工業(yè)PON2.。白皮書

目錄

第一章工業(yè)PON2.0總體架構(gòu)...................................................1

1.1工業(yè)PON2.0整體思路.................................................1

1.1.1.背景介紹.........................................................I

1.1.2.工業(yè)PON1.()架構(gòu)和面臨的主要問題...............................2

1.1.3.工業(yè)PON2.0的定義以及解決的問題..............................3

1.2工業(yè)PON2.0總體架構(gòu)..................................................4

1.2.1.工業(yè)PON2.0系統(tǒng)架構(gòu)............................................4

1.2.2.工業(yè)PON2.0在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中的位置...........................5

1.2.3.工業(yè)PON2.0與工業(yè)PON1.0之間的關(guān)系...........................6

第二章集成數(shù)據(jù)采集功能的工業(yè)PON2.0網(wǎng)關(guān).......................................7

2.1背景介紹.................................................................7

2.2需求分析.................................................................7

2.3技術(shù)要求.................................................................8

2.4系統(tǒng)架構(gòu)解析.............................................................9

2.5關(guān)鍵技術(shù)................................................................10

2.5.1.工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議轉(zhuǎn)換和兼容........................................10

2.5.2.開放軟件平臺技術(shù)................................................12

第三章網(wǎng)絡(luò)可用性保障..........................................................12

3.1保護(hù)倒換................................................................12

3.2流氓ONU檢測與隔離.....................................................15

第四章工業(yè)PON2.0智能管理平臺................................................16

4.1技術(shù)現(xiàn)狀和背景介紹.....................................................16

4.2技術(shù)方案................................................................17

4.3系統(tǒng)架構(gòu)解析............................................................19

4.4關(guān)鍵技術(shù)................................................................20

第五章典型部署應(yīng)用場景.......................................................21

5.1離散制造行業(yè)應(yīng)用場景.................................................21

5.1.1.場景特點(diǎn)........................................................21

5.1.2.案例介紹........................................................22

5.2不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的部署應(yīng)用場景及案例展示................................25

第六章演進(jìn)思路...............................................................30

工業(yè)PON2.0白皮書

第一章工業(yè)PON2.0總體架構(gòu)

1.1工＞IkPON2.0整體思路

1.1.1.背景介紹

中國制造業(yè)經(jīng)過近幾十年的飛速發(fā)展，規(guī)模已經(jīng)躍居世界第一。隨著制造業(yè)

規(guī)模的日趨壯大，傳統(tǒng)的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)性能、穩(wěn)定性、維護(hù)成本、業(yè)務(wù)改造升級等

方面已經(jīng)逐漸無法跟上制造業(yè)本身的發(fā)展步伐。同時(shí)，工業(yè)設(shè)備種類繁雜、工業(yè)

通信協(xié)議格式各異，協(xié)議承載和分析的成本巨大，工業(yè)企業(yè)急需靈活、智能的協(xié)

議分析解決方案。隨著生產(chǎn)制造云化、邊緣計(jì)算等新興技術(shù)方案的興起，如何搭

建一張實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場總線到云端平臺的端到端網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所涉及的各類

生產(chǎn)元素之間的互聯(lián)互通，是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)條件。

為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)以及全流程的數(shù)據(jù)采集、流動及智能化生產(chǎn)，

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的PON技術(shù)已成為工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的一種主要方向。工業(yè)PON技

術(shù)是采用先進(jìn)的無源光纖通信技術(shù)和工廠自動化融合而構(gòu)建的一個(gè)新興的網(wǎng)絡(luò)

平臺，是構(gòu)建未來工廠智能化的基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)PON技術(shù)可以有效解決智

能工廠和數(shù)字車間的通信交流，構(gòu)造安全可靠的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，完成制造業(yè)基礎(chǔ)

設(shè)備、工藝、物流、人員等各方面基礎(chǔ)信息采集，解決困擾企業(yè)的工業(yè)協(xié)議繁

多和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議的靈活轉(zhuǎn)換和統(tǒng)一格式，同時(shí)為企

業(yè)上云做好基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)。

:Dlk期技術(shù)相比傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)，是?套全新的安全、可靠、融合、先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)綜合解決方案，是工廠

內(nèi)車間數(shù)據(jù)采集組網(wǎng)的全新方案。但目前工業(yè)PON技術(shù)大多數(shù)實(shí)現(xiàn)方式沿用民用通信的現(xiàn)有成熟技術(shù)，僅僅滿足民用

通信領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求，對于工業(yè)場景中高可靠性、倒換保護(hù)、工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換、工業(yè)環(huán)境指標(biāo)支持能力等方面

特有需求的支持程度仍存在較大差距。

同時(shí)，在工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換方面，工業(yè)中各種生產(chǎn)線的協(xié)議多達(dá)上百種，這些協(xié)議不可能都提前預(yù)裝到設(shè)備上，工

業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)須以靈活的方式按需升級/安裝支持各類協(xié)議轉(zhuǎn)換，才能適應(yīng)各種生產(chǎn)線的快速安裝上線需求。

工業(yè)PON2.0白皮書

以上背景下，基于現(xiàn)有已在公眾客戶接入網(wǎng)中廣泛應(yīng)的PCN技術(shù)，本白皮書文檔將探討研究如何將

其應(yīng)用在工業(yè)/制造業(yè)，利用廣泛覆蓋的PON網(wǎng)絡(luò)，為工業(yè)企業(yè)提供一張高質(zhì)量/高可靠/高安全性的

通信網(wǎng)絡(luò)，提供各種工業(yè)接口和工業(yè)協(xié)議對接支持，實(shí)現(xiàn)工廠各種工業(yè)設(shè)備的互聯(lián)，以及工廠辦公及

和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的融合承載，打通工廠生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)到生產(chǎn)車間/現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)之間的屏障，提升全流程生產(chǎn)

