1、 工业 PON 2.0 白皮书 (征求意见稿) 工业互联网产业联盟(AII) 2019 年 10 月 声声 明明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观 点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料点、建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料 或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有 （注明是引自其他或内容的知识产权归工业互联网产业联盟所有 （注明是引自其他文献文献 的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权的内容除外），并受法律保护。如需转载，需联系本联盟并获得授权 许

2、可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、许可。未经授权许可，任何人不得将报告的全部或部分内容以发布、 转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容转载、汇编、转让、出售等方式使用，不得将报告的全部或部分内容 通过网络方式传播， 不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关通过网络方式传播， 不得在任何公开场合使用报告内相关描述及相关 数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。数据图表。违反上述声明者，本联盟将追究其相关法律责任。 工业互联网产业联盟工业互联网产业联盟 联系电话：联系电话： 邮箱： 目 录 第一章 工业 PON

3、2.0 总体架构 . 1 1.1 工业 PON 2.0 整体思路 . 1 1.1.1. 背景介绍 . 1 1.1.2. 工业 PON 1.0 架构和面临的主要问题 . 2 1.1.3. 工业 PON 2.0 的定义以及解决的问题 . 3 1.2 工业 PON 2.0 总体架构 . 4 1.2.1. 工业 PON 2.0 系统架构 . 4 1.2.2. 工业 PON 2.0 在工业互联网体系中的位置 . 5 1.2.3. 工业 PON 2.0 与工业 PON 1.0 之间的关系 . 6 第二章 集成数据采集功能的工业 PON 2.0 网关 . 7 2.1 背景介绍 . 7 2.2 需求分析 .

4、7 2.3 技术要求 . 8 2.4 系统架构解析 . 9 2.5 关键技术 . 10 2.5.1. 工业现场协议转换和兼容 . 10 2.5.2. 开放软件平台技术 . 12 第三章 网络可用性保障 . 12 3.1 保护倒换 . 12 3.2 流氓 ONU 检测与隔离 . 15 第四章工业 PON 2.0 智能管理平台 . 16 4.1 技术现状和背景介绍 . 16 4.2 技术方案 . 17 4.3 系统架构解析 . 19 4.4 关键技术 . 20 第五章 典型部署应用场景 . 21 5.1 离散制造行业应用场景 . 21 5.1.1. 场景特点 . 21 5.1.2. 案例介绍 .

5、22 5.2 不同网络规模的部署应用场景及案例展示 . 25 第六章 演进思路 . 30 前前 言言 推动互联网与工业融合创新，驱动工业网络化、数字化、智能化发展，是我 国制造行业未来发展的主流方向，是应对当前发达国家“高端制造回流”与发展 中国家“中低端制造分流”对我国制造行业发展影响的有效方案。 工业互联网目前已上升为我国“制造强国”的国家战略， 国务院关于积极 推进“互联网+”行动的指导意见 、 工业和信息化部关于贯彻落实的行动计划（2015-2018 年） 等一系 列指导性文件提出要坚持以供给侧结构性改革为主线，加快发展数字经济，推动 实体经济和数字经济融合发展，推动互联网、大数据、人

6、工智能同实体经济深度 融合，做好信息化和工业化深度融合这篇大文章，推动制造业加速向数字化、网 络化、智能化发展。旨在推动互联网与工业融合创新，形成多重优势叠加，驱动 工业数字化网络化智能化发展，走具有中国特色的新型工业化道路，建设制造强 国和网络强国。 无源光网络（PON）技术目前在公众客户接入网中得到了广泛部署，实现了 我国光纤到户（FTTH）覆盖范围达到世界领先水平，助力公众客户的平均接入 带宽从 100Mbps 向 1Gbps 及更高带宽迈进。基于 PON 技术，结合工业场景业务 和技术特点，工业 PON 是一套全新的安全、可靠、融合、先进的工业网络综合 解决方案，是工厂内车间数据采集组

7、网的全新方案。本白皮书将对工业 PON 的总 体架构、与数据采集功能的集成、网络可用性保障、智能管理平台、典型应用场 景和演进思路等方面进行阐述。 本文档由中国电信集团有限公司牵头， 工业互联网产业联盟多家成员单位参 加编写完成。主要参与单位有：中国信息通信研究院、中兴通讯股份有限公司、 华为技术有限公司。目前，已经形成了白皮书的征求意见稿，文中肯定还存在诸 多不足之处，欢迎各位专家学者提出意见，共同促进本白皮书的完善，共谋工业 PON 技术新发展。 工业 PON 2.0 白皮书 1 第一章第一章 工业工业 PON 2.0 总体架构总体架构 1.11.1 工业工业 PONPON 2.02.0

