智慧工厂F5G全光网设计指南

_编写单位_ONA（中国电子节能技术协会绿色全光网络专业委员会）随着制造业的不断发展和智能化转型，工厂对于网络通信的需求也日益增加。传统的网络架构已经无法满足工厂生产过程中对于大带宽、低延迟、高可靠的性能需求，因此，F5G全光网作为一种新兴的网络技术，应运而生，为制造工厂的数字化转型提供了全新的解决方本设计指南旨在为智慧工厂F5G全光网的设计提供指导和参考。通过解析F5G全光网解F5G全光网在制造工厂中的重要作用，掌握设计与部署的关键技术和方法。本指南将为智慧工厂F5G全光网设计指南，聚焦阐述网络架构设计、关键技术选型、综合布线设计、设备选型、业务规划设计等方面的内容。若希望了解F5G全光网络方案、方案价值、CONTENTS 1智慧工厂F5G全光网定义和关键技术 11.1智慧工厂F5G全光网定义 21.1.1F5G定义 21.1.2智慧工厂F5G全光网定义 21.2智慧工厂F5G全光网和传统网络差异 31.2.1网络架构差异 31.2.2综合布线差异 51.3智慧工厂F5G全光网关键技术 61.3.1可靠性保障技术 61.3.2确定性低时延技术 61.3.3固定带宽保障技术 71.3.4专网切片技术 71.3.5智能运维技术 71.3.6远程供电技术 7第2章 8智慧工厂F5G全光网设计原则和关键要素 82.1设计原则 92.2关键要素 92.3组网架构设计 92.3.1生产网独立建网，安防网和办公网融合建网 112.3.2生产网、安防网、办公网独立建网 122.3.3生产网、安防网、办公网融合建网 132.3.4智慧工厂F5G全光网组网架构推荐参考 132.4PON技术选择 142.4.1生产网PON技术选择 152.4.2办公网PON技术选择 162.4.3安防网PON技术选择 172.4.4PON技术选择推荐 172.5保护方式选择 172.5.1TypeB保护 182.5.2TypeC保护 182.5.3保护方式选择推荐 192.6分光比设计 202.6.1分光比设计推荐原则 202.6.2分光器选型推荐原则 21 22智慧工厂F5G全光网场景详细设计 223.1生产网络设计 233.1.1生产网网络架构 233.1.2生产网综合布线设计 243.2办公网络设计 303.2.1办公网网络架构 303.2.2办公网综合布线设计 313.3安防网络设计 343.3.1安防网网络架构 343.3.2安防网综合布线设计 353.4智慧工厂F5G全光网设备选型建议 373.4.1OLT设备选型建议 373.4.2ONU设备选型建议 39第4章 43智慧工厂F5G全光网业务配置规划设计 434.1业务功能配置规划建议 444.1.1VLAN规划 444.1.2二层互通规划 464.1.3Qos配置规划 464.1.4带宽配置规划 484.1.5OLT上行链路保护 504.1.6环路检测功能 504.2安全功能配置规划建议 514.2.1网络准入认证方案 514.2.2完整性和保密性 534.2.3防私接DHCPServer 53 55智慧工厂F5G全光网智能化设计说明 555.1设计依据 565.1.1项目概况 565.1.2现行相关规范、标准： 565.2设计范围 565.2.1设计范围 565.2.2工程界面 575.3信息网络系统 575.3.1系统内容 575.3.2信息网络系统划分 575.3.3网络系统架构 585.3.4OLT 585.3.5ONU 585.4综合布线系统 595.4.1垂直干线 595.4.2水平布线 595.4.3安装ONU的信息箱 59智慧工厂F5G全光网定义和关键技术1.1智慧工厂F5G全光网定义F5G是由中国提出的，欧洲电信标准协会ETSI接纳、业界广泛参与的最新一代固定网络。2019年6月，中国信息通信研究院在上海移动大会上，首次提出了F5G。2019年底ETSI通过了F5G立项，对固定网络的代际作出了定义。