效率、提高質(zhì)量、降低成本，提高生產(chǎn)管理的效率和生產(chǎn)制造的智能化水平，達(dá)到改進(jìn)行業(yè)各環(huán)節(jié)

生產(chǎn)質(zhì)量、提升行業(yè)全流程生產(chǎn)效率、提高全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作效能的戰(zhàn)略目標(biāo)。

1.1.2.工業(yè)PON1.0架構(gòu)和面臨的主要問題

現(xiàn)有的工業(yè)PON1.0系統(tǒng)，技術(shù)方案基于現(xiàn)有公眾接入網(wǎng)的PON系統(tǒng)，關(guān)鍵

技術(shù)指標(biāo)和業(yè)務(wù)功能方面，與公眾接入網(wǎng)PON系統(tǒng)的相應(yīng)指標(biāo)保持基本一致c

工業(yè)P0N1.0系統(tǒng)，主要針對工業(yè)場景的需求，在PON終端設(shè)備用戶側(cè)接口方

面提供了對于工業(yè)常用接口的支持（例如RS485等接口）；在PON設(shè)備所能支持

的環(huán)境指標(biāo)參數(shù)，例如高低溫范圍、濕度、防塵、供電方式等方面進(jìn)行了相應(yīng)的加

強(qiáng)和改進(jìn)；同時(shí)針對工業(yè)組網(wǎng)特點(diǎn)，提供了類環(huán)形手拉手保護(hù)等組網(wǎng)方式。

但是，原有的工業(yè)P0N1.0系統(tǒng)技術(shù)方案基本沿用運(yùn)營商大網(wǎng)的PON系統(tǒng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和業(yè)務(wù)功能基

本一致；雖然針對工業(yè)場景，增加了一些常用接口，優(yōu)化了環(huán)境參數(shù)和保護(hù)方式，但與主流數(shù)據(jù)采集和協(xié)議

轉(zhuǎn)換設(shè)備仍然相互獨(dú)立，基本上還是兩套獨(dú)立的系統(tǒng)：PON系統(tǒng)提供底層網(wǎng)絡(luò)承載，數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)

備提供工業(yè)數(shù)據(jù)采集/協(xié)議網(wǎng)關(guān)。示意如下：

2

工業(yè)PON2.0白皮書

圖1.1工業(yè)PON1.0的組網(wǎng)示意圖

1.1.3.工業(yè)PON2.0的定義以及解決的問題

針對現(xiàn)有工業(yè)P0N1.0系統(tǒng)存在的不足，中國電信聯(lián)合國內(nèi)主流P0N設(shè)備廠

商，面向工業(yè)制造業(yè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)升級演進(jìn)的實(shí)際需求，提出了工業(yè)P0N2.0的概念和

整體系統(tǒng)架構(gòu)。

工業(yè)期20的核心理念，是提供一套滿足工業(yè)場景指標(biāo)需求、提供工業(yè)協(xié)議采集

轉(zhuǎn)換開放平臺的工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接綜合解決方案，滿足各種行業(yè)、各類規(guī)模企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

用需求。

在znikTON局端設(shè)備OLT側(cè)，提伐完備的保護(hù)倒換功能，提供高可靠性的業(yè)務(wù)能力。

在工業(yè)P0N終端側(cè)，提升環(huán)境指標(biāo)、保護(hù)倒換、工業(yè)協(xié)議靈活轉(zhuǎn)換等工業(yè)場景下特有的性能，滿足工業(yè)場景

性能需求。研制開放性的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)平臺，整合現(xiàn)有協(xié)議轉(zhuǎn)換和處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議靈活轉(zhuǎn)換功能，和現(xiàn)

有車間數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)融合，減少網(wǎng)絡(luò)層級和復(fù)雜度，降低協(xié)議轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)成本。

3

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云平臺側(cè)，配合相應(yīng)的工業(yè)云平臺，實(shí)現(xiàn)工業(yè)PON數(shù)采終端與工業(yè)云平臺的有

效整合，在平臺測率財(cái)工業(yè)數(shù)據(jù)的解析計(jì)算和抄議轉(zhuǎn)換等現(xiàn)能。

IikPONl.O'IlkPON2.0'

________________________L_________________________________________生__________b______

!解析計(jì)算

云平臺層

協(xié)議轉(zhuǎn)化i

圖1.2工業(yè)PON1.0向工業(yè)PON2.0的演進(jìn)和能力提升

1.2mkPON2.0總體架構(gòu)

1.2.1.工業(yè)PON2.0系統(tǒng)架構(gòu)

工業(yè)PON接入網(wǎng)關(guān)(0NU)實(shí)現(xiàn)多種工業(yè)設(shè)備、傳感器的接入，通過工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備通信數(shù)據(jù)和協(xié)議的

接入和傳輸，匯聚設(shè)備OLT將工業(yè)數(shù)據(jù)匯聚并傳送到云平臺應(yīng)用層。

工業(yè)P0N2.0網(wǎng)關(guān)采用配置/腳本/非標(biāo)協(xié)議學(xué)習(xí)三種方式通過兩類ONU實(shí)現(xiàn)對數(shù)百種標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)協(xié)議和信號的

隨需加載/轉(zhuǎn)換，減少了網(wǎng)絡(luò)層級和復(fù)雜度，降低了協(xié)議轉(zhuǎn)換成本；能更好匹配各行業(yè)數(shù)據(jù)采集/流程生產(chǎn)抽散生產(chǎn)的

快速需求。

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工業(yè)PON2.0白皮書

J25S3S

各種標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線系統(tǒng)

圖1.3工業(yè)PON2.0架構(gòu)圖

1.2.2.工業(yè)PON2.0在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中的位置

nik期20設(shè)備在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中處于車間級網(wǎng)絡(luò)位置，通過工業(yè)級接入網(wǎng)關(guān)（CNU）設(shè)備實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)到設(shè)備

層的連接，通過光分配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等到匯聚網(wǎng)關(guān)（OLT）的集中，最終通過匯聚網(wǎng)關(guān)（OLT）與

