多业务工业互联网光传输系统查看源代码讨论查看历史

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多业务工业互联网光传输系统信息化、工业化两化融合的概念自十六大提出以来，在国民经济和社会信息化发展中占据重要及基础地位，随着我国进入“十三五”时期，为实现“工业2025”。

战略，政府提出了大力推进信息化和工业化深度融合的要求。两化深度融合的目的是借助企业信息化技术，引入“智能制造”、“智能产品”等新概念以及“云计算”、“大数据”、“物联网”等信息化工具，将信息化与企业的研发、制造、销售、管理等各个方面进行深度融合，从而完成从“企业信息化”向“信息化企业”的彻底转型，继而带动整个中国工业从根本上改变结构和格局。在这之前，党中央、国务院已先后出台《中国制造2025》、《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》、《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》、《国家信息化发展战略纲要》等系列文件。

新一代信息技术产业作为国家战略性新兴产业，其技术创新体现在硬件技术与软件技术的融合发展、产品和内容的融合不同层面；其本质是需求层次不断升级推动技术持续进步，不同程度、不同组合方式、不同应用领域的融合都会催生出新的产品和新的应用，形成新的市场机会。而当前国内外在工业环境下的信息传输，仍处于传统低速专用网络向工业以太网的演进过程中。据分析数据统计，2016年全球工业以太网占据市场份额38%，年增长率达到20%。而传统现场总线仍以58%的份额主导工业网络信号的传输，但年增长率萎缩到7%。工业4.0和工业物联网的发展趋势，大大增加了对工业以太网传输的需求。未来工业级以太网传输是智慧工厂的神经网络，是有效支撑工业4.0发展的基础设施。

实施目标

当前国内正在进行建设的“智慧城市”如管道连廊智能化改造，其市场规模也相当惊人，据估计有17万亿元的建设规模。交通行业、电力航油、石油化工、冶金、煤炭、水处理等各种行业对工业级以太网传输设备都有着大量的需求。假设网络设备占有上述市场的1%细分份额，总体也有上千亿元的规模。

因此，针对工业互联网和行业物联网对于网络传输系统的需求，在具有存在必要性和发展前瞻性的基础之上，研究开发一套多业务工业物联网络光传输系统，将高速以太网和低速现场数据总线等有效融合，配以功能完善的网管和运维系统，并具有工业级的安全可靠性和优越的实时性，可以满足工业4.0和物联网建设对基础传输系统的要求，从而提高生产效率，大大促进生产力的提升和推动社会经济发展进步。

适用范围

针对工业以太网传输需求不断提高，同时传统总线仍占有一席之地的工业和行业物联层传输环境下，提供适用于复杂信息传输环境的解决方案，面向市政、交通、电力、化工、冶金、煤炭、水利等各行业及各类工厂、工业园区等，以满足如下应用场景：

1）传统网络传输设备对工作环境有较高的要求，如温湿度、防静电装饰等，而工业环境下的网络层设备存在接口单一，无法满足以太网传输等缺点。因此，通过采用工业级元器件满足宽温工作范围，采用专门的防雷、防静电等芯片和良好的电磁兼容性设计，使网络传输设备具备抗电磁干扰的能力。而光纤上的信号传输更是没有电磁干扰现象、传输距离远、传输带宽大;

2）低速数据包括数据采集、传感器检测、状态控制等数据，其信息量低，一般速率为几kbit/s，甚至更低，但是对实时性和可靠性要求高。而以太网数据速率较高，当前绝大多数为百兆和千兆接口，传输各种视频、音频及其它数据，数据量大，统计复用，实时性和可靠性较差。因此，可以通过专门设计的时隙复用方式，兼顾低速数据和以太网数据的特点，保证两种数据的有效传输。除此之外，通过FPGA芯片编程，可以把低速数据打包到以太网帧格式中，完成低速数据到以太网的转换，实现数据的融合互通;

3）在工业环境或其他对可靠性要求高、组网复杂的情况下，为了防备设备或光纤故障导致业务中断，本系统支持快速光纤自愈环网，自动切换时间可以达到30ms以下，同时可采用多样的行业组网形式，如星型、链型、环型组网。

4） 通过WEB方式的管理界面，图形化显示网络拓扑和设备状态;支持SNMPv2标准协议，易于第三方集成开发网管系统，确保未来的可扩展性。

本解决方案可满足一个区域性工业园区的需求，也可接入到通信运营商网络从而实现跨地域性的大型工业园区或厂区的应用需求。另外，对于高速公路、桥梁、隧道、城市交通、机场、以及管廊项目，其均可作为物联层的光纤系统解决方案。

在工业互联网网络体系架构中的位置

解决方案设备提供以太网接口及低速数据接口，连接智能机器；上联光口可以和其它接入设备组成链形或环形网，通过光纤再与传输层设备的下联端口连接，实现接入层设备与传输层设备的互通光口可上联工厂控制系统、工厂云平台等，如下图中1所示。保证了接入层传输可靠性、实时性和可扩展性，节省了串口转换服务器等设备，减少了设备投入成本，降低了单点故障率。

传输层借鉴电信级通信光网络，形成光纤自愈环网，满足区域性工业园区的内部网络需求，也可接入到工厂外部网络实现跨地域传输，如图中7所示。当节点或光纤发生故障时能够在30ms内完成倒换保护，避免了网络信息传输中断和丢失，保证设备持续使用性。

同时提供功能完善、方便易用的汇聚层网络管理系统，对于包括光线拓扑、通断、设备供电、温度以及各种业务数据的状态均可知，在进行可靠传输的同时，更可传递丰富和完善的物联网信息，为未来物联网应用平台的数据展示、大数据分析和挖掘提供更加全面的数据信息。