F5G的参与者有诸多机构成员，包括运营商（中国电信、中国联通、意大利电信、法国电信等）、设备商（华为、烽火、康普F5G具备了大带宽（eFBB，enhancedfixedbroadband，增强型固定宽带多连接（FFC，full-fiberconnection，全光联接）和好体验（GRE，guaranteedreliableexperience，极致体验）三个关键特征，其代表性的技术包括10GPON技术、每波长200G/400G光传输智慧工厂F5G全光网给出了全新的定义：智慧工厂F5G全光网是以单模光纤为介质，路终端OLT、无源光配线网络ODN、光网络单元ONU等，能够统一承载工业生产控制数据、生产现场感知数据、安防数据、办公数据、语音通话数据等多业务，具备简架构、易演智慧工厂F5G全光网主要采用的是F5G无源光局域网（POL）技术，OLT设备和图1-1智慧工厂F5G全光网定义1.2智慧工厂F5G全光网和传统网络差异间、办公楼宇弱电间或者楼层弱电间，接入交换机一般部署于生产车间机柜、办公楼层弱电间。核心交换机、汇聚交换机和接入交换机之间通常采用光纤互连。生产车间机柜、办公楼智慧工厂F5G全光网的核心交换机和OLT部署于核心机房，无源分光器（简称“分光网络类型核心层汇聚层接入层交换机网络核心交换机汇聚交换机接入交换机智慧工厂F5G全光网核心交换机/网络类型核心层汇聚层接入层交换机网络核心交换机汇聚交换机接入交换机智慧工厂F5G全光网核心交换机/OLT分光器ONU图1-2网络架构差异传统以太网交换机网络主要由以太网交换机和网线组成，传统以太网络一般采用三层架主要包括核心层和接入层，使用分光器代替了传统交换机组网的汇聚层网络设备及光模表1-1智慧工厂F5G全光网和传统以太网交换机网络比较智慧工厂F5G全光网采用的设备和技术与传统以太网交换机网络也有区别。智慧工厂F5G全光网主要采用的是OLT和ONU设备，OLTF5G的POL技术；而传统以太网交换机网络，采用的是核心交换机、汇聚交换机和接入网智慧工厂F5G全光网中，ONU需尽可能靠近最终接入终端安装，以缩短ONU到最终智慧工厂F5G全光网和传统以太网交换机网络在综合布线上也有差异，主要是在接入传统以太网交换机网络的综合布线中，核心交换机部署于园区的核心机房，汇聚交换机机柜或办公楼层弱电间到接入设备的水平布线采用的是水平电缆，通常采用的水平电缆包括智慧工厂F5G全光网的综合布线主要是采用光纤。核心交换机和OLT部署于园区的核心机房，弱电间只部署分光器，从核心机房到楼宇/楼层弱电间采用光纤进行连接。ONU设图1-3综合布线差异表1-2智慧工厂F5G全光网和传统以太网交换机网络的比较综合布线主干水平工作区交换机网络光缆智慧工厂F5G全光网光缆光缆（光纤）网线/光纤1.3智慧工厂F5G全光网关键技术可靠性保障技术是确保数据传输稳定性和连续性的关键，在F5G全光网络的构建中，供全链路的双冗余保护，覆盖从OLT到ONU之间的光制造企业在远程工业控制、机器人协同作业等应用场景不但对网络时延有明确要求，更程协作类业务“准时、准确、快速”的数据传输。F5G全光网用固定带宽分配技术降低动态带宽调整引入的时延和抖动，同时采用Multi-burst技术提升数据调度频率，从而降低传输时智慧工厂制造车间的生产网络承载了多项重要业务，包括MES、数据采集、工业控制和AI质检等。这些业务需要稳定的端到端带宽支持，以确保不会因为突发流量而导致数据丢失。采用F5G全光网的时分复用和DBA动态带宽分配技术，能够为制造车间生产业务提供可靠的端到端带宽通道，确保不同终端之间的业务具备独立的带宽资源。制造车间的AI质检业务的大带宽和高突发的业务流量将不会抢占或干扰MES、数采、工业控制等业务流智慧工厂园区通常需要构建多个物理网络，包括车间生产网、企业安防网和企业办公网等。采用F5G全光网的专网切片技术可以将这些网络统一承载在一张物理网络上。这样做取自动化措施来降低对运维人员技能的要求，从而降低运营支出。F5G全光网的智能运维技术可以实现网络性能感知，实时监测网络的运行状态和健康状况（如网络带宽、时延、误码丢包等并支持对网络实时性能数据进行综合分析和处理。此外，结合人工智能技术，还由于制造工厂的现场环境复杂多样，存在一些工厂内难以为ONU设备供电的问题。例如，一些半导体制造工厂不允许使用产线生产设备的供电系统为ONU供电。F5G全光网络的远程供电技术可以采用集中供电单元通过光电复合缆远程为ONU供电。