企業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)的對接，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)0T和IT融合組網(wǎng)及工業(yè)數(shù)據(jù)的可靠有效傳輸。

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SCMSCM

辦公網(wǎng)

WMS

僭網(wǎng)絡(luò)防火墻

工廠級T-_

AOE監(jiān)

生產(chǎn)網(wǎng)測系統(tǒng)

------------扈xjikawoft---------------

車間級

HMISCADA

（人機(jī)界面接口）（數(shù)據(jù)采集

…5謠自.與雌）--

現(xiàn)場級

PLCDCS/FCS

（可編程控制器）（過程控制系統(tǒng),

府散I謝系為y

圖1.4工業(yè)PON2.0在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系中的位置

1.2.3.工業(yè)PON2.0與工業(yè)PON1.0之間的關(guān)系

工業(yè)P0N2.0相比工業(yè)P0N1.0,在系統(tǒng)組成、功能實(shí)現(xiàn)等方面有了長足的改進(jìn)和提高，更加契合廣大制造業(yè)企業(yè)對于工

廠內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。

但是，上述兩者之間并不是產(chǎn)品取代和替換的關(guān)系，由于工業(yè)行業(yè)眾多，應(yīng)用場景和功能實(shí)現(xiàn)需求繁多，同時(shí)企

業(yè)規(guī)模和信息化需求存在較大差異，目前沒有一種單獨(dú)的工業(yè)PON解決方案可以滿足所有工業(yè)企業(yè)的需求。因

此，工業(yè)P0N2.0和工業(yè)P0N1.0的產(chǎn)品，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，都是共存和按需部署的關(guān)系。

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工業(yè)PON2.0白皮書

第二章集成數(shù)據(jù)采集功能的工業(yè)PON2.0

網(wǎng)關(guān)

2.1背景介紹

當(dāng)前，工業(yè)除接入網(wǎng)關(guān)(ONU)設(shè)備與現(xiàn)有的工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)為獨(dú)立的兩

套系統(tǒng)，造成數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)承載分離。同時(shí)，由于工業(yè)現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)繁多，

協(xié)議互不兼容，工業(yè)領(lǐng)域缺乏一套能夠兼容、轉(zhuǎn)換多種協(xié)議和數(shù)據(jù)建模分析的綜合

性解決方案，無法低成本靈活實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備的信息化改造。

因此，有必要研究一套基于開放式平臺的，支持多種工業(yè)協(xié)議，同時(shí)與工廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效整合

的工業(yè)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

工業(yè)IW2.0系統(tǒng)中，接入網(wǎng)關(guān)COM)作為開放平臺，配置多種嵌入式數(shù)據(jù)采集功能，包括OPC數(shù)據(jù)采集、

數(shù)據(jù)處理等，支持網(wǎng)關(guān)與PLC、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)裝備的通信。同時(shí)，(NJ支持集成開源或者客戶開定制

的工業(yè)應(yīng)用，進(jìn)行個(gè)性化工業(yè)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換處理，并與工業(yè)云平臺進(jìn)行交互。

2.2需求分析

i.集成工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)的工業(yè)P0N2.0ONU應(yīng)用在工業(yè)場景，需要解決以下問

題：

??

11.連接性需求

iii.連接是工或網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)。所連接物理對象的多樣性及應(yīng)用場景的多槎性，需要

工業(yè)網(wǎng)關(guān)具備豐富的連接功能，如各種網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)片撲、網(wǎng)絡(luò)

部署與配置、網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)功能。

iv.多種工業(yè)協(xié)互聯(lián)議兼容

需要提供對多種工業(yè)協(xié)議的支持和兼容，工業(yè)軟硬件系統(tǒng)本身具有較強(qiáng)的封閉性和

復(fù)雜性，不同設(shè)備或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、接口協(xié)議都不相同，甚至同一設(shè)備同一型號

的不同時(shí)間出廠的產(chǎn)品所包含的字段數(shù)量與名稱也會有所差異，數(shù)據(jù)無法相互共

享。工業(yè)數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域存在

Profibus>Modbus、CAN、LonWorks、HART、Profinet、EthernetIP^

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工業(yè)PON2.0白皮書

v.Modbus/TCP、EtherCAT等多種工業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，各種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。

vi.實(shí)時(shí)性需求

生產(chǎn)線的高速運(yùn)轉(zhuǎn)、精密生產(chǎn)和運(yùn)動控制等場景對數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性要求不斷提高，重要信息需

要實(shí)時(shí)采集和上傳，以滿足生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。

工業(yè)系統(tǒng)不僅要求數(shù)據(jù)采集速度快，而且要求數(shù)據(jù)處理速度快，特別是針對傳感器產(chǎn)生的海量時(shí)

間序列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)寫入速度達(dá)到了百萬數(shù)據(jù)點(diǎn)/秒-千萬數(shù)據(jù)點(diǎn)/秒。而且數(shù)據(jù)采集模塊還要將實(shí)時(shí)

數(shù)據(jù)通過有線、無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)，專送至系統(tǒng)集成模塊，實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)決策的實(shí)時(shí)性，也就是工業(yè)

4.0所強(qiáng)調(diào)的基于“縱向、橫向、端到端”信息集成的快速反應(yīng)。

2.3技術(shù)要求

1.基于前文的需求分析，工業(yè)P0N數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)需具備如下能力：工業(yè)級的

環(huán)境適應(yīng)能力、強(qiáng)大的工業(yè)接口接入能力、多種工業(yè)協(xié)議處理、本地智能

的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，同時(shí)還要支持傳統(tǒng)的路由器功能，用以滿足更多的應(yīng)用場景，

提供靈活、智能化的管理手段。

ii.工業(yè)級的環(huán)境適應(yīng)能力，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下長期穩(wěn)定工作：具

備自然散熱式，寬溫域、低功耗、靜音設(shè)計(jì)、高防護(hù)等級等特點(diǎn)，

并應(yīng)符合二業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

iii.強(qiáng)大的工業(yè)接口接入能力。支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的物理接口，

