華為-通信行業(yè)：智慧高速F5G全光通信網(wǎng)技術(shù)白皮書

前言過(guò)去30多年，我國(guó)的高速公路迅猛發(fā)展，通車?yán)锍讨鹉暝龆啵堰B續(xù)11年智能等數(shù)字技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷創(chuàng)新和試點(diǎn)，高速公路2022年《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃》發(fā)布，高速公路未來(lái)有2.8萬(wàn)公里待建和約3萬(wàn)測(cè)、感知等業(yè)務(wù)提供信息化通路，因此需要根段，面向新形勢(shì)下的業(yè)務(wù)訴求，通信網(wǎng)也正處于向下一代新技術(shù)演進(jìn)的階段。F5G(The5thGenerationFixedNetwork,第五代固定網(wǎng)絡(luò))全光網(wǎng)憑借超大多家高速公路行業(yè)企事業(yè)單位共同編制了《智慧高速F5G全光通信網(wǎng)技術(shù)白皮通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)達(dá)成。華為政企光網(wǎng)公路行業(yè)總監(jiān) 1.1高速公路行業(yè)發(fā)展情況和未來(lái)趨勢(shì) 1.3高速公路通信網(wǎng)演進(jìn)趨勢(shì)和訴求 02第二章高速公路F5G全光通信網(wǎng) 2.1F5G的定義和簡(jiǎn)介 2.2F5G全光技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)方案 2.2.1光技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展 2.2.2F5G全光方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 2.3F5G全光網(wǎng)絡(luò)方案核心價(jià)值 2.3.1F5G全光承載網(wǎng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值 2.3.2F5G全光接入網(wǎng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值 03第三章高速公路F5G全光場(chǎng)景化解決方案 3.1全光傳輸網(wǎng) 3.2全光收費(fèi)業(yè)務(wù)網(wǎng) 3.3全光監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)網(wǎng) 3.3.1主線道路監(jiān)測(cè)場(chǎng)景 3.4全光智慧服務(wù)區(qū) 04第四章高速公路F5G全光通信網(wǎng)應(yīng)用案例 4.1F5G助力浙江智慧高速高質(zhì)量發(fā)展 4.2F5G助力廣東打造高速公路全光大動(dòng)脈 4.3F5G搭建四川智慧高速“共享+獨(dú)享”雙業(yè)務(wù)通道 304.4F5G助力黑龍江高速一張網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、集約化發(fā)展 4.5F5G為江西梅嶺隧道打造全光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)底座 05第五章高速公路F5G全光通信網(wǎng)應(yīng)用展望 附錄-1縮略語(yǔ) 附錄-2參考文獻(xiàn) 許智宇魯玉春胡季崗黎松峰馮磊邢穎張儒劉鵬參編人員(排名不分先后):關(guān)小杰蔣貴川吳英華檀童和林成創(chuàng)劉洋柯清建參編單位(排名不分先后):黑龍江省交投信息科技有限責(zé)任公司寧夏交投高速公路管理有限公司中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司黑龍江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司哈爾濱交研交通工程有限責(zé)任公司廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司智慧網(wǎng)云(北京)技術(shù)有限公司山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司云南華遠(yuǎn)電子有限公司華為技術(shù)有限公司高速公路通信網(wǎng)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)1.1高速公路行業(yè)發(fā)展情況和未來(lái)趨勢(shì)隨著1988年滬嘉高速公路一期工程、沈大高速公路沈陽(yáng)至鞍山和大連至三十里堡的通車，拉開(kāi)了我國(guó)高速公路建設(shè)的序幕，經(jīng)過(guò)30多年的快速國(guó)高速公路規(guī)模和通車?yán)锍谭€(wěn)居世界第一，截止2022年底，高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到17.7萬(wàn)公里。里程規(guī)模和速度轉(zhuǎn)向更注重科學(xué)合理可持續(xù)發(fā)展。