中国联通唐雄燕：实现光网与5G协同，赋能工业互联网

Ldquo前几天举办的，2022中国光通信高质量发展论坛事实上，中国联通研究院副院长，首席科学家唐表示，只有实现光网与5G的协同，才能更好地为工业互联网赋能！要抓住工业互联网发展机遇，发挥光通信优势，开展工业PON等工业光网络技术创新，推进光纤到机和光网络技术在工业互联网中的应用，实现工业光网络与工业以太网，5G等技术的融合，夯实工业计算网络基础。

行业需要5G配合光网。

工业是网络强国和制造强国战略的重要抓手，受到了我国政府的高度重视自2017年起连续五年写入政府工作报告产业也为光通信创造了新的发展空间在唐看来，工业光网是光通信融入工业互联网发展大潮的重要契机

目前，工业互联网网络面临诸多挑战:一是工业园区，办公，生产等不同区域和环节的网络分离，系统和信息的隔离，二是传统组网方式不够灵活，网络的调整，升级和扩展受到限制，三是网络运维管理缺乏智能化，网络，计算，应用的管控体系不统一，第四，工业环境复杂，工业应用场景多样，部分场景电磁干扰大，无线接入手段难以适应。

传统的工业互联网网络需要改造，需要具备五大特性，为工业互联网应用场景建设高质量的网络设施唐表示:一是超大连接，实现海量工业设备接入，二是超低延迟，保证端到端的低延迟通信，满足工业控制的要求，第三，计算能力增强，通过增强网关的计算能力，实现边缘计算和计算网络的融合，是四面云的协同，赋能工业大数据和工业智能，五是安全可靠，要构建高度安全可靠的工业网络和系统

工业光网络是工业网络和光网络的结合它利用光网络技术将工业企业的所有生产要素互联，实现生产控制，工厂监控，办公业务的统一接入，实现人，机，物的全方位高质量互联唐强调，工业互联网既需要5G，也需要光网，两者相辅相成，各有优势和适用场景

在工业光网络中，工业PON，工业OTN和工业光总线是关键技术。特别是工业PON可以广泛应用于工业园区，工厂和现场，具有很多优势:

大连连接带宽大，可以很好地满足工业互联网中人机对象的大规模连接需求和3D机器视觉等大带宽业务需求，低时延低抖动，工业PON的下行广播机制可以保证稳定的低时延传输，下行时延可以低于100微秒，上行时延可以低于200微秒，通过技术创新，时延可以进一步降低到10微秒，高可靠，高安全性，光接入天然具有抗电磁干扰，高稳定性的特点，能够满足工业互联网安全可靠的要求，可以灵活扩展PON系统接入带宽和用户数量，除了传输能力，还可以增强计算能力，实现计算网络的协同，更好地承载工业应用。

由于工业PON的独特优势，中国联通希望通过大连接，低时延的工业PON基础技术，连接与计算一体化的工业计算网络体系，以及增强的安全可靠保障机制，构建超大连接，超低时延，安全可信的工业PON网络，为工业互联网的发展奠定坚实的基础。

工业无源光网络技术创新现状，七个关键

唐作为2021年国家重点计划负责人，负责超低时延，超大连接，安全可信的工业无源光网络架构和系统研究与应用示范，项目研究。

据介绍，该项目围绕PON在工业互联网场景中的应用，研究提出超大连接，超低时延，安全可信的新一代光接入网架构，开发低成本光接入系统器件，模块和设备，构建边缘云协同的工业光网络运维控制系统，开展应用示范，推动PON从电信级向工业级扩展本课题将在以下领域进行技术创新

一是通过TDM+WDM+SDM多维复用构建超大连接光接入网10G TDM—PON技术是工业PON的主流，技术成熟度高，产业链完善一台OLT可以实现一万多台终端的连接，可以满足工业互联网巨大的连接需求同时基于工业互联网的需求，升级到50G PON，满足更高带宽的业务需求是WDM PON进一步升级的重要方向，具有发展潜力，产业链正在逐步成熟WDM—PON具有更大的连接能力和带宽容量未来将结合多载波和多芯光纤，实现波分和空分的多维复用，单个PON口可以连接上千个ONU