如GE/FE/RS232/RS485/DI/D0/CAN等。

iv.開放平臺能力，設(shè)備支持集成開源或者客戶開發(fā)的應(yīng)用，以擴(kuò)展設(shè)

備功能。即工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關(guān)設(shè)備作為一個(gè)開放平臺，支持客戶開發(fā)和

部署自己的應(yīng)用。

具條二次開發(fā)能力，用戶可以根據(jù)場景選擇對應(yīng)的款型，開發(fā)部署自己的應(yīng)用，采集終端數(shù)據(jù)進(jìn)

行處理，并與業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行交互。

具備對下（自動化系統(tǒng)）協(xié)議解析能力（通訊協(xié)議：Modbus、PPI、MPI、CNC等；總線協(xié)議：CAN、

Profibus等；工業(yè)無線協(xié)議：WirelessHart、433等）。

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工業(yè)PON2.0白皮書

V.通過工業(yè)PON具備對上（工業(yè)云平臺或應(yīng)用系統(tǒng)）的協(xié)議對接能力和

網(wǎng)絡(luò)通訊能力。

2.4系統(tǒng)架構(gòu)解析

集成數(shù)據(jù)采集功能的工業(yè)P0N2.0網(wǎng)關(guān)，其特征為，硬件層面平臺化和模塊化，提供豐

富的物理接口支持：軟件層面采用開放式平臺架構(gòu)，業(yè)務(wù)功能容器化和APP化，按照

業(yè)務(wù)功能將軟件劃分為多個(gè)業(yè)務(wù)APP,實(shí)現(xiàn)快速迭代和部署，并通過容器技術(shù)，將業(yè)

務(wù)軟件與操作系統(tǒng)隔離，提升系統(tǒng)的安全性。

開放平臺的架構(gòu)如下：

圖2.1開放平臺架構(gòu)示意圖

軟件架構(gòu)抽象為雙系統(tǒng)：PON網(wǎng)絡(luò)0S系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集功能的容器系統(tǒng)。

雙系統(tǒng)運(yùn)行在同一個(gè)Linux內(nèi)核上，如上圖所示。

PON網(wǎng)絡(luò)OS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)PON設(shè)備管理、維護(hù)，各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議支持，實(shí)現(xiàn)路由

器網(wǎng)關(guān)功能；容器系統(tǒng)提供輕量級的虛擬化，根據(jù)客戶需求運(yùn)行第三方工業(yè)應(yīng)用程序。

PON網(wǎng)絡(luò)OS系統(tǒng)一般基于PON設(shè)備廠商成熟穩(wěn)定的PONOS系統(tǒng)平臺，可以實(shí)現(xiàn)

PON層面的所有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能，并可以根據(jù)工業(yè)場景的應(yīng)用需求,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)功能定制和

擴(kuò)展。

容器技術(shù)，例如LinuxContainer（簡稱LXC）,是一種內(nèi)核輕量級的操作系

9

工業(yè)PON2.0白皮書

統(tǒng)層虛擬化技術(shù)，主要由Namespace和Cgroup兩大機(jī)制來保證實(shí)現(xiàn)。Namespace提供隔離機(jī)制，保證

容器獨(dú)立運(yùn)行；Cgroup就負(fù)責(zé)資源管理控制作用，比如進(jìn)程組使用CPU、內(nèi)存的限制，進(jìn)程組的優(yōu)先級

控制，進(jìn)程組的掛起和恢復(fù)等。

工業(yè)P0N2.0網(wǎng)關(guān)，基于容器技術(shù)的開放平臺，運(yùn)營商和設(shè)備廠商提供完善的開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)第三方工業(yè)應(yīng)

用APP的開發(fā)以及在容器系統(tǒng)中的運(yùn)行，具備業(yè)務(wù)功能快速開發(fā)和迭代的能力。

2.5關(guān)鍵技術(shù)

2.5.1.工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議轉(zhuǎn)換和兼容

工業(yè)現(xiàn)場常用的總線協(xié)議包括Profinct、Profibus、CClink>EthernetIP、

Modbus、FOCAS等，需要研究實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容技術(shù)（協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地址空間

重映射等），通過在工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容，將不同的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議統(tǒng)

一映射成統(tǒng)一協(xié)議，各種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議之間通過統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)

備和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

工業(yè)P0N2.0數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)終端，支持內(nèi)置OPC-UA服務(wù)器，MQTTclient/server,支持HTTP

通信及webserver,解析現(xiàn)場總線及實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；最終實(shí)現(xiàn)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)異

構(gòu)通信協(xié)議到統(tǒng)一協(xié)議的映射，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場通信協(xié)議的統(tǒng)一，降低設(shè)備組網(wǎng)的難度，實(shí)現(xiàn)訪問統(tǒng)

一性。

工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備種類繁多，接口和總線協(xié)議不統(tǒng)一，多數(shù)工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備是非標(biāo)總線接口和非標(biāo)總線協(xié)議。為了

實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集，通過協(xié)議兼容將不同的網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議統(tǒng)映射成統(tǒng)協(xié)議，各

種網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議之間通過統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)信息的交互。協(xié)議兼容的過程就是講異種通信協(xié)議通過協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)換、地址空間重映射等技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一協(xié)議。工業(yè)現(xiàn)場常用的總線協(xié)議包括Profinet>Profibus.

