华为：2023智慧高速F5G全光通信网技术白皮书V1.0_46页_7mb

智慧高速F5G全光通信网技术白皮书总结

核心内容

本技术白皮书主要围绕智慧高速通信网络的发展需求，提出采用F5G（第五代固定网络）全光通信网作为高速公路数字化和智慧化转型的基础设施底座。F5G具备超大带宽、长距传输、超长生命周期和绿色可持续发展的特性，能够满足高速公路未来在收费、监测、车路协同、AI智能、数字孪生等领域的高要求。

主要观点

1. 高速公路发展现状：我国高速公路建设持续发展，已成为全球第一。随着“十四五”规划的推进，高速公路进入深化改革和智慧化发展新阶段，对通信网络提出了更高的要求。

2. 通信网演进趋势：从SDH/MSTP向OTN/OSU演进，满足多业务综合承载、低时延、高安全和高可靠的需求。网络结构需要简化、统一，实现“建、管、养”一体化。

3. F5G全光网络方案：基于光纤介质，提供硬管道传输，实现业务隔离、带宽灵活调整、低时延、高可靠和易运维等优势，成为智慧高速建设的重要支撑。

4. 场景化解决方案：包括全光传输网、收费业务网、监测业务网、智慧服务区和光缆数字化运维，分别针对不同业务场景，提供定制化网络架构和功能。

5. 应用案例：浙江、广东、黑龙江、四川、江西等地已成功部署F5G全光通信网，实现高效、安全、灵活的网络承载，提升运维效率，降低建设成本。

关键信息

1.1 高速公路行业发展情况和未来趋势

• 截至2022年底，我国高速公路通车里程达到17.7万公里，连续11年世界第一。
• 高速公路从注重规模向注重质量效益转变，推动数字化、智能化发展。
• 《交通强国建设纲要》和《公路“十四五”发展规划》等政策推动高速公路通信网向更高质量、更智能方向演进。

1.2 高速公路通信网现状和挑战

• 通信系统是高速公路机电系统的“中枢神经”，负责数据、语音和图像的传输。
• 早期采用PDH技术，后逐步转向SDH/MSTP技术，但已无法满足当前和未来业务的带宽、时延和安全需求。
• 多制式并存、带宽配置差异大、运维复杂等问题亟需解决。

1.3 高速公路通信网演进趋势和诉求

• 多业务综合承载，支持带宽按需平滑升级。
• 业务传输具备低时延能力，支持实时在线计费和车路协同等场景。
• 网络具备高安全和高可靠特性，支持多路由冗余保护和故障无损自愈。
• 关键信息基础设施安全保护，需与建设同步规划、同步实施。

2.1 F5G定义和简介

• F5G以全光网络为目标，支持VR/AR、智能交通、智慧医疗等新兴场景。
• 三大特征：增强型固定宽带(eFBB)、全光纤连接(FFC)、保证可靠体验(GRE)。
• 技术代表包括XGS-PON、Wi-Fi6、200G/400G、下一代OTN(OSU)等。

2.2 F5G全光技术和网络方案

• 光传输网发展：从PDH到SDH，再到OTN和OSU，实现带宽扩展和网络可靠性提升。
• PON技术发展：GPON和XGS-PON技术提供大带宽、广覆盖、多业务承载和绿色经济性。
• 网络架构：分为干线传输网、路段接入网和生产业务接入网，支持灵活组网和业务隔离。

2.3 F5G全光网络方案核心价值

• 全光承载网：

  • 网络兼容性强，支持平滑演进。
  • 多业务统一承载，硬管道端到端一跳直达。
  • 业务颗粒度覆盖广，支持10M最小带宽分配。
  • 灵活扩容，一纤多能，无需扩纤。
  • 全方位保护，支持故障快速恢复。

• 全光接入网：

  • 泛在联接，支持点到多点无源光网络。
  • 绿色经济，无源汇聚减少机房和能耗。
  • 高可靠，支持多种保护方式。
  • 确定性低时延，支持实时业务传输。
  • 易运维，支持一屏管理、即插即用、一键诊断。

3.1 全光传输网

• 综合承载收费、监测、视频等业务，支持硬管道一跳直达。
• 支持小颗粒业务承载，如收费和路侧监测。
• 提供灵活带宽调整和超低时延传输，支撑智慧高速发展。

3.2 全光收费业务网

• 高可靠和低时延传输，支持实时在线计费。
• 采用TypeC单归属组网，实现收费站到路段中心的专线直达。
• 支持收费业务与视频业务分离，提高传输效率和业务稳定性。

3.3 全光监测业务网

• 支持视频、PLC、应急通信等多业务综合接入。
• 隧道场景采用双总线结构，抗多点失效，提升可靠性。
• 支持长距接入和故障快速定位，提升运维效率。

3.4 全光智慧服务区

• 一纤多业务，支持视频、车流检测、信息发布等。
• 绿色低碳，无源汇聚减少机房和能耗。
• 降低运维成本，提升服务体验。

3.5 光缆数字化运维

• 实现光缆健康可视，支持在线监测和故障定位。
• GIS地图实现物理和逻辑光纤映射，便于运维管理。
• 空闲光纤检测，保障资源可用性，提升运维效率。

4.1 浙江案例

• 实现“一张网”承载收费、视频、办公等业务。
• 网络带宽提升10倍以上，时延下降75%。
• 采用OTN和OSU技术，实现带宽平滑演进和高效运维。

4.2 广东案例

• 构建全光大动脉，支持收费、视频、监测等业务。
• 网络具备高安全、高可靠、低时延和易运维特性。
• 实现全省统一网管，提升维护效率。

4.3 S省案例

• 构建“共享+独享”双通道，满足传统和智慧业务需求。
• 采用OTN设备，支持共享和直达通道。
• 提供高性价比、低投入、高产出的解决方案。

4.4 黑龙江案例

• 实现全省一张网，统一调度和运维。
• MS-OTN兼容SDH、PKT、OTN，节省60%投资。
• 支持未来10年智慧化发展，提供高可靠、低时延网络。

4.5 江西梅岭隧道案例

• 构建全光网络基础底座，支持视频、PLC和应急通信。
• 提供高可靠、易运维网络，提升隧道安全和运维效率。

应用展望

• F5G推动“光联万物”，为高速公路提供全光通信底座。
• 支持收费自由流、车路协同、数字孪生、AI智能等智慧场景。
• 未来将融合AI运维、OXC技术、单波800G等，进一步提升网络性能和智能化水平。
• 通过收费系统 + 北斗，实现全域车辆信息识别和定位，提升全国高速服务水平。

编制信息

• 主编人员：许智宇、鲁玉春、胡季岗、黎松峰、冯磊、邢颖、张儒、刘鹏吕民家、但科
• 参编人员：苏建伟、张海波、齐志刚、王军、孙伟光、孙卫华、童杰、关小杰、蒋贵川、冯光宇、刘勇健、赵羽、汪正勇、吴英华、檀童和、林成创、刘洋、柯清建、温磊、马小虎、刘大海、曲臻、吕耀坤、李川文、张鹏、忤高升
• 参编单位：黑龙江省交投信息科技有限责任公司、宁夏交投高速公路管理有限公司、中国通信建设集团设计院有限公司、华为技术有限公司等

附录信息

• 缩略语：包括F5G、OTN、OSU、GPON、XGS-PON等术语的中英文对照。
• 参考文献：涵盖《交通强国建设纲要》《国家公路网规划》等政策文件，为技术发展提供政策依据。