近年通運(yùn)輸部陸續(xù)頒發(fā)多項(xiàng)交通運(yùn)輸行業(yè)和公路行業(yè)的發(fā)展政策，為高速公路高質(zhì)量發(fā)展提供政策支持和科學(xué)指導(dǎo)。2019年9月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》,提出以新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，緊緊圍繞統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一推進(jìn)“四個(gè)全面”戰(zhàn)略布局，推動(dòng)交通發(fā)展由追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變，由各種交通方式相對(duì)獨(dú)立發(fā)展向更加注重一體化融合發(fā)展轉(zhuǎn)變，由依靠傳保障有力、世界前列的交通強(qiáng)國(guó)，為全面建成族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。2021年11月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《公路“十四五”發(fā)展規(guī)劃》,提出“十四五”劃實(shí)施、環(huán)境影響及對(duì)策、保障措施六大部分明確公路網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)和要求，通過(guò)升路網(wǎng)安全水平和系統(tǒng)韌性，實(shí)現(xiàn)到2035年基本建成覆蓋廣泛、功能完備、集1.2高速公路通信網(wǎng)現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)隨著現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路在我國(guó)運(yùn)輸業(yè)中的重要作用逐漸顯現(xiàn)。機(jī)電工程是高速公路工程中最為重要的一環(huán)，在保障高速公路出行的安高速公路機(jī)電工程系統(tǒng)隸屬于交通工程(安全設(shè)施、管理設(shè)施和服務(wù)設(shè)施)系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像等信息準(zhǔn)確而及時(shí)的傳輸提供通路，保證高速公路各管理部門之間業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)的暢通，并為高速公路內(nèi)部各部門和外界組織的通訊提供技術(shù)支持和保障。因此，通信系統(tǒng)的質(zhì)量決定了高速公路機(jī)電系統(tǒng)的整體性能。模不斷加大，高速公路網(wǎng)正在逐步形成。在某路數(shù)量和里程的增加，區(qū)域內(nèi)高速公路機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的方案論證及工程實(shí)踐陸續(xù)開(kāi)展，高速公路通信系統(tǒng)也從單條道路的內(nèi)部通信向路網(wǎng)廣域通信轉(zhuǎn)變。各省也結(jié)合本省實(shí)際情況和業(yè)務(wù)需求，對(duì)通信網(wǎng)進(jìn)行獨(dú)立規(guī)劃和建設(shè)，主要采用PDH技術(shù)的PCM設(shè)備，2005年后，采用SDH技術(shù)建設(shè)高速通信系統(tǒng)的模式逐漸被采納和推廣，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，各省份逐步建設(shè)了適合本省高速公路網(wǎng)2012年1月，交通運(yùn)輸部發(fā)布《高速公路通信技術(shù)要求》,確定高速公路通信網(wǎng)技術(shù)路線，干線傳輸網(wǎng)宜采用SDH/MSTP系統(tǒng)組建，路段接入網(wǎng)應(yīng)與干2019年5月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《深化收費(fèi)公路制度改革取消高速公路省界收費(fèi)站實(shí)施方案的通知》,推動(dòng)各省高速公路通信網(wǎng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)業(yè)務(wù)“一張網(wǎng)”運(yùn)營(yíng)；同年11月交通運(yùn)輸部印發(fā)《全國(guó)高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)工作實(shí)施方面臨10倍級(jí)膨脹等；同時(shí)，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和視頻聯(lián)網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性因此，從2019年開(kāi)始，各省陸續(xù)啟動(dòng)干線傳輸網(wǎng)和路段接入網(wǎng)的升級(jí)改造。