CClink.EthernetIP>Modbus、FOCAS等，后續(xù)可以考慮以統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)承載（OPC-UA協(xié)議或者FDT等協(xié)

議）。

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工業(yè)PON2.0白皮書

統(tǒng)一協(xié)議：（符合OPCUA統(tǒng)一規(guī)范或者FDT規(guī)范）

協(xié)

議

兼協(xié)議轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，地址空間重映射

容

通信協(xié)議：(l^'ofinet/Profibus/CC1ink/EthernetIP/Modbus/FOG\S^)

圖2.2工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議兼容性

協(xié)議兼容技術(shù)由協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地址空間重映射等技術(shù)組成，可以支

持工業(yè)現(xiàn)場常用的總線協(xié)議，適應(yīng)各種工業(yè)設(shè)備信息傳送和交互以及各種專用控

制系統(tǒng)應(yīng)用場合的要求。

協(xié)議兼容技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過協(xié)議轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議到統(tǒng)一協(xié)議的映射，實(shí)現(xiàn)了

工業(yè)現(xiàn)場通信協(xié)議的統(tǒng)一，降低了設(shè)備組網(wǎng)的難度，實(shí)現(xiàn)了訪問的統(tǒng)一性。

采用FDT/DB1技術(shù)，通過主機(jī)系統(tǒng)訪問設(shè)備時(shí)，類似于現(xiàn)在通過操作系統(tǒng)訪問辦公室的

打印機(jī)的原理，需要通過在操作系統(tǒng)（FDT）上安裝打印機(jī)驅(qū)動（DTM）的方式進(jìn)行訪問，這種

訪問不受打印機(jī)接口（各種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議）的限制。FDT的核心特點(diǎn)是它不依賴于任何

通訊協(xié)議以及主機(jī)系統(tǒng)或現(xiàn)場設(shè)備的軟件環(huán)境。FDT使得主機(jī)系統(tǒng)通過協(xié)議來訪問設(shè)備時(shí),

對主機(jī)，協(xié)議和設(shè)備的類型都沒有限制。

通過OPCUA提供了一致、完整的地址空間和服務(wù)模型，解決了過去同一系統(tǒng)的信息不能

以統(tǒng)一方式被訪問的問題。較高的通信性能，統(tǒng)一協(xié)議基于OPCUA消息的編碼格式可以

是XML文本格式或二進(jìn)制格式，也可使用多種傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸，比如：TCP和通過

HTTP的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。較高的可靠性、冗余性，統(tǒng)一協(xié)議基于OPCLA的調(diào)試的逾時(shí)設(shè)置，

錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)和自動糾正等特征，同時(shí)基于標(biāo)準(zhǔn)冗余模型的應(yīng)用也使得來自不同廠商的軟件應(yīng)

用可以彼此兼容。較高的安全性，統(tǒng)一協(xié)議基于OPCUA的標(biāo)準(zhǔn)安仝模型：應(yīng)用程序之間

傳遞消息的底層通信技術(shù)提供了加密功能和標(biāo)記技術(shù)，保證了消息的完整性，也防止信息

的泄漏。平臺無關(guān)性，基于Internet的WebScrvice服務(wù)架構(gòu)（SOA）和非常靈活的數(shù)據(jù)

交換系統(tǒng)，保障軟件的開發(fā)不依靠和局限于任何特定的操作平臺。

參考工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)：協(xié)議兼容技術(shù)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中處于產(chǎn)業(yè)

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工業(yè)PON2.0白皮書

數(shù)據(jù)采集交換位置，通過總線協(xié)議將設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息和環(huán)境數(shù)據(jù)等采集，然后通過統(tǒng)一協(xié)議為數(shù)

據(jù)集成處理提供接口，通過協(xié)議兼容技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

2.5.2.開放軟件平臺技術(shù)

工業(yè)P0N2.0提供開放的軟硬件平臺架構(gòu)，通過容器和應(yīng)用分離技術(shù)賦能多廠商協(xié),

同實(shí)現(xiàn)工業(yè)協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工'也現(xiàn)場協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，完成異構(gòu)通信協(xié)議到統(tǒng)一協(xié)議的映

射

接入網(wǎng)關(guān)（ONU）軟件由平臺軟件和應(yīng)用軟件組成。平臺軟件支持容器功能和

應(yīng)用軟件管理功能。平臺容器提供軟件支撐環(huán)境，應(yīng)用軟件（插件）實(shí)現(xiàn)協(xié)議

轉(zhuǎn)換及其它工業(yè)數(shù)據(jù)處理及分析功能，支持多個(gè)廠家協(xié)同實(shí)現(xiàn)特定協(xié)議到統(tǒng)一

協(xié)議的轉(zhuǎn)換或多種協(xié)議互轉(zhuǎn)。

開放軟件平臺可為第三方應(yīng)用提供運(yùn)行空間和所需的運(yùn)行資源，并提供統(tǒng)一的API接口，屏蔽不同

硬件的差異，保證第三方應(yīng)用的跨硬件可用性。

開放軟件平臺的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)為容器技術(shù)，可提供一個(gè)盡可能接近標(biāo)準(zhǔn)Linux安裝環(huán)境但不需

要單獨(dú)內(nèi)核，相比單獨(dú)虛擬機(jī)開銷極低，同時(shí)又能提供容器（及容器內(nèi)的應(yīng)用）與主機(jī)之間的隔

離、進(jìn)程隔離、資源約束，約束運(yùn)營于容器中的第三方應(yīng)用的資源使用情況，監(jiān)控其異常資源

占用情況，提升開放平臺的高可靠性。

第三章網(wǎng)絡(luò)可用性保障

為滿足工業(yè)應(yīng)用場景中的高業(yè)務(wù)可用性要求，工業(yè)P0N2.0系統(tǒng)在ODN保護(hù)倒換，以及流氓ONU

檢測隔離等方面進(jìn)行了針對性功能增強(qiáng)和提升。

3.1保護(hù)倒換

PON技術(shù)具備多種等級的保護(hù)倒換方案,可以在一路ODN網(wǎng)絡(luò)或者PON

設(shè)備端口發(fā)生故障導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，快速進(jìn)行主備鏈路切換和業(yè)務(wù)恢復(fù)，保證工

