f5g全光网在工业园区的应用 行业动态-凯发k8一触即发
1我国工业园区建设现状
经过改革开放40多年来的发展，我国正在实现由制造大国向制造强国的转变。工业园区能在一定空间范围内有效地聚集各种生产要素并进行科学整合，提高工业化的集约程度，带动关联产业的发展，成为区域产业经济的重要引擎。以1979年的蛇口工业区为起点，我国工业园区建设发展迅猛，目前全国建成的各类工业园区超过两万个。
近年来，随着云智大物移等新技术的发展和应用，工业园区服务与运营也在发生多元化裂变升级，工业园区的建设在向数字园区、智慧园区方向发展，智能化、信息化、网联化趋势日益明确。新一代信息技术的发展与应用为工业园区的发展提供了新的契机，同时成为加强工业园区安全生产管理的有效助力。
2加强工业园区安全生产管理的政策背景
2020年6月9日，工信部印发《关于进一步加强工业行业安全生产管理的指导意见》，要求“立足源头预防，做到关口前移，指导工业行业不断加强安全生产管理，提升本质安全水平，为工业高质量发展提供强有力保障。”并且明确提出，“鼓励企业落实主体责任，加大安全技术改造投入，采用先进的工艺及装备，降低安全风险，消除事故隐患。推动互联网、大数据、物联网、人工智能等技术在安全生产领域广泛应用，用智能化、信息化手段提升企业本质安全水平及工控安全、数据安全管理能力。
3 工业园区网络系统的特点
3.1工业园区网络系统的性能要求
(1)通信确定性与实时性
工业控制网络不同于普通数据网络的最大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信号的确定性。
(2)稳定性与可靠性
在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。因此，在实际应用中，主干网宜采用光纤传输，现场设备的连接则可采用屏蔽双绞线，重要的网段采用冗余网络技术，以此提高网络的抗干扰能力和可靠性。
(3)高扩展性
厂区生产网络要求高可靠性，每个网络节点要符合双链路保护原则。同时，工业控制网络需要根据生产的节奏和智能化设备的部署进行周期性调整，因此需具备弹性、灵活拆卸和扩展的特性。
3.2工业园区环境安全对网络系统的要求
通常情况下，工业园区(厂房)在节能、环保、安全等方面都会采取相应的技术措施，但仍不能够完全摆脱在易燃、易爆或有毒气体、高温、高粉尘、强腐蚀、强电磁干扰等恶劣环境下的作业条件。因此在工业园区网络系统的建设中，需根据不同的环境条件有针对性地采取防护措施。
对网络设备，应采取隔爆型、增安型、本安型等设备，使现场设备本身的故障产生的点火能量不外泄，以保证系统运行的安全性。
在高温、高粉尘、强腐蚀等环境下，网络系统各类设备需选择与环境相适应的ip防护等级，线路敷设用保护管材也应选择合适的管材。
网络设备应尽量减少使用有源设备，从而在施工和系统运行过程中减少对用电设备操作。
综合布线系统传输线路在通过大于3v/m的电磁干扰环境时，应采用屏蔽线缆或光缆。
综上所述，具备了低延时、大带宽、高安全、易运维等特点的f5g全光网络是工业园区建设中工控网络的最佳选择。
4 f5g全光网在工业园区中的应用
4.1f5g技术概述
f5g(the 5th generation fixed networks)即第五代固定网络技术，也称为f5g全光网，是由国际标准组织etsi(欧洲电信标准协会)为面向产业互联网应用场景提出的新一代通信标准。f5g与5g互为补充，在不同的业务场景发挥着不可替代的作用，5g适用于移动性、多联接的场景，比如无人机、车联网等:而f5g则适用于固定性、大带宽、低时延和高安全的场景，比如工业互联网、数据中心互联和企业园区等。几代固定网络的特点如表1所示。
表1 不同阶段固定网络的特点
