工业互联网产业联盟-工业光网白皮书2021-2021.4-53页_1mb

工业光网白皮书总结

核心内容概述

工业光网作为工业互联网中的有线网络部署方案，凭借其高效、灵活、易管控等优势，成为实现工业网络升级的重要技术手段。工业光网采用光纤作为传输介质，具备高带宽、低时延、低损耗、抗干扰等特性，能够满足智能制造过程中对网络性能的高要求。同时，工业光网支持协议转换、业务隔离、网络切片、边缘计算等技术，提升工业网络的兼容性、安全性和扩展性。

主要观点

• 工业光网是工业互联网网络架构的重要组成部分，适用于园区骨干网、车间级网络和现场级网络。
• 工业光网能够实现工业生产要素的全面互联，包括人、机、物，支持生产控制、数据采集、视频监控、边缘计算等业务。
• 工业光网在多个行业场景中展现出广泛的应用价值，如汽车制造、智慧矿山、综合管廊、油气行业、自动化测试平台等。
• 工业光网具有自主可控、安全可靠、易运维、部署灵活等优势，可有效解决传统工业网络中存在的信息孤岛、设备国产化率低、协议不统一、部署复杂等问题。
• 工业光网的发展趋势包括网络架构融合、协议标准化、开放平台建设、智能运维等。

关键信息

一、工业光网的建设背景

• 工业互联网已成为我国国家战略，推动制造业向数字化、网络化、智能化转型。
• 传统工业网络存在信息孤岛、协议不兼容、扩展性差、部署复杂等问题，亟需技术升级。
• 工业光网作为新一代光网络技术，具备良好的适应性与扩展性，适用于多种工业场景。

二、工业光网的应用范围与行业场景

1. 工业园区网络

• 骨干网连接：支持万兆至100G带宽，适用于企业间互联和云平台对接。
• 跨园区协同：支持多厂区数据采集与实时监控，具备良好的业务隔离与安全性。

2. 企业管理网络

• 信息网络互联：支持MES、PLM、ERP等系统集中部署，实现数据互通。
• 企业管理云化：支持企业私有云与公有云之间的互联与协同。
• IT与OT融合：支持IT和OT网络的融合组网，实现数据在两个网络间的可靠传输。

3. 工业生产网络

• 生产信息采集：支持生产终端与上层系统之间的高速数据传输，实现实时监控与分析。
• 边缘计算：支持边缘侧数据处理与模型推理，降低传输时延，提高计算效率。
• 柔性生产调度：支持网络切片与快速组网，适应生产流程变化与设备迁移。

4. 智慧矿山

• 覆盖复杂环境：支持井上与井下设备的连接，适应深井环境。
• 网络稳定性高：采用无源器件组网，降低部署难度与维护成本。
• 数据安全可靠：支持双链路备份、断纤检测与业务恢复，保障矿区数据安全。

5. 综合管廊

• 适应狭小空间：支持光纤预连接、光电混合缆等技术，降低布线难度。
• 网络健壮性高：支持长距离传输、无源组网，满足管廊复杂环境下的网络需求。
• 运维便捷：支持远程运维与可视化管理，提升网络管理效率。

6. 油气行业

• 支持远距离传输：采用OTN技术实现跨段数据传输，满足油气行业长距离、高带宽需求。
• 适应恶劣环境：支持宽温、防爆、防腐蚀等工业级环境标准。
• 业务可靠性高：支持多种保护倒换机制，保障网络稳定运行。

7. 工业自动化测试平台

• 支持高带宽测试：如机器视觉检测业务需高达2Gbit/s的带宽。
• 提升测试效率：通过全光交换技术实现自动化测试，降低人工操作与运维成本。
• 保障信息安全：支持光层信号透明交换，避免数据泄露与干扰。

三、工业光网的典型技术

1. 工业OTN

• 技术特点：支持大颗粒业务直接映射、低时延、低抖动、高可靠性。
• 应用场景：适用于园区骨干网、跨园区协同、云平台对接等。
• 优势：支持灵活组网、统一运维管理、业务透明承载、高带宽传输。

2. 工业PON

• 技术特点：采用单纤双向、点到多点结构，支持低时延、数据安全、网络切片。
• 应用场景：适用于车间级网络、工厂办公网络、设备接入等。
• 优势：部署灵活、维护简便、支持多种工业协议与接口。

3. 工业光总线

• 技术特点：支持并行数据处理、确定性低时延、高带宽。
• 应用场景：适用于现场级控制网络，如PLC与从站设备的连接。
• 优势：支持现有工业协议透传、降低PLC循环周期、提升现场控制精度。

4. 其他技术

• 全光交换技术：实现业务信号的透明交换，支持自动化测试与远程运维。
• ODN简化部署技术：采用预置连接头、不等比分光、超柔蝶形光纤等，提升部署效率与网络稳定性。

四、工业光网的建设建议

• 建设目标：构建全要素、全链条互联互通的网络基础设施，满足企业生产与管理需求。
• 建设原则：
  • 网络性能稳定、安全；
  • 适应复杂工业环境；
  • 兼容现有网络与设备；
  • 灵活扩展与资源预留；
  • 成本控制与可接受性。
• 建设思路：
  • 现场勘查：了解客户行业、工厂规模、网络需求、现有网络状况等；
  • 制定方案：包括组网方式、设备选型、实施要求等；
  • 商业模式：如以租代建、一次性建设等；
  • 运维模式：包括企业自运维、运营商代运维、第三方运维等。

五、工业光网的发展趋势

• 网络架构融合：IT与OT网络逐步融合，实现数据互通与系统集成。
• 协议标准化：推动工业通信协议的统一与兼容，支持异构设备互联。
• 开放平台发展：支持工业APP与开放API接口，实现多厂商协同。
• 智能化运维：通过统一管理平台与自动化运维技术，提升运维效率。
• 技术持续演进：向更高带宽、更低时延、更灵活组网方向发展，满足未来工业网络需求。

附录：现场勘查要点

• 客户行业：了解客户所在行业及网络应用场景。
• 工厂规模：包括厂区面积、信息点分布等。
• 网络需求：包括带宽、时延、抖动、丢包率、安全性等。
• 现场布局：包括企业机房、建筑物形态、工业环境等。
• 运维模式：选择集中式或专用式网管系统，以及企业自运维、运营商代运维或第三方运维方式。