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工業(yè)PON2.0白皮書

業(yè)場景對于系統(tǒng)高可靠性的要求。

工業(yè)場景中，PON光鏈路保護(hù)的典型解決方案可以采用TYPED方式（OLT

雙PON口，0NU雙PGN口，主干光纖、光分路器和配線光纖均雙路冗余）。具

體實(shí)現(xiàn)方式包括OLT同一PON板內(nèi)同一PONMAC芯片（一個(gè)PONMAC芯片支

持多個(gè)PON口的情況下）、同一PON板內(nèi)不同PONMAC芯片和PON板間的

PON口保護(hù)等三種。這種方式支持不同的ONU分別工作于OLT的主用和備用

PON接口。

對于PON的局端OLT設(shè)備，主、備用的OLTPCN端口均處于工作狀態(tài)。OLT應(yīng)保證主用PON

端口的業(yè)務(wù)信息能夠同步備份到備用m端口使得保護(hù)倒換過程中，備用期端口能維持

0\1的業(yè)務(wù)屬性不變；

對于W網(wǎng)絡(luò)中的光分路器，采用2個(gè)1:N光分路器，可以滿足TYPED

保護(hù)的部署要求；

對于PON的終端ONU設(shè)備，如果需要提供對TYPED保護(hù)的支持，ONU需要配備2個(gè)獨(dú)立的

PON口（分別包含PONMAC芯片和光模塊等）且分別注冊到OLT的兩個(gè)PON接口上。ONU的兩

個(gè)PON口工作于一主一備狀態(tài)（熱備份）。

ONU1

ONUN

圖3.1TYPED保護(hù)倒換示意圖

在工業(yè)場景中，基于非等分分光器架構(gòu)的手拉手保護(hù)倒換方式，也是一種可選的技術(shù)方案，可以滿足大部分場景

的可靠性需求。

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工業(yè)PON2.0白皮書

鹿叔&諱

PDM

0

文

保

系

統(tǒng)

圖3.2典型的工業(yè)PON手拉手雙冗余保護(hù)倒換方案

在工業(yè)應(yīng)用中，一些應(yīng)用場景要求更高性能的抗單點(diǎn)故障能力，這種情況下，

通過引入一些新技術(shù)，例如基于雙波長組'四纖樹的技術(shù)，可以提供達(dá)到5個(gè)

9或更高的運(yùn)行可靠性，多達(dá)三點(diǎn)故障時(shí)仍不影響業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。一種典型的

雙波長組\四纖樹組網(wǎng)方案圖如下所示：

圖3.3工業(yè)雙波長PON手拉手保護(hù)的鏈型組網(wǎng)示意圖

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工業(yè)PON2.0白皮書

3.2流氓ONU檢測與隔離

i.流氓（NJ是指光發(fā)射機(jī)發(fā)生故障的ONU,這種情況下，ONU的上行信號不遵從PON系統(tǒng)

中預(yù)先分配的時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送，干擾其他同一網(wǎng)絡(luò)中的ONU設(shè)備，導(dǎo)致整個(gè)PON系統(tǒng)的

上行數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生故障。

ii.為減少流氓ONU對PON網(wǎng)絡(luò)的影響，需要從幾方面入手，首先是提升ONU自身在

惡劣環(huán)境下防護(hù)能力，增加流氓ONU自律功能，同時(shí)在故障發(fā)生時(shí)通過冗余設(shè)計(jì)保

證業(yè)務(wù)不中斷，并利用大數(shù)據(jù)提供故障預(yù)判能力。

iii.增強(qiáng)0NU自律功能

iv.ONU實(shí)時(shí)檢測光模塊發(fā)光狀態(tài)，與MAC芯片發(fā)光使能信號進(jìn)行對比，異常情況

下自動關(guān)閉光器件發(fā)光電源。進(jìn)一步增強(qiáng)容錯(cuò)功能。

v.ONU關(guān)鍵器件IP68防水等級

vi.在部分惡劣情況下，如ONU進(jìn)水，或者水汽侵蝕，導(dǎo)致硬件故障觸發(fā)流氓ONU,對

關(guān)鍵器件和模塊實(shí)施IP68防水等級，可以有效減少流氓（MJ故障觸發(fā)概率。

vii.多路徑綁定

viii.雙波長組'四纖樹實(shí)現(xiàn)流量以4個(gè)獨(dú)立路徑上行到1或4個(gè)OLT,當(dāng)出現(xiàn)PON

口流氓ONU故障時(shí)業(yè)務(wù)切換到其它的正常路徑，保證業(yè)務(wù)高可用性。

ix.OLT高效檢測隔離

x.針對各種流氓ONU故障模型優(yōu)化流氓ONU檢測功能，支持長發(fā)光檢測，隨機(jī)發(fā)光

檢測，使出現(xiàn)故障快速檢測和排查。

xi.AI+大數(shù)據(jù)分析預(yù)判與檢測

基于AI+大數(shù)據(jù)分析預(yù)判與檢測隨機(jī)發(fā)光流氓ONU,采集ONU光模塊關(guān)鍵信息，線路誤碼數(shù)據(jù)，狀態(tài)變化事件等實(shí)時(shí)

狀態(tài)信息，通過大數(shù)據(jù)或機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，分析終端行為模式和數(shù)據(jù)相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)ONU古如章預(yù)判及流氓ONU輔助檢測

功能。

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工業(yè)PON2.0白皮書

第四章工業(yè)P0N2.0智能管理平臺

4.1技術(shù)現(xiàn)狀和背景介紹

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由于應(yīng)用場景的多樣性，網(wǎng)絡(luò)類型眾多（如工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、辦公

網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等），業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性要求差異很大，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍也各不相同，

同時(shí)隨著企業(yè)柔性制造和個(gè)性化定制生產(chǎn)階段的到來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對靈活組網(wǎng)、

接入帶寬和時(shí)延要求更加多樣化。

另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和復(fù)雜度的持續(xù)增加、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的復(fù)雜度也在不斷增