截止2022年底，已有廣東、江蘇、浙江、云南、四川等約15個(gè)省份完成或正在進(jìn)行干線傳輸網(wǎng)的10GSDH/MSTP向N*10G/N*100GOTN升級(jí)，同時(shí)，隨著高速公路末端設(shè)備接口加速以太化，路段接入網(wǎng)也由SDH逐步發(fā)展到采用帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用，具有盡力而為的轉(zhuǎn)發(fā)特點(diǎn)。SDH和OTN屬于承載網(wǎng)硬管備用路徑生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入同省干傳輸網(wǎng)OTNN>10G/N*100G以太網(wǎng)圖1.高速公路通信網(wǎng)現(xiàn)狀示意圖1.3高速公路通信網(wǎng)演進(jìn)趨勢(shì)和訴求公路通信網(wǎng)的質(zhì)量提出更加嚴(yán)格的要求。2021年11月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《加快推進(jìn)高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)確率均為100%,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確率99.99%、在線計(jì)費(fèi)調(diào)用成功率不低于99.99%,兜底計(jì)費(fèi)使用率不高于0.01%。2023年5月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《全國(guó)高速公路視頻監(jiān)測(cè)優(yōu)化提升實(shí)施方案化升級(jí)，并開(kāi)展視頻點(diǎn)位加密等工作，以確保高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，視頻實(shí)時(shí)接入率和在線率均不低于95%。不同業(yè)務(wù)接入和端到端的安全傳輸訴求，需要通信網(wǎng)提供硬隔離承載能力，以保智慧化應(yīng)用的落地，對(duì)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整性和穩(wěn)定性傳輸提出更高要求，需要通信網(wǎng)具備全力送達(dá)、0丟包的傳輸能力；最后，為保障收費(fèi)、監(jiān)測(cè)、智慧等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸與云端存儲(chǔ)與調(diào)用，以及未來(lái)業(yè)務(wù)的按需擴(kuò)展，需要通信網(wǎng)提供按需建2、業(yè)務(wù)傳輸?shù)途W(wǎng)絡(luò)時(shí)延能力：為滿足聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸完整率、上傳及時(shí)率、準(zhǔn)確率均為100%的訴求，需要通信網(wǎng)具備實(shí)時(shí)傳輸能力。同時(shí)，未來(lái)智慧化車路協(xié)同、Al大數(shù)據(jù)云化處理的訴求也要求通信網(wǎng)具備端到端20ms級(jí)確定性低時(shí)延的能力。責(zé)連接高速公路末端感知設(shè)備和中心“智慧大腦”,必須具備整網(wǎng)高安全、高可靠路安全。另外，當(dāng)前各類業(yè)務(wù)的指標(biāo)訴求，如收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)費(fèi)準(zhǔn)確率99.99%、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)視頻在線率不低于95%等，也更強(qiáng)調(diào)通信網(wǎng)必須具備極致安全、極致可靠的能力，具備多路由冗余保護(hù)能力和故障無(wú)損自愈能力。維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，2023年4月交通運(yùn)輸部發(fā)文《公路水路關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)管理辦法》,明確關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施主要指如網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、信息系統(tǒng)等，高速公路水路關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的，安全保護(hù)措施應(yīng)當(dāng)與公路水路關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施同技術(shù)白皮書高速公路通信網(wǎng)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)高速公路通信網(wǎng)是高速公路建設(shè)中重要的基礎(chǔ)設(shè)施組成部分，其為高速公路各級(jí)部門的運(yùn)營(yíng)、管理以及沿線設(shè)立的收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖高速公路F5G全光通信網(wǎng)方案以服務(wù)智慧高速建設(shè)為目標(biāo)，遵循“統(tǒng)籌規(guī)公路通信網(wǎng)提供可持續(xù)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)解決方案。