在工业园区领域，f5g作为一种信息基础设施，与工业设备、工业互联网相结合，将海量数据向数据中心进行精确与稳定的传输，以支持工业互联的信息决策，让工业信息化、远程实时、智能管控成为可能。
4.2f5g工业光环网的组成
图1 f5g工业光环网组成
f5g工业光环网主要包含三类产品(如图1所示)，分别为光环网头端设备orh(optical
ring head)、光环网终端设备ore(optical ring end)及无源光环网设备orp(optical ring passive)
(1)orh是工业光环网头端设备，orh设备为业务提供高可靠的网络接入，orh设备通过双归属或单归属冗余保护来保障业务的安全，当工作光接口或链路发生故障时，可以在极短时间内(一般要求低于30ms)切换到备用接口或者链路，从而保障业务不发生中断。
(2)ore设备是工业光环网终端设备，安装在各种复杂的作业环境中，所以应支持防爆，本安型ore使网络部署更加简化。
ore一般需要满足工业级要求，支持工业级工作温度(一般为-40℃~ 70℃)，支持双电源输入和 type
c双路上行，配合orh设备实现冗余保护。上行接口最少为万兆，以满足工业园区智能化建设需求。用户侧接口一般为以太网光口或电口，同时根据业务需求提供串口等工业接口。
(3)orp设备把一个orh的工业光接口连接到多个ore设备。orp包含光纤光缆和分光器。
orp所有部件均为无源设备，无需供电，orp按照工业企业的安全规范进行阻燃、防静电设计，满足本安认证。同时，orp设备需根据工作环境满足ip防护等级，以抵御恶劣作业环境的粉尘和潮湿。
4.3f5g网络在工业园区应用的优势
传统工业交换机环网和f5g工业光环网架构图分别如图2和图3所示。
图2 传统工业交换机环网架构图
图3 f5g工业光环网架构图
f5g工业光环网相比传统的工业交换机环网，具有以下优势
f5g网络从ore-跳直达orh，网络架构比传统工业交换机环网的汇聚交换机 接入交换机的网络节省了汇聚层，架构大幅简化。
(2)无源orp和本安ore，减少防爆箱的使用
f5g网络orp为无源器件，可以进行本安认证;无源或本安型设备可充分节省工业园区防爆箱的使用，使系统运营更加安全，网络更简单、易维护，并且节省了长期的投资成本。(
3)自生长网络，适合生产工艺的变化
1)f5g网络是模块化网络，新增 orp和ore节点不影响已有网络节点;
2)f5g工业光环网是光电分离网络，环网是由无源orp和光缆组成(传统工业交换机环网是光电耦合组网).可靠性更高。
f5g网络的这种特点使得网络可实现自生长，按需建设和迁移，更适合随着作业面和工艺的变化进行调整和变更。
f5g网络的这种特点使得网络可实现自生长，按需建设和迁移，更适合随着作业面和工艺的变化进行调整和变更。
(4)高保护等级、低时延
1)高保护等级:采用type c型环网，1 1保护直达终端设备ore(传统工业交换机环网只保护到骨干汇聚层、接入段未保护);传统交换机环网只支持单点断纤保护，f5g网络支持多点断纤保护，网络更可靠。
2)低时延:网络时延10ms以下，可满足园区智能化长期需求。
(5)易安装、易运维、简化现场施工
1)易安装运维:f5g网络的 orp、ore均为小型设备，可进行本安设计，轻便、易安装、易运维。
2)f5g采用预连接技术，光缆即插即用，不需要现场熔纤。
5 总结
f5g是以10g pon、wi-fi6、200g/400g以太网和osu-otn为基础的固定网络技术体系，其带宽比f4g扩大10倍，而网络延时降低90%，安全稳定性提升90%以上，能够很好地满足工业互联网中大数据量和高峰值的需求。在工业园区领域，作为一种信息基础设施，工业级的f5g全光网络以其可靠性、安全性、稳定性，能够有效提升工业效率，有着广泛的应用前景。