加，急需通過自動化措施來降低對運(yùn)維人員的技能要求，降低OPEX。

為滿足企業(yè)靈活多變的網(wǎng)絡(luò)訴求，幫組企業(yè)和行業(yè)客戶快速集成行業(yè)應(yīng)用、降低集成

門檻、節(jié)約運(yùn)維支出，需要構(gòu)建一套完整的解決方案來支撐其訴求，可以從以下幾個(gè)

方面來重點(diǎn)構(gòu)建工業(yè)P0N2.0智能管理平臺的能力：

表4.1構(gòu)建工業(yè)PON2.0智能管理平臺的能力重點(diǎn)

需求需求描述面臨挑戰(zhàn)

網(wǎng)絡(luò)性能感知實(shí)時(shí)檢測網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)1、要對網(wǎng)絡(luò)E2E的采集數(shù)據(jù)，包括

行性能、健康狀態(tài)PON網(wǎng)絡(luò)、OLT設(shè)備等;

網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延、

2、要感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，鏈接關(guān)系；

誤碼丟包等）

3、要實(shí)時(shí)的感知網(wǎng)絡(luò)異常、故障事

件。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對實(shí)時(shí)采集的全網(wǎng)1、需要采用大規(guī)模高性能并發(fā)計(jì)算

綜合分析性能數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)體處理的大數(shù)據(jù)平臺和技術(shù)，對采集

驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速實(shí)的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)數(shù)據(jù)

時(shí)的綜合分析處理進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的分析處理“

開放的工業(yè)互面向工業(yè)行業(yè)應(yīng)用1、提供豐富的API開放接口，包括通

聯(lián)網(wǎng)管理平臺提供開放平臺，支持信能力API、網(wǎng)絡(luò)能力API、用戶

二次開發(fā)能力，加快數(shù)據(jù)API等；

設(shè)備、應(yīng)用集成，新

2、提供終端管理平臺開放的能力，為

業(yè)務(wù)快速上線最終客戶提供接入入口以及操作

入口；

3、開放SDK,開發(fā)者只需要進(jìn)行簡單

的拖拽，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏

輯。

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工業(yè)PON2.0白皮書

4.2技術(shù)方案

管理平臺包含兩部分：工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)管理平臺和工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關(guān)管理平臺。工

業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)管理平臺支持OLT和PON網(wǎng)絡(luò)端到端數(shù)據(jù)采集；支持海量數(shù)據(jù)

的并發(fā)計(jì)算和分析處理，支持主動的故障分

析和預(yù)測，支持故防場景的KPI回放。為工業(yè)互聯(lián)應(yīng)用場景，

提供云化網(wǎng)絡(luò)管理、控制和分析優(yōu)化的全流程功能，為企業(yè)提

供高質(zhì)量、高體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)連接能力。

工業(yè)數(shù)采網(wǎng)關(guān)管理平臺面向工業(yè)互聯(lián)場

景，構(gòu)建具備平臺開放、云化彈性部署的統(tǒng)一管理平臺，

為企業(yè)提供一套圍繞工業(yè)終端設(shè)備統(tǒng)一接入、海量數(shù)據(jù)采

集分析、行業(yè)應(yīng)用快速上線的整體解決方案。

?圖41工業(yè)施0智能網(wǎng)絡(luò)部示意圖工業(yè)P0Q0智能網(wǎng)絡(luò)管理解決方案特點(diǎn)：

?工業(yè)PON網(wǎng)絡(luò)端到端的數(shù)據(jù)采集

1）支持端到端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集，包括PON網(wǎng)絡(luò)、OLT設(shè)備等，以便管理平臺能

實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)異常、故障事件，實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、連接關(guān)系變化：

2）支持邊緣網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集分析，如網(wǎng)關(guān)配置和運(yùn)行狀態(tài)，流表信息等采集;

支持OLT/PON網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集分析，包括OLT網(wǎng)元運(yùn)行狀態(tài)，上行口流

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工業(yè)PON2.0白皮書

3）量和誤碼丟包，PON端口流量和誤碼丟包，PON口和ONU的發(fā)送接收光功率，誤碼丟包

等信息；

?支持采集ONU和PON口拓?fù)?，OLT上行鏈路拓?fù)湫畔⒉杉?/p>

?故障根因分析和預(yù)測的AI算法

D利用AI算法實(shí)時(shí)智能感知網(wǎng)絡(luò)故障，捕獲異常事件，快速準(zhǔn)確的分析故障原因；

2預(yù)測未來的流量變化趨勢；

?預(yù)測PON網(wǎng)絡(luò)的故障和趨勢，如光模塊故障趨勢；

?歷史故障場景KPI回放

?在進(jìn)行故障分析和處理時(shí)，可以回放過去故障時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蚄PI信息，包括

網(wǎng)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，ONU上下行流量，光模塊發(fā)射接收光功率，BIP/FEC誤碼；PON

端口上下行流量，光模塊發(fā)射接收光功率，BIP/FEC誤碼；OLT上行端口流量和丟

包等。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開放平臺，行業(yè)應(yīng)用快速集成

管理平臺為用戶提供應(yīng)用管理服務(wù)，匯聚上下游合作伙伴，形成有競爭力的端到端解決方案，使得用戶可

以方便的選擇滿足其需要的各個(gè)組件，形成滿足其需要的最終方案。

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工業(yè)PON2.0白皮書

4.3系統(tǒng)架構(gòu)解析

系統(tǒng)支撐apoN網(wǎng)絡(luò)管理平臺□k數(shù)采網(wǎng)關(guān)管理平臺

朝&般rd

網(wǎng)絡(luò)APP3rdAPP行業(yè)應(yīng)用(制造/能源...)I3APP

Portal

^^API

統(tǒng)一鑒權(quán)

彈性擴(kuò)容應(yīng)用使能o艮絡(luò)

數(shù)

，霹據(jù)

分

析

升級管理服

務(wù)

日志服務(wù)

設(shè)備管理賬務(wù)