2.1F5G的定義和簡(jiǎn)介促進(jìn)推動(dòng)多媒體的進(jìn)一步發(fā)展；F4G時(shí)代超過(guò)100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，高清電視、視頻直播等在技術(shù)支持下逐漸普及；F5G在前幾代基礎(chǔ)上，在地和蓬勃發(fā)展。2019年12月，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)成立F5G行業(yè)規(guī)范工作組和保證可靠體驗(yàn)(GRE)。F5G以全光網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，以XGS-PON、Wi-Fi6、成為人工智能、自動(dòng)駕駛、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、2.2F5G全光技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)方案 全光網(wǎng)絡(luò)方案以光技術(shù)為基礎(chǔ)，硬管道穩(wěn)定傳輸為根基，結(jié)合高速行業(yè)發(fā)展訴(1)光傳輸網(wǎng)發(fā)展光傳輸網(wǎng)技術(shù)從上世紀(jì)80年代PDH(plesiochronousdigitalhierarchy)技術(shù)開(kāi)始，至今已發(fā)展近40余年。高速行業(yè)的通信系統(tǒng)發(fā)展演進(jìn)也緊隨著光通信夠?qū)崿F(xiàn)承載帶寬為10G。SDH采用TDM時(shí)隙隔離，即是劃分不同時(shí)隙獨(dú)立配期一代的硬管道技術(shù)，為業(yè)務(wù)分配獨(dú)享的物理資源(時(shí)隙),提供全力以赴、0丟包的穩(wěn)定傳輸性能。同時(shí)，其豐富的幀開(kāi)銷也帶來(lái)豐富的運(yùn)維能力，支撐行業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展。隨著數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程的深化，SDH10G傳輸帶寬已不能滿足各個(gè)行業(yè)發(fā)率提升至100G以上，滿足數(shù)字業(yè)務(wù)帶寬增長(zhǎng)的訴求。同時(shí)OTN以延續(xù)SDH率最低的子波長(zhǎng)為ODU0,其速率為1.25Gbps,因此最小滿足1.25G顆粒帶以O(shè)DUO為小單位幀進(jìn)行分級(jí)復(fù)用，常用的也可提供環(huán)路2.5G/10G的網(wǎng)絡(luò)解決方案，支持小帶寬的路段接入網(wǎng)場(chǎng)景使用，并且可支持平滑擴(kuò)容，做到擴(kuò)容不技術(shù)OSU則在繼承SDH、OTN兩代硬管道技術(shù)的優(yōu)勢(shì)上應(yīng)運(yùn)而生，是最新一代的光傳輸技術(shù)。其優(yōu)勢(shì)是在支持100G以上的超大帶寬的同時(shí)，采用更小的顆粒度，最小到10M,從而適應(yīng)更小顆粒業(yè)務(wù)接入，比如收費(fèi)業(yè)務(wù)、路側(cè)OSU相比OTN簡(jiǎn)化了幀復(fù)用過(guò)程中的封裝層次，10M業(yè)務(wù)只需要兩層封裝即可送到線路側(cè)，降低業(yè)務(wù)單站處理時(shí)延，只有同級(jí)別速率的40%,為車路協(xié)可靠等特點(diǎn)，其在通信業(yè)務(wù)網(wǎng)的應(yīng)用契合了高速公路智慧化演進(jìn)訴求。PON(PassiveOpticalNetwork)技術(shù)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)結(jié)構(gòu)的為PON的主流技術(shù)選擇。GPON系列標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局(ITU-T)制定，當(dāng)前主流使用的是GPON和XG(S)-PON標(biāo)準(zhǔn)，主要參與者包括中國(guó)和歐洲等大的運(yùn)營(yíng)商。 PON因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)規(guī)劃不重疊、OLT平臺(tái)支持GPON業(yè)務(wù)單板與XG下行：1490nm上行：1310nm下行：1577nm上行：1270nm下行：1577nm上行：1270nm下行：2.488Gbit/s上行：1.244Gbit/s下行：9.953Gbit/s上行：2.488Gbit/s下行：9.953Gbit/s上行：9.953Gbit/s表1GPON和XG(S)-PON主要技術(shù)規(guī)格 2.2.2F5G全光方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合高速通信系統(tǒng)已有三層架構(gòu)：干線傳輸網(wǎng)、路段接入網(wǎng)，以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。