针对需要远距离通信的现场通信设备，可以部署光电复合缆，这样既可以通过光纤传输数据，同时还可以为智慧工厂F5G全光网设计原则和关键要素智慧工厂F5G全光网设计原则和关键要素2.1设计原则建设单位需求优先原则：规划设计一定要基于建设单位设计任务书及设计要求或者应用槽位，ONU具有多余的空闲接口，光缆有一定的光纤资源预留，光路连接设备有多余的连易管理性原则：建议在网络中配置网络管理单元，对于ODN管理要求高的场合，可考2.2关键要素智慧工厂F5G全光网设计关键要素包括：组网架构设计，PON技术选择，保护方式选2.3组网架构设计生产网服务于企业生产系统主要包括企业资源规划系统ERP、产品生命周期管理系统安防网服务于安防系统包括厂务监控系统FMCS、建筑设备管理系统等。建筑设备管理办公网服务于办公系统满足企业员工日常办公需要。上述应用网络根据安全性要求、系F5G硬隔离专网切片技术为智慧工厂F5G全光网园区的生产网络、安防网络、办公网络提供了全新的组网方案。智慧工厂F5G全光网架构推荐三种方式，三种方式均有各自的应根据具体的项目建设单位需求，选择匹配建设单位需求的组网架构。下文将详细介绍2.3.1生产网独立建网，安防网和办公网融合建网图2-1智慧工厂F5G全光网架构示意（生产网独立、安防和办公网融合）生产网络独立建网，其接入层至核心层的网络设备和光纤链路与办公网和安防网的网络2.3.2生产网、安防网、办公网独立建网图2-2智慧工厂F5G全光网架构示意（生产网、安防网、办公网独立）2.3.3生产网、安防网、办公网融合建网图2-3智慧工厂F5G全光网架构示意（生产网、安防网、办公网融合建网）2.3.4智慧工厂F5G全光网组网架构推荐参考表2-1智慧工厂F5G全光网组网架构推荐参考表组网架构安全、隔离建网成本推荐场景生产网独立建网，安防网和办公网融合建网生产网物理隔离，安防网和办公网专网切片中大型制造企业，安防网和办公网切片隔离节省投资生产网、安防网、办公网生产网、安防网、办公高大型制造企业，明确要独立建网网，物理隔离求物理隔离生产网、安防网、办公网融合建网生产网、安防网、办公网，专网切片隔离低中小型制造企业，节省投资2.4PON技术选择PON技术。其中，GPON技术OLT单个PON口下行带宽2.5Gbps、上行带宽1.25Gbps。图2-4GPON技术和XGS-PON技术上下行带宽说明XGS-PON&GPONCombo技术是GPON和XGS-PON技术融合接入技术，同时支持GPON业务通道和XGS-PON业务通道进行业务数据传输，GPON/XGS-PON业务通道采用不同的光波长独立传输。支持XGS-PON&GPONCombo技术的业务单板的PON口支持同图2-5XGS-PON&GPONCOMBOPON技术上下行带宽说明生产网、办公网、安防网根据业务流量实际需要选择适合的PON技术，在满足业务流通流量场景。不同的场景可根据不同的带宽需求选择不同的PON技术，避免造成带宽资源高流量场景高清质检业务：高清质检业务的终端高清工业相机，由于工业相机数据传输通常是不压工业相机所需要的带宽为1280*960*30*8/1024/1024=281.25Mbps。此类高清AI质检业务的产线，单台高清工业相机所需的带宽>200Mbps，则推荐采用XGS-PON技术，以支撑大流MES业务：MES工控机、PC、扫码终端，对带宽需求不高，所需的带宽<12Mbps，推数采业务：MES工控机、机器信息接口、数采网关，对带宽需求不高，所需的带宽无线AP业务：PDA终端、手机、PAD、PC、AGV，对带宽需求不高，所需的带宽表2-2生产网常见业务类型与网络带宽要求普通流量场景业务类型业务类型终端类型终端类型业务数据业务数据带宽要求带宽要求PONPON技术高清质检高清质检高清工业相机高清工业相机高清图像、高帧率高清图像、高帧率200200Mbps~500MbpsXGS-PONXGS-PON质检质检工业相机工业相机高清图像高清图像~100~100MbpsGPONGPONMESMESMESMES工控机/PC/扫码终端生产控制数据生产控制数据~12~12MbpsGPONGPON数采数采MESMES工控机/机器信息接口/数采网关生产状