二是实现超低时延的工业PON系统通过FBA固定带宽机制，缩短上行突发，带外开窗等机制降低PON系统时延，下行时延为75微秒，上行时延为200微秒同时，项目也在研究超低时延的工业PON系统通过采用波分和相干技术，PON的时延可以控制在10微秒以内

三是建设高可靠，安全的PON网络PON有完善的保护倒换比如PON光链路保护可以采用TYPE D模式，保证系统的高可靠性，在PON系统中，OLT发出的信号可以被所有ONU接收到，因此需要通过完善的ONU接入安全机制和加密算法来保证系统和数据的高安全性

第四，研发新型计算网络融合工业网关针对工业通信数据接口复杂，协议不兼容的特点，设计了一种基于ONU边缘计算能力的多协议转换系统，实现跨传输层的透明数据传输针对确定性低延迟，低抖动的需求，将边缘计算能力下沉到现场ONU工业PON融合网关的关键技术包括:单帧多突发低时延技术，气密，防腐和电磁隔离技术，基于虚拟化/容器化的计算能力增强ONU硬件架构，基于ONU边缘计算能力的多协议转换

五是实现工业PON的柔性切片工业PON网络具有网络切片能力一个物理OLT设备可以虚拟成多个逻辑OLT设备片，每个片之间的网络资源分配和系统管理权限相互独立在共享物理资源的前提下，实现了对服务的独立管理和控制

六是构建云边缘协作的工业计算网络云端协同工业计算网络可以承接各种工业应用，满足工业场景的多样化需求，成为工业互联网的基础技术基础

七是提升工业网络智能管控能力引入人工智能技术，增强工业网络的智能管控，实现网络故障的快速定位和预测，并将第三方工业互联网应用平台纳入管控体系，实现工业互联网应用的快速集成

工业PON应用场景

唐指出，工业PON可以应用到工业互联网的很多场景。

从建设场景来看，适合新建厂网和升级厂网，从建设覆盖范围来看，工业光网络的建设范围可以覆盖企业/园区内的工业生产网络，企业信息网络和企业/园区外的骨干传输网络，从而构建一个端到端的全光网络互联系统。

工业PON可以应用于各种工业领域比如在矿业场景下，通过部署OLT主备保护，可以实现工业ONU连接的高可靠性，工业PON网络可以实现多业务混合承载，通过预接ODN，可以实现快速施工，降低作业难度和危险性

在制造车间场景下，工业PON可以有效解决离散制造业接入终端种类繁多，数量庞大的问题，解决现场一级的实时数据采集问题，解决不同场景下的数据传输和交互问题，解决复杂环境下的电磁干扰问题。

工业PON已经开始大规模应用以河北某企业集团为例，该集团通过部署高速，融合，安全的工业PON网络，实现了高清视频监控，工业信息采集，智能制造，云服务，海量数据交换的统一承载，在山东某住建局智慧工地，面对包括自动控尘，视频监控+智能AI，远程塔吊，员工个人智能监管，工地智能安全系统，企业云平台等多场景需求，，通过PON+5G的智慧工地解决方案，大大提升了工地运营管理的场景化和定制化能力，在浙江省某环保智能监测站项目中，需要解决运维难，安全性低，自然环境复杂，站点多，数据采集传输等问题通过应用工业PON技术，光纤的高抗干扰特性和工业PON的高可靠性机制可以很好地满足环境适应性的要求

从工业PON技术发展来看，工业PON1.0主要提供基本组网功能，PON设备集成以太网，RS232/485，CAN等工业接口，实现光纤到机器:接口互连，工业PON2.0实现协议转换和数据采集，集成各种主流工业协议，具备工业数据采集/上传能力，从而实现光纤到机器:协议互操作性唐指出，下一步迈向工业PON3.0将更加注重系统和应用的互通，实现PON设备与工业云平台的对接，支持MEC，TSN，网络AI，工业安防等新一代工业互联网功能，适配工业APP实现光纤到机器:应用程序互操作性

实现光网与5G的协同，赋能工业互联网！在演讲的最后，唐向业界倡议，要抓住工业互联网的发展机遇，充分发挥光网络大带宽，低时延，高可靠，高安全性等确定性网络优势，推动光网络技术在工业互联网中的应用，开展工业PON，工业OTN/WDM等工业光网络技术创新，实现工业光网络与工业以太网，5G，WiFi，TSN等技术的融合，构建工业计算网络，推动光纤到

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