在《高速公路監(jiān)控與通信設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》中指出省級(jí)通信中心和通信管理處(通信(分)中心)之間設(shè)立干線傳輸網(wǎng)；路段接入網(wǎng)是指通信分中心以下，路段中心與收費(fèi)站之間設(shè)立的路段接入網(wǎng)。生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)是指收費(fèi)站以下，涵路F5G全光通信網(wǎng)絡(luò)基于現(xiàn)有的三級(jí)框架，從實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā)定義高速公路F5G全光網(wǎng)絡(luò)。路段接入網(wǎng)全光路側(cè)視頻回傳生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)省干傳輸網(wǎng)全光收費(fèi)站全光隧道圖3智慧高速通信網(wǎng)絡(luò)F5G全光架構(gòu)訴求明顯增加。F5G全光方案可選擇采用N*100G/200GOTN/OSU光傳輸組網(wǎng)，聯(lián)接通信分中心到省級(jí)通信中心的互聯(lián)互通，保證其帶寬可最小到10M,即提供最小10M對(duì)智慧高速建設(shè)，如車路協(xié)同、數(shù)字孿生、Al場(chǎng)景需要極低時(shí)延可采用彩光路段中心收費(fèi)站收費(fèi)站收費(fèi)站收費(fèi)站圖410G/100G共享環(huán)-N*收費(fèi)站共享10G/100G帶寬收費(fèi)站1收費(fèi)站1路段中心收費(fèi)站2收費(fèi)站N收費(fèi)站3圖5N*10G彩光收費(fèi)站一跳直達(dá)路段中心獨(dú)享帶寬3、生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)：高速公路生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)車道、服務(wù)區(qū)及ETC門架等片區(qū)場(chǎng)景的接入網(wǎng)絡(luò)采用等比分光星業(yè)務(wù)接入網(wǎng)建議采用TypeC單歸屬組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)從收費(fèi)站通信機(jī)房到車道或路側(cè)OLT部署在收費(fèi)站通信機(jī)房，終結(jié)PON協(xié)議并實(shí)現(xiàn)三層網(wǎng)關(guān)和動(dòng)態(tài)路由根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬需求選擇合適的PON技術(shù)，當(dāng)建議選用GPON技術(shù)，智慧化階XGSPON路段中心路段中心防火墻收費(fèi)OLT收費(fèi)站通信機(jī)房收費(fèi)廣場(chǎng)服務(wù)器工作站服務(wù)器工作站收費(fèi)車道公路沿線圖6高速公路生產(chǎn)業(yè)務(wù)接入網(wǎng)方案2.3F5G全光網(wǎng)絡(luò)方案核心價(jià)值2.3.1F5G全光承載網(wǎng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值承原有技術(shù)，支持網(wǎng)絡(luò)制式的平滑演進(jìn)SDH->OTN->OSU。多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載：以O(shè)DU/OSU貫穿干線傳輸網(wǎng)、路段接入網(wǎng)，打通各網(wǎng)一張高速綜合通信網(wǎng)絡(luò)，綜合傳輸承載多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，且業(yè)務(wù)之間硬隔離承載。業(yè)務(wù)顆粒度覆蓋廣：可為高速通信系統(tǒng)提供客戶側(cè)接口GE/10GE/100GE等類型，單業(yè)務(wù)帶寬分配可最小到10M,以10M為步長(zhǎng)分配，滿足路段接入網(wǎng)帶寬靈活調(diào)度。線路側(cè)接口包含2.5G/10G/100G/200G/400G等速率。400GQPSK下一代系統(tǒng)傳輸距離與當(dāng)前100G相當(dāng)，部署運(yùn)維方式不變，容量翻倍，技術(shù)白皮書推動(dòng)光下一代光傳輸走向400G*80波。