全球用户提供了一个能快捷、方便、高效、集中管理，跨平台、跨设备随时随地共享的存储方式。FileCloud云盘具有移动存储、文件加密、视频播放、短视频互动、钱包模块、公共空间等等功能。BMJ通过全球矿工提供闲置容量空间转化为存储服务，随着矿工用户的不断增加，实现无限可拓展的分布式存储。

               

作为分布式存储的领航者，BMJ目前正在快速布局，未来形成包括云存储、云计算、大数据的产业集群，可以更好的引领传统企业升级转型，推动整个新经济的发展。

为存储而来，为服务而生，BMJ正在悄然地改变着整个世界，改变你我的生活。

 

参考资料

1、https://www.zdnet.com/article/the-top-cloud-providers-of-2020-aws-microsoft-azure-google-cloud-hybrid-saas/

2、https://www.i-scoop.eu/industry-4-0/

3、https://www.forbes.com/sites/bernardmarr/2018/09/02/what-is-industry-4-0-heres-a-super-easy-explanation-for-anyone/#f9b68cd9788a

4、https://amfg.ai/2019/03/28/industry-4-0-7-real-world-examples-of-digital-manufacturing-in-action/

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