态数据生产状态数据~12~12MbpsGPONGPON无线APPDAPDA终端/手机/PAD/PC/AGV生产状态数据生产状态数据/物流控制数据~20~20MbpsGPONGPON办公网有线接入类终端类型包括：PC、打印机、会议终端等，此类业务所需的峰值带办公网无线Wi-FiAP接入场景，AP对带宽需求较高，单AP峰值带宽<1000Mbps，平场景推荐PON技术ONU款型生产网XGS-PON场景推荐PON技术ONU款型生产网XGS-PON&GPONComboPON普通流量业务：GPON高流量业务：XGS-PON办公网XGS-PON&GPONComboPON有线接入：GPON无线AP接入：XGS-PON安防网GPONGPON表2-3办公网常见业务类型与网络带宽要求业务类型终端类型业务数据带宽要求PON技术办公有线PC、打印机、会议终端数据、图像、视频40Mbps~100MbpsGPON办公无线Wi-FiAP高清图像200Mbs~1000MbpsXGS-PON安防网，高清视频摄像机的带宽约12Mbps，建筑设备管理系统的各类传感、计量设备2.4.4PON技术选择推荐综上所述，生产网、办公网、安防网根据业务流量实际需要选择适合的PON技术，在表2-4PON技术选择推荐参考表2.5保护方式选择F5G全光网的组网保护方式分为TypeB保护和TypeC保护。配置了TypeB保护和TypeC保护后，若被保护部件出现了故障，F5G全光双归属保护方式：分光器的2根上行光纤（主干光纤）分别接到2台OLT的不同PON图2-6F5G全光网TypeB保护方式TypeB双归属保护方式可实现对主干光纤和OLT（包括OLT设备，OLT的PON端口双归属保护方式：不同的分光器上行光纤（主干光纤）分别接到2台OLT的不同PON图2-7F5G图2-7F5G全光网TypeC保护方式TypeC双归属保护方式需配置2台独立的OLTTypeC双归属保护支持了端到端的冗余备份保护，可靠性高，生产网宜采用TypeC双2.5.3保护方式选择推荐TypeC双归属保护方式相比TypeB双归属保护方式可靠性更高，但需要冗余配置分光器、分支光纤、ONUPON光模块，会额外增加建网成本。智慧工厂F5G全光网网络保护方表2-5组网保护方式选择推荐参考表保护方式保护方式保护范围保护范围推荐场景推荐场景TypeTypeB双归属OLTOLT设备，OLT的PON端口和OLT的上行端口、主干光纤生产网，办公网，生产网，办公网，安防网TypeC双归属OLT设备，OLT的PON端口和OLT的上行端口、主干光缆、分光器、配线光缆和ONU上行PON端口生产网PON技术PON口带宽分光比ONUETH口数可保证带宽GPON~1024MbpsPON技术PON口带宽分光比ONUETH口数可保证带宽GPON~1024MbpsSPL_nETH_n1024/(SPL_n*ETH_n)XGS-PON~10240MbpsSPL_nETH_n10240/(SPL_n*ETH_n)2.6分光比设计2.6.1分光比设计推荐原则分光比是指单个OLTPON口下实际接入ONU的最大数量。分光比的设计应满足OLT表2-6业务带宽和分光比计算关系2.6.2分光器选型推荐原则分光比确定后，分光器选型应预留一定数量的端口用于扩展、扩容。分光器选型推荐原智慧工厂F5G全光网场景详细设计3.1生产网络设计图3-1智慧工厂F5G全光网生产网络架构示意生产网络采用TypeC双归属保护组网。在核心层，份、分担业务流量，其中一台OLT发生故障时，系统自动将业务切换至另一台OLT，确保了核心层网络可靠性。在汇聚层，分光器两台一组互为备份，在其中一台分光器端口联接断场景方案典型制造工厂单车间信息点数量分光器部署位置ONU安装方式高密场景半导体电子、光伏电池、新能源~1000车间现场机柜场景方案典型制造工厂单车间信息点数量分光器部署位置ONU安装方式高密场景半导体电子、光伏电池、新能源~1000车间现场机柜机器内DIN导轨安装低密场景车辆制造、重工制造、轻工业制造等~200车间弱电间机器附近信息箱归纳总结了两种场景方案：高密场景和低密场景。