靈活擴(kuò)容：光譜范圍支持C+L波段，單波最高支持800G業(yè)務(wù)承載能力，供客戶側(cè)1+1,電層ODUK/OSUSNCP,光層OLP/ASON等保護(hù)，覆蓋客戶側(cè)、2.3.2F5G全光接入網(wǎng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值泛在聯(lián)接：點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用波分復(fù)用技術(shù)(WDM)單纖雙向綠色經(jīng)濟(jì)：無(wú)源光分配網(wǎng)絡(luò)，免布線改動(dòng)平滑升級(jí)帶寬，經(jīng)濟(jì)高高可靠：GPON系列技術(shù)提供了完善的可靠性方案，包含OLT上聯(lián)鏈路自愈時(shí)間小于30ms,類雙總線結(jié)構(gòu)不存在環(huán)網(wǎng)風(fēng)暴，接入ONU之間故障隔離，抗多點(diǎn)失效。作用及特點(diǎn)以太網(wǎng)鏈路聚合綁定雙歸屬保護(hù)組TypeB單歸屬·保護(hù)OLTPON口和主干光纖TypeB雙歸屬保護(hù)OLT設(shè)備、OLTPON口和主干光纖TypeC單歸屬·保護(hù)OLTPON口、主干光纖、分光器、配線光纖和ONUPON口TypeC雙歸屬保護(hù)OLT設(shè)備、OLTPON口、主干光纖、分光器、配線光纖和ONUPON口主控板冗余備份·轉(zhuǎn)發(fā)面主備負(fù)荷分擔(dān)，增強(qiáng)設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力·控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面解耦，提升ISSU和可靠性能力電源板冗余備份工業(yè)級(jí)雙電源輸入表2GPON可靠性方案的特性列表等多維度保證網(wǎng)絡(luò)安全。海課SO全光通信智慧化發(fā)展的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)，高速F5G全光方案為高速公路行業(yè)提供全面、高速公路通信系統(tǒng)的干線傳輸網(wǎng)和路段接入網(wǎng)，綜合承載了收費(fèi)業(yè)1、全光統(tǒng)一管控，按子系統(tǒng)獨(dú)立管控：管控拉通可達(dá)省級(jí)通信中心-通信分中心-路段中心-收費(fèi)站，按照OTN/OSU管道進(jìn)行端到端業(yè)務(wù)的發(fā)放和管照單板/單板端口/波長(zhǎng)/時(shí)隙物理資源分配不同業(yè)務(wù)類型，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)硬隔離。應(yīng)用等場(chǎng)景提供us級(jí)超低且確定性時(shí)延保證。務(wù)帶寬調(diào)整(增加或減少),且秒級(jí)無(wú)損調(diào)整。支撐子網(wǎng)下該類業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期演進(jìn)和站級(jí)帶寬按需靈活擴(kuò)容按照10G/100G/200G/400G/800G步長(zhǎng)，按每個(gè) 智慧業(yè)務(wù)視頻監(jiān)測(cè)收費(fèi)網(wǎng)智慧業(yè)務(wù)視頻監(jiān)測(cè)收費(fèi)網(wǎng)分中心1收費(fèi)站1分中心4省級(jí)聯(lián)網(wǎng)中心省級(jí)通信中心 分中心3 分中心2收費(fèi)站3收費(fèi)站3硬管道圖7高速業(yè)務(wù)一張網(wǎng)綜合承載高速業(yè)務(wù)F5G全光接入網(wǎng)提供高可靠和確定性低時(shí)延的高速收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)解決方案，確保收費(fèi)站、ETC門架的收費(fèi)數(shù)據(jù)和圖像視頻等核心業(yè)務(wù)穩(wěn)定、全量、安全回傳，支撐實(shí)時(shí)在線計(jì)費(fèi)目標(biāo)的達(dá)成。高可靠：收費(fèi)站通信機(jī)房到車道和ETC門架全鏈路冗余保護(hù)，無(wú)源分光器確定性低時(shí)延：收費(fèi)業(yè)務(wù)分配固定帶寬，每125us都有固定長(zhǎng)度時(shí)隙完成收費(fèi)數(shù)據(jù)回傳，時(shí)延小于1ms,支撐實(shí)時(shí)在線計(jì)費(fèi)。路段中心路段中心收費(fèi)站通信機(jī)房匝道預(yù)收費(fèi)出口車道*N出口車道*N上行ETC門架下行ETC門架4G專線潤(rùn)收費(fèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，F(xiàn)5G全光接入采用TypeC單歸屬組網(wǎng)，核心層部署1臺(tái)車道數(shù)量選擇分光比，一般情況下建議選用2個(gè)1:16等比分光器，具備接入雙向16車道能力，分光器可部署在收費(fèi)廣場(chǎng)路側(cè)人孔井或者ETC門架建議選用2個(gè)1:8分光器，具備接入雙向ETC門架的能力，可部署在其中一個(gè)ETC門架一體化機(jī)柜中。每個(gè)車道部署1臺(tái)ONU,每個(gè)ETC門架部署23.3全光監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)網(wǎng)業(yè)務(wù)之間時(shí)隙隔離。