南向接口:NetConf.SNMP,HTTP(S)……

?圖4.2管理平臺架構(gòu)圖工業(yè)PON管理平臺主要包含以下功能模塊:

?系統(tǒng)支撐：提供基本功能和公共功能，包括系統(tǒng)監(jiān)控、日志、安裝&

部署、升級、高可靠性、安全、license、Portal以及用戶管理等。

?管理單元：該模塊支持網(wǎng)元，拓?fù)浜头?wù)管理。即服務(wù)發(fā)現(xiàn)和提供，

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，業(yè)務(wù)流管理等功能。

?控制單元：提供網(wǎng)絡(luò)控制能力，實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制配置的下發(fā)，如ONU認(rèn)

證等。

?分析單元：該模塊提供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)收集，分析，模擬和預(yù)測功能。此外，它

還可以通過360度網(wǎng)絡(luò)視圖協(xié)助網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，以及模擬和預(yù)測統(tǒng)計(jì)等。

工業(yè)云平臺設(shè)備管理服務(wù)：提供統(tǒng)一的設(shè)備建模，發(fā)放，認(rèn)證，鑒權(quán)，設(shè)備升級，配置等。

應(yīng)用使能服務(wù)：提供業(yè)務(wù)規(guī)則引擎，API管理，工作流編排等服務(wù)，提供應(yīng)用管理服務(wù)，包括應(yīng)

用包的安裝、卸載、更新管理等操作。

數(shù)據(jù)分析服務(wù)：平臺提供的數(shù)據(jù)分析框架，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲、分析以及生成數(shù)據(jù)報(bào)表等特性，為第三方

應(yīng)用提供分析服務(wù)，滿足多個(gè)行業(yè)數(shù)

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工業(yè)PON2.0白皮書

據(jù)分析訴求。

能力開放層：包括能力開放的APT網(wǎng)關(guān)，以及行業(yè)應(yīng)用開發(fā)所需能力，包括開發(fā)套件，demo,指導(dǎo)文

檔等。

南向接口：對接設(shè)備、網(wǎng)關(guān)，支持SNMP/Netconf等多種南向協(xié)議。

4.4關(guān)鍵技術(shù)

?工業(yè)P0N網(wǎng)絡(luò)端到端拓?fù)鋵W(xué)習(xí)

?網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫且粋€(gè)基礎(chǔ)能力，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維都會依賴網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹0N網(wǎng)絡(luò)是一種點(diǎn)到多

點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)，由光線路終端OLT(OpticalLineTerminal)

光網(wǎng)絡(luò)單元ONU(OpticalNetworkUnit)和無源分光器POS(Passive

OpticalSplitter)組成。PON光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：一是無源，二是覆蓋范圍廣，所

以決定了PON光網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維較為復(fù)雜，詳細(xì)準(zhǔn)確的光纖布放位置和分光節(jié)點(diǎn)分布,

拓?fù)溥B接關(guān)系對運(yùn)維而言非常重要。由于PON網(wǎng)絡(luò)是無源網(wǎng)絡(luò)，無法采集分光

器的性能指標(biāo)，因此無法直接通過數(shù)據(jù)來獲取拓?fù)潢P(guān)系，管理平臺通過采集ONU

光模塊的收光、發(fā)光、電壓、電流、溫度、誤碼等指標(biāo)，然后通過人工智能等技

術(shù)分析這些指標(biāo)特征來計(jì)算PON光路拓?fù)洹?/p>

PON光路故障診斷：

1)PON光路故障主要包括OLTPON板到ONU上行口這一段的故障，比如主干光纖故障、

分布光纖故障、ONU上行PON口光衰'誤碼'弱光等問題。光路故障占比跟ODN網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)模式(分光級數(shù)/連接點(diǎn)數(shù))、設(shè)備質(zhì)量(分光器、法蘭盤、光纖等)、ODN部

件環(huán)境、建設(shè)施工質(zhì)量相關(guān)。因PON網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，加之網(wǎng)絡(luò)場景復(fù)雜，導(dǎo)致有

的場景故障定位時(shí)間較長，對維護(hù)人員技能要求較高，PON光路故障診斷需從以下

方面考慮，來提升故障定位效率及降低對人員的技能要求：

2)ODN拓?fù)渥詣訉W(xué)習(xí)，避免過度依賴ODN資管系統(tǒng)，資管系統(tǒng)信息不一定是準(zhǔn)

確的。

遠(yuǎn)程故障定界、定位及根因指示，方便現(xiàn)場人員快速找到問題點(diǎn)并

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工業(yè)PON2.0白皮書

直接處理，減少定位處理時(shí)間及對運(yùn)維人員的專業(yè)技能要求。

光器件、光路劣化預(yù)警，通過預(yù)判主動運(yùn)維，減少偶發(fā)硬件故障。

第五章典型部署應(yīng)用場景

5.1離散制造行業(yè)應(yīng)用場景

5.1.1.場景特點(diǎn)

離散制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類不同，各企業(yè)所關(guān)心的數(shù)據(jù)類型也不盡相同。

一般離散制造企業(yè)車間生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)通常包括了物料、加工設(shè)備、工裝、

加工過程、質(zhì)量等等，涉及了制造執(zhí)行中的各個(gè)環(huán)節(jié)。典型離散制造企業(yè)關(guān)

注的工業(yè)數(shù)據(jù)采集信息如下表所示：

表5.1典型離散制造企業(yè)關(guān)注的工業(yè)數(shù)據(jù)采集信息內(nèi)容

信息類別采集內(nèi)容所屬類別采集要求

產(chǎn)品加工產(chǎn)品在車間的加動態(tài)信息可以按一定的

信息工完成狀況時(shí)間間隔采集

物料信息包括物料號、物靜態(tài)信息，可建立靜態(tài)物料伴隨物料入庫

料名稱、物料尺信息表，通過物料號查詢信而改變

寸.、材料牌號、息，生產(chǎn)現(xiàn)場需要采集的是

加工工藝等物料號