工厂生产网络可以结合其生产业务接入点表3-1生产网络综合布线建议场景方案高密场景图3-2生产网高密场景综合布线方案OLT和生产核心交换机部署在工厂中心机房，安装在19英寸标准机柜中，OLT通工厂中心机房应配置相应数量的光纤熔纤配线单元ODF，用于室外多芯光缆的熔纤配线。光纤熔纤配线单元ODF安装在19英寸标准机柜中，ODF产品形态如图3-3图3-31U48口SC/UPCODF子架宜采用机架式分光器安装在19英寸标准机柜中，机柜如图3-5示意。根ONU的分布密度规划机柜的数量和部署位置。机柜通常部署在工厂车间顶部夹层或地面的空间，以满足附近ONU光纤接入的需求。华为分光器图3-4上架式分光器图3-5标准19英寸22U机柜示意安装分光器的机柜中，分光器的数量应根据附近接入ONU的数量计算。例如，附近ONU数量是64台，分光比设计为1:16，那么分光器组2:16分光器）。需要注意的是安装分光器的机柜中还应配置相应数量的光纤熔纤安装OLT的工厂中心机房的ODF和分光器机柜ONU宜采用标准DIN导轨的方式安装在机台内的DIN导轨上，也可采用挂壁式安图3-6ONUDIN导轨安装和挂壁式安装示意ONU和机架式分光器之间建议采用室内1~2芯蝶形光缆连接。蝶形光缆的截面外形像蝴蝶，故命名为蝶形光缆，主要是有3个部分构成，第一部分是单模光纤（通常侧；第三部分是低烟无卤的护套，对光缆进行保护。加强件也可分为金属加强件及非金属的玻璃纤维两种。蝶形光缆的外形尺寸通常为3.0±0.1mm×2.0±0.1mm，蝶图3-7室内蝶形光缆示意图亦可选择2端预成端SC/UPC接头的定长光纤，好处是可以免去现场熔纤操作。定长皮线光纤的长度可根据大多数ONU到分光器信息箱的距离加上留有充足余量确定，超过的部分可以在光纤走线架中迂回走线。若超过部分过长，可以考虑将分光图3-8室内预成端皮线光纤1）方案一：建议在产线生产设备供电箱或供并且在供电插座接口和产线生产设备用电之间采用空开隔离。此方案不仅能够确保2）方案二：选用集成了POF供电单元的分光器设备，通过POF光电复合缆给低密场景工厂中心机房应配置相应数量的光纤熔纤配线单元ODF，用于室外多芯光缆的熔纤配图3-9低密场景综合布线方案车间现场的光纤熔纤配线单元ODF和机架式分光器安装在19英寸在生产车间的弱电间。ODF用于室外多芯光缆和室内皮线光纤之间的熔纤配线。ODF和分ONU宜采用标准DIN导轨或平铺的方式安装于信息箱内。信息箱的尺寸设计可参考ONU的尺寸选型或设计，同时预留插座和空开安装空间、光纤和网线走线空间。两个ONU可以从ONU附近的配电柜插座取电。ONU和机架此类场景的工厂，通常采用的是工字钢建筑结构。ONU的信息箱宜以内嵌方式安装在图3-12传统网络机柜VS光网络内嵌式信息箱3.2办公网络设计企业园区办公网络是企业员工日常处理工作的重要载体，公司领导层、研发部门、财务部门、生产部门、供应部门、行政部门等均需要办公网络来承载日常的工作内容，办公网络部署在工厂中心机房。汇聚层由分光器构成，通常部署在办公楼层弱电间。接入层由园区图3-13F5G全光办公网络架构示意总体而言，办公网络综合布线分为两种模式，如图3-14所示。模式一：全光网络综合布线模式，光纤部署到办公间内，ONU安装在办公间或桌面。模式二：传统网络综合布线模式，光纤部署到楼层弱电间，ONU安装在楼层弱电间。优先推荐全光综合布线模式，可以有效简化综合布线、降低综合布线造价。对于改建办公建筑原已有综合布线、办公间或桌图3-14F5G全光办公网络架构示意如图3-15所示，智慧工厂办公园区一般包括会议室/办公室，大开间办公区，公共活动图3-15F5G全光网络在办公场景的应用1芯光缆（也可布放1根2芯光缆，1芯使用，1芯备份在办公立办公室内部署嵌墙式信息箱（图3-17可把ONU安装在信息箱内部。ONU信息箱的设图3-164/8口ONU款型示意图3-17信息箱安装示意图3-18信息箱设计示意（可安装1台4/8GE口ONU）大开间办公区场景，建议采用光纤到办公桌的部署方式，每两个或四个办公座位共享一面安装86盒光纤SC面板，来自于弱电间的光纤在SC面板熔纤成端。桌面ONU采用成品光纤跳纤接入光纤SC面板。