2、高可靠：傳統(tǒng)以太環(huán)網(wǎng)中某個(gè)交換機(jī)節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致整網(wǎng)鏈路發(fā)生倒換，多點(diǎn)失效。F5G光接入雙總線架構(gòu)不受節(jié)點(diǎn)數(shù)影響，自愈時(shí)間始終小于30ms。鏈路每經(jīng)6~8個(gè)ONU節(jié)點(diǎn)后通過(guò)光增程器(ORU)中繼可實(shí)現(xiàn)128級(jí)ONU和120km的長(zhǎng)距接入，滿足高速公路高密長(zhǎng)距接入需求。3.3.1主線道路監(jiān)測(cè)場(chǎng)景重復(fù)投資建設(shè)。收費(fèi)站1收費(fèi)站1收費(fèi)站2圖9F5G全光主線監(jiān)測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)方案高速干線監(jiān)測(cè)場(chǎng)景，F(xiàn)5G全光接入采用TypeC單歸屬組網(wǎng)，核心層部署1臺(tái)OLT在收費(fèi)站通信機(jī)房。OLT和ONU之間采用鏈型組網(wǎng)，選用1:2不等比分光器，每級(jí)聯(lián)6~8跳后增加光增程器；每個(gè)桿站部署1臺(tái)工業(yè)級(jí)ONU,ONU具備雙PON上行端口，支持TypeC保護(hù)。2個(gè)不等比分光器、1個(gè)光增程器和1個(gè)ONU同網(wǎng)絡(luò)箱安裝。3.3.2隧道監(jiān)測(cè)場(chǎng)景運(yùn)營(yíng)和應(yīng)急響應(yīng)高效開(kāi)展。隧道配電房高速公路隧道場(chǎng)景，F(xiàn)5G全光接入采用TypeC單歸屬組網(wǎng)，核心層部署1臺(tái)OLT在配電房通信機(jī)房。OLT和ONU之間采用鏈型組網(wǎng)，選用1:2不等比分光器，每級(jí)聯(lián)6~8跳后增加光增程器；每個(gè)桿站部署1臺(tái)工業(yè)級(jí)ONU,ONU具備雙PON上行端口，支持TypeC保護(hù)。2個(gè)不等比分光器、1個(gè)光增程器和1個(gè)ONU同信息箱安裝。隧道左洞和右洞各自獨(dú)立雙總線組網(wǎng)(TypeC保護(hù)),利用隧道環(huán)形光纖資源形成雙向鏈路冗余保護(hù)。服務(wù)區(qū)作為高速公路的重要組成部分，為來(lái)往人員提供出行服務(wù)，逐步發(fā)展成為業(yè)態(tài)豐富、功能齊全的新型商業(yè)區(qū)，是高速公路重要的延伸產(chǎn)業(yè)。而服務(wù)區(qū)的信息化建設(shè)也在經(jīng)營(yíng)管理和公眾服務(wù)等層面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。服務(wù)區(qū)場(chǎng)景，F(xiàn)5G全光接入利用硬隔離專網(wǎng)切片特性實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)視頻監(jiān)測(cè)、車流檢測(cè)及引導(dǎo)、人流統(tǒng)計(jì)、信息發(fā)布和免費(fèi)Wi-Fi等多業(yè)務(wù)一網(wǎng)綜合承載，服務(wù)區(qū)左幅和右幅無(wú)源匯聚，綠色經(jīng)濟(jì)。收費(fèi)站收費(fèi)站核心交換機(jī)防火墻圖11.F5G全光智慧服務(wù)區(qū)解決方案技術(shù)白皮書多種業(yè)務(wù)需求。ONU設(shè)備能耗低等原因，服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)綠色低碳；全光P2MP架構(gòu)光纖到房間、光纖到卡口，提升端口帶寬利用率的同時(shí)減少水平綜合布線；專網(wǎng)硬隔離切片，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外和外網(wǎng)一網(wǎng)承載，切片最小粒度ONU用戶側(cè)端口級(jí)別；整體建網(wǎng)成本3.5光纜數(shù)字化運(yùn)維字底座在光纜數(shù)字化運(yùn)維方面具備如下特點(diǎn)：系統(tǒng)，光纖在線監(jiān)測(cè)OTDR系統(tǒng)(1511nm/1491nm單纖雙向)與業(yè)務(wù)光系統(tǒng)(1310nm/1550nm)融合，實(shí)現(xiàn)高速全光網(wǎng)內(nèi)嵌光纖在線監(jiān)測(cè)。顯示光纖故障點(diǎn)位置。 加算離速F50加算離速F50分光課納具4.1F5G助力浙江智慧高速高質(zhì)量發(fā)展浙江省已經(jīng)建成高速公路逾5000公里，高速公路也正在朝著智慧化的方向不斷演進(jìn)，在這一趨勢(shì)下，浙江交投高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限公司在比選多種技術(shù)方案后，決定選用F5G技術(shù)，統(tǒng)一部署建設(shè)一張F(tuán)5G全光通信網(wǎng)，構(gòu)建路段到集團(tuán)中心的多業(yè)務(wù)綜合承載平臺(tái)。