办公桌的位置变更时，ONU可接入附近的光纤SC面板，便于图3-19桌面底部信息箱设计示意公共活动区域的Wi-FiAP和摄像机接入场景，宜采用24口支持POE功能的ONU（图图3-2024口ONU机架安装在弱电间3.3安防网络设计安防网包括生产车间视频安防监控系统、办公区域视频安防监控出入口控制系统、停车库（场）管理系统等。智慧工厂F5G全光网方案针对视频安防监控部署在工厂中心机房。汇聚层由分光器构成，室内场景通常部署在楼层弱电间，室外场景通图3-21F5G全光安防网络架构示意智慧工厂园区的安防分为室内场景和室外场景。室内场景办公区的公共活动区域等室内场所。室外场景摄像机安装部署在园区外围墙、园区内的道路图3-22生产车间安防网综合布线设计对于办公区的公共活动区域，如图3-23所示，推荐将机架式分光器和ONU部署在室内图3-23办公区公共活动区域安防网综合布线设计图3-24F5G全光安防网络室外场景推荐综合布线模式3.4智慧工厂F5G全光网设备选型建议从OLT的PON端口数量及OLT的尺寸规模看，OLT可以分为大规格OLT，中规格OLT和小规格OLT，选型时要根据PON端OLT的选择原则F5G全光网中，应根据ONU的总数量，结合选定的分光器的分光比（如果考虑分光器有预留，需要考虑分光器下实际带ONU的个数）进行计算，计算出OLT所需的PON端口上面章节提到的采用2:16的分光器，但是每个分光器下只会接8个ONU，那么这个分光比F5G全光网的OLT推荐采用双归属保护，所以推荐配置2台OLOLT的部署位置.分布式部署是指OLT分散在F5G全光园区的不同建筑内，实现部分建筑内信息节.集中式部署是指OLT集中部署在F5G全光园区核心机房内，F5G全光园区其他建筑物内不再放置OLT设备，只放置分光器设备，F5G全光园区核心机房的OLT通过光纤连在智慧工厂园区场景中，考虑到减少管理节点，方便运维，推荐采用OLT集中部署的图3-25F5G全光园区OLT集中部署ONU是智慧工厂F5G全光网的重要组成部分，应根据不同的应用场景和功能等选择ONU选择的总则支撑未来带宽的平滑演进。生产网场景ONU设备宜选择安装在机台内、机器附近，办公网场景ONU设备宜选择安装在办公间、桌面，监控网场景ONU宜选择安装在监控摄像机附.生产网场景，ONU设备安装在生产车间生产现场，因此生产现场的环境参数是ONU选型的重要考量因素。对于半导体、电子制造工厂而言，生产现场通常是无尘恒温车间，ONU工作环境参数相对友好。对于车辆、重工、冶金、铸铁、锻造等行业的生产车间.办公网场景，一个封闭区间（如房间）应采用1个或多个ONU覆盖，尽量避免出ONU的选型指导智慧工厂F5G全光网ONU的选型指导如下，可根据不同的需要和应用选择不同的根据F5G全光网的保护模式选择ONU型号。如果采用TypeB保护，选择单PON根据F5G全光网的应用场景选择ONU型号。例如，生产网宜选择支持DIN导轨安供10GE接口和POE++功能的ONU；如果接摄像机等设备，选.根据不同区域的信息点数量要求选择不同的ONU型号。例如电设备类型主要功能接口要求支撑业务设备类型主要功能接口要求支撑业务安装方式生产类型1数据接入以太网口MES、数采、AI质检等生产数据接入信息箱安装，产线机台设备内DIN导轨安装生产类型2数据接入，可选POE供电双PON上行MES、数采、AI质检等生产数据接入信息箱安装、产线机台设备内DIN导轨安装生产类型3数据接入，串口及数字量输入输出双PON上行RS485/232接口，DI/DO接口MES、数采、AI质检等生产数据接入，物联终端，传感器，工业控制终端接入信息箱安装、产线机台设备内DIN导轨安装生产类型4数据接入，可选POE供电双PON上行以太网，IP数据，IP视频标准19英寸机柜表3-3办公网ONU选型参考表3-2生产网ONU选型参考设备类型设备类型主要功能主要功能接口要求接口要求支撑业务支撑业务安装方式安装方式办公类型办公类型1数据接入数据接入以太网口以太网口信息箱安装信息箱安装办公类型2语音接入以太网口，以太网口，POTS口IP视频，模拟话音信息箱安装信息箱安装办公类型3POE供电以太网口，以太网口，POE供电IP视频，POE信息箱安装信息箱安装办公类型4Wi-Fi以太网口，以太网口，Wi-FiIP视频，Wi-Fi挂墙安装或吸顶安挂墙安装或吸顶安装办公类型5数据接入，POE供电以太网口，POE供电IP视频，POE19英寸机柜安装办公类型6数据接入，可选Wi-Fi以太网口，可选Wi-FiIP视频，Wi-Fi86信息面板安装表3-4监控网ONU选型参考设备类型主要功能接口要求支撑业务安装方式安防类型1安防摄像机接入，门禁接入以太网口信息箱安装安防类型2安防摄像机接入，POE供电以太网口，POE供电IP视频，POE信息箱安装安防类型3安防摄像机接入，POE供电以太网口，POE供电IP视频，POE19英寸机柜安装安防类型4安防摄像机接入，POE供电以太网口，可选POE供电以太网，IP数据，IP视频，可选POE室外一体化设计，采用室外型信息箱安装智慧工厂F5G全光网业务配置规划设计4.1业务功能配置规划建议全光网络是一个二层转发网络，各类型业务的区分与隔离主要通过VLAN来实现，−按照不同业务区域划分不同的VLAN。图4-1F5G全光网络VLAN规划示意VLAN是虚拟局域网，采用VLANID来区分不同的局域网，在相同VLAN的用户/终端设备，处于同一个转发广播域中，流量可互通也可隔离（可配置，默认隔离）。在不同网络分类业务类型终端类型VLAN规划生产网MESMES工控机/PC/扫码终端100~199高清质检高清工业相机200~299质检工业相机300~399数采MES工控机/机器信息接口/数采网关400~499无线APPDA终端/手机网络分类业务类型终端类型VLAN规划生产网MESMES工控机/PC/扫码终端100~199高清质检高清工业相机200~299质检工业相机300~399数采MES工控机/机器信息接口/数采网关400~499无线APPDA终端/手机/PAD/PC/AGV500~699办公网桌面办公700~799打印机打印机800~899会议系统视频会议终端900~999无线APPDA终端/手机/PAD/PC/AGV1000~1299安防网安防摄像机1300~1399门禁/传感门禁、传感器等终端1400~1499VLAN的用户/终端设备，流量是互相隔离的，不能直接互访。如果需要互通，需要在路由VLAN规划要基于业务功能来划分，生产网、办公网、安防网中的每种业务均采用不同的业务VLAN，可进行业务的逻辑隔离，保证业务流量之间在OLT不能直接二层访问，避表4-1VLAN规划参考注1：每个业务设置了VLAN范围，主要是预留扩展性，OLT总共支持4078个VLAN，可以很好地注2：为了避免二层广播域过大，相同的业务也可以在预留的VLAN范围内，使用不同VLANID，如4.1.2二层互通规划对于需要二层互通的业务，只要加入相同的业务VLAN，可以在OLT上面基于VLAN相同ONU不同端口的二层互通，可以在ONU本地进行互通，不同端口配置相同图4-2二层互通示意良好的QoS规划，是保障工厂网络业务平稳运行的关键，可以有效降低网络时延，减QoS优先级规划为严格优先级调度（PQ只要高优先级队列有业务，在端口拥塞时会严格保障高优先级业图4-3优先级调度示意报文进入优先级队列主要根据报文中VLAN的802.1p优先级，也可以设置根据报文中QoS优先级策略规划的基本原则原则2：不信任全光网络边界外部的报文优先级，对边界外部的报文按照业务类型图4-4优先级策略示意4.1.4带宽配置规划带宽配置规划的前提是明确PON技术选择（GPONorXGS-PON）和明确分光比（1:4（下行2.5Gbps/上行1.25Gbps）带宽或者XGS-PON（下行10Gbps/上行10Gbps）端口带宽进行平均划分，每个ONU上下行的带宽都可以灵活配置，均可以达到PON端口的最大速.可选的带宽类型包括：固定带宽、保证带宽、最大带宽。可根据对用户业务数据转−固定带宽：固定占用所配置的PON口的带宽资源，可以最大程度的降低转发时−保证带宽：保证分配所配置的−保证带宽：保证分配所配置的PON口带宽资源，在所配置保证带宽大于业务实保证带宽即使在网络拥塞时，也不会受影响，可以保证用户一定可以获得此带宽。一个−最大带宽：当所有用户不是一起并发时，物理端口的带宽有空闲，此部分带宽可−保证带宽和最大带宽，可基于ONU配置，也可基于ONU的端口配置。