需求挑戰(zhàn)：通信網(wǎng)絡(luò)安全要求高，傳統(tǒng)方案無(wú)法復(fù)用光纜資源。收費(fèi)、視頻監(jiān)測(cè)、辦公，每個(gè)領(lǐng)域各自組網(wǎng)，需要耗費(fèi)大量的光纜?！ご罅髁繕I(yè)務(wù)涌現(xiàn)，對(duì)傳輸帶寬等性能要求嚴(yán)苛，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)帶寬資源已達(dá)到瓶頸?！ぴ缙诘耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)大多是單鏈路，網(wǎng)絡(luò)鏈路中斷影響高速公路業(yè)務(wù)正常運(yùn)行。解決方案：圖12浙江F5G全光通信網(wǎng)方案務(wù)網(wǎng)分層架構(gòu)，同浙江高速公路通信管理的“省級(jí)中心-路段中心-基層站所”·高安全：基于NHP構(gòu)建的通信網(wǎng)，由于采用了100%的硬管道隔離技術(shù)，全可靠。降了67%。·通信網(wǎng)絡(luò)光纜因工程施工等原因中斷頻繁，斷纜位置難定位，維護(hù)修復(fù)效率低。省中心2省中心2圖13廣東F5G全光通信網(wǎng)方案檢測(cè)功能的單板實(shí)現(xiàn)光纖故障高效定位。·帶寬平滑演進(jìn)，無(wú)需新增光纖基礎(chǔ)設(shè)施，滿足未來(lái)10年智慧高速業(yè)務(wù)流量爆發(fā)式增長(zhǎng)訴求。·FiberDoctor實(shí)現(xiàn)斷纖位置遠(yuǎn)程分鐘級(jí)定障，米級(jí)定位，提升現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維效率。省智慧高速"共享+獨(dú)享"雙業(yè)務(wù)通道S省在高速公路智慧化方面走在全國(guó)前列，早在2021年7月S省交通運(yùn)輸廳就印發(fā)了《S省智慧高速公路建設(shè)指導(dǎo)方案》,在2022年高速公路約2千公里速路段項(xiàng)目搭建既滿足傳統(tǒng)業(yè)務(wù)傳輸需求，又滿足智慧業(yè)務(wù)傳輸需求的雙業(yè)務(wù)通道。寬需達(dá)到20G。路段中心的帶寬需達(dá)到20G?！ひ蛑腔蹣I(yè)務(wù)帶寬需求量較大(總帶寬大于100G),并且對(duì)時(shí)延要求較高，以O(shè)TN設(shè)備OTN設(shè)備圖14S省F5G全光通信網(wǎng)方案建設(shè)方案如上圖所示，采用OTN設(shè)備既可逐站落地，又可穿通中間站點(diǎn)直達(dá)目標(biāo)站點(diǎn)的特性，在兩個(gè)相鄰收費(fèi)站中采用2波10G搭建兩站間共享通道，在收費(fèi)站到路段中心間搭建2波10G直達(dá)通道(中間站點(diǎn)波長(zhǎng)直接穿通),實(shí)現(xiàn)“共享+獨(dú)享”雙業(yè)務(wù)通道。網(wǎng)絡(luò)帶寬輕松超過(guò)100G,并且后續(xù)智慧業(yè)務(wù)再度膨脹后，只需高可靠：F5G具備多種保護(hù)方式，主用鏈路中斷后可在50ms內(nèi)倒換到備·一張網(wǎng)滿足逐站傳輸和一跳直達(dá)兩種傳輸需求，簡(jiǎn)化運(yùn)維，適用多樣延時(shí)技術(shù)白皮書31要求；投資。4.4F5G助力黑龍江高速一張網(wǎng)運(yùn)營(yíng)、集約化發(fā)展業(yè)務(wù)。接入傳送SDH/PKT/OTN三漏自由流收費(fèi)視頻聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同自動(dòng)駕駛省干傳送圖15黑龍江F5G全光通信網(wǎng)方案新建高速接入層傳輸采用1波彩光的10G三混線路板，SDH2.5G+7.5G信承載管道。網(wǎng)，節(jié)省60%投資，全面承載高速現(xiàn)有及未來(lái)所有業(yè)務(wù)。高性價(jià)比，低投制未來(lái)10年不過(guò)時(shí)。斷網(wǎng)。路段公司/集團(tuán)公司路段公司/集團(tuán)公司路段中心收費(fèi)站/遂管所1收費(fèi)站/遂管所2左洞右洞圖16江西梅嶺隧道F5G全光通信網(wǎng)方案建設(shè)方案在左右洞隧道組雙環(huán)網(wǎng)；各信息點(diǎn)位的ONU通過(guò)雙總線鏈路連接到隧道兩端的OLT,主備OLT通過(guò)光纖鏈路連接到收費(fèi)站/遂管所。即通?！じ呖煽烤W(wǎng)絡(luò)為隧道內(nèi)設(shè)備提供高品質(zhì)承載，保障隧道內(nèi)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和穩(wěn)定可靠上傳到中心，為高速收費(fèi)準(zhǔn)自由流收費(fèi)數(shù)F5G全光網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)到算力中心的一跳直達(dá)，帶來(lái)極低時(shí)延，99.999%5個(gè)升系統(tǒng)調(diào)度能力同時(shí)持續(xù)降低光層成本，簡(jiǎn)化運(yùn)維；單波800G提升單纖容量，未來(lái)，通過(guò)收費(fèi)系統(tǒng)+