基于表4-2带宽配置参考网络分类网络分类业务类型业务类型终端类型终端类型带宽类型带宽类型生产网生产网MESMESMESMES工控机/PC/扫码终端固定带宽固定带宽高清质检高清质检高清工业相机高清工业相机保证带宽保证带宽+最大带宽质检质检工业相机工业相机保证带宽保证带宽+最大带宽数采数采MESMES工控机/机器信息接口/数采固定带宽固定带宽无线无线APPDAPDA终端/手机/PAD/PC/AGV保证带宽保证带宽+最大带宽办公网桌面办公桌面办公最大带宽最大带宽打印机打印机打印机打印机最大带宽最大带宽会议系统视频会议终端最大带宽无线APPDA终端/手机/PAD/PC/AGV最大带宽安防网安防摄像机最大带宽门禁/传感门禁、传感器等终端最大带宽4.1.5OLT上行链路保护OLT的上行链路，对接核心交换机，可将两台核心交换机配置为堆叠，OLT的上行口配置为LACP链路聚合，两台OLT分别链路聚合双归到两台核心交换机。当使用OLT主控板上行口上行时，应将上行口均匀分布在主用主控板和备用主控板上，避免上行链路全部集图4-5OLT上行链路保护方案4.1.6环路检测功能OLT的用户侧环网检测功能开启后，OLT定时向其下所有ONU的用户侧端口发Ring会自动去激活该端口下的存在环路的ONU，消除环路对网络的影响，并发送相应的告警提ONU的用户侧环网检测功能开启后，ONU会定时探测其用户侧端口是否存在环路，若检测存在环路，ONU会主动关闭其存在环路的用户侧端口，消除环路对网络的影响，并发对比项802.1X认证MAB认证Portal认证客户端需求不需要不需要优点安全性高无需安装客户端部署灵活缺点部署不灵活对比项802.1X认证MAB认证Portal认证客户端需求不需要不需要优点安全性高无需安装客户端部署灵活缺点部署不灵活管理复杂安全性不高适合场景适用于对安全要求较高的网络认证打印机、传真机等哑终端接入认证的场景通常适用于流动性较大，终端类型复杂的访客用户网络认证4.2安全功能配置规划建议准入控制是指出于网络安全考虑对尝试接入网络的用户进行认证和授权，确保只有身份表4-3网络准入认证方案对比图4-6认证点在ONU，策略执行点在核心交换机成网络终端的接入认证。ONUETH口和OLT上行口之间使能二层隔离管道，已经通过认证的终端业务数据可通过二层隔离管道到核心交换机按照预配置的访问策略2）认证点和策略执行点均在核心交换机。ONUETH口和OLT上行口之间使能二层隔图4-7认证点和策略执行点在核心交换机务器配合完成网络终端的接入认证。ONUETH口和OLT上行口之间使能二层隔离管道，已经通过认证的终端业务数据可通过二层隔离管道到核心交换机按照预配置的访问策略进行转发。未通过认证的终端业务数据在核心交换机用户侧端口停止转4.2.2完整性和保密性完整性GPON链路层支持FEC前向纠错技术，当光纤链路质量差导致丢包误码率过高时，可保密性GPON链路支持AES128高级加密技术，OLT和ONU之间的密钥可动态更新，保为了避免用户在网络中私接DHCP服务器，导致其它合法的用户无法获取正常的业务图4-8防私接方案智慧工厂F5G全光网智能化设计说明5.1设计依据5.2设计范围（2）移动通信信号覆盖系统由相关运营商（中国移动、中国电信、中国联通）或中国铁（3）本设计提供智能化各系统及各子系统的系统框图及平面图，待建筑装修及功能确定后根据实际要求由施工中标方进行二次深化设计，本设计院负责审核图纸配合满足5.3信息网络系统信息网络系统具有对生产车间、综合办公区域相关的工业控制数据、图像、视频和多媒体等形式的信息予以接受、交换、传输、处理、存储等功能，实现各种网络设备（如台式计算机、服务器、工作站等）等高速数据互连。信息网络系统完成制造企业园区内工业控制数本项目车间生产网采用独立一套F5G全光网进行承载。采用F5G专网切片技术，办公车间生产网：生产网服务于企业生产系统主要包括企业期管理系统PLM系统、制造执行系统MES、质量检测系统等。生产网建立这些系统与生产路终端OLT、光分配网络ODN（含光纤配线架ODF和生产网：网络核心层由生产核心交换机和OLT设备构成，部署在工厂的中心机房。汇聚层由分光器构成，部署在工厂车间的弱电间或车间机柜。接入层由工业级ONU构成