8、整体思路整体思路 1.1.1. 背景介绍背景介绍 中国制造业经过近几十年的飞速发展，规模已经跃居世界第一。随着制造业 规模的日趋壮大，传统的工厂内网络性能、稳定性、维护成本、业务改造升级等 方面已经逐渐无法跟上制造业本身的发展步伐。同时，工业设备种类繁杂、工业 通信协议格式各异，协议承载和分析的成本巨大，工业企业急需灵活、智能的协 议分析解决方案。随着智能制造云化、边缘计算等新兴技术方案的兴起，如何搭 建一张实现从现场总线到云端平台的端到端网络， 实现智能制造所涉及的各类生 产元素之间的互联互通，是实现智能化的基础条件。 为实现生产过程中的设备联网以及全流程的数据采集、流动及智能化生产， 工业

9、互联网领域的 PON 技术已成为工厂内网络的一种主要方向。 工业 PON 技术是 采用先进的无源光纤通信技术和工厂自动化融合而构建的一个新兴的网络平台， 是构建未来工厂智能化的基础。 工业互联网 PON 技术可以有效解决智能工厂和数 字车间的通信交流， 构造安全可靠的工厂内网络， 完成智能制造基础设备、 工艺、 物流、 人员等各方面基础信息采集，解决困扰企业的工业协议繁多和异构网络互 联问题，实现工业现场协议的灵活转换和统一格式，同时为企业上云做好基础网 络和数据服务。 工业 PON 技术相比传统以太网交换机技术， 是一套全新的安全、 可靠、 融合、 先进的工业网络综合解决方案，是工厂内车间数

10、据采集组网的全新方案。但目前 工业 PON 技术大多数实现方式沿用民用通信的现有成熟技术， 仅仅满足民用通信 领域的相关技术指标要求， 对于工业场景中高可靠性、 倒换保护、 工业协议转换、 工业环境指标支持能力等方面特有需求的支持程度仍存在较大差距。 同时，在工业协议转换方面，工业中各种生产线的协议多达上百种，这些协 议不可能都提前预装到设备上，工业数据采集网关须以灵活的方式按需升级/安 装支持各类协议转换，才能适应各种生产线的快速安装上线需求。 工业 PON 2.0 白皮书 2 以上背景下，基于现有已在公众客户接入网中广泛应的 PON 技术，本白皮书 文档将探讨研究如何将其应用在工业/制造业

11、，利用广泛覆盖的 PON 网络，为工 业企业提供一张高质量/高可靠/高安全性的通信网络， 提供各种工业接口和工业 协议对接支持，实现工厂各种工业设备的互联，以及工厂办公及和监控网络的融 合承载，打通工厂生产管理网络到生产车间/现场网络之间的屏障，提升全流程 生产效率、 提高质量、 降低成本， 提高生产管理的效率和生产制造的智能化水平， 达到改进行业各环节生产质量、提升行业全流程生产效率、提高全产业链协作效 能的战略目标。 1.1.2. 工业工业 PON 1.0 架构和面临的主要问题架构和面临的主要问题 现有的工业 PON1.0 系统，技术方案基于现有公众接入网的 PON 系统，关键 技术指标和

12、业务功能方面，与公众接入网 PON 系统的相应指标保持基本一致。 工业 PON1.0 系统，主要针对工业场景的需求，在 PON 终端设备用户侧接口 方面提供了对于工业常用接口的支持（例如 RS485 等接口） ；在 PON 设备所能支 持的环境指标参数，例如高低温范围、湿度、防尘、供电方式等方面进行了相应 的加强和改进；同时针对工业组网特点，提供了类环形手拉手保护等组网方式。 但是，原有的工业 PON1.0 系统技术方案基本沿用运营商大网的 PON 系统设 计，关键技术指标和业务功能基本一致；虽然针对工业场景，增加了一些常用接 口， 优化了环境参数和保护方式，但与主流数据采集和协议转换设备仍然

13、相互独 立，基本上还是两套独立的系统：PON 系统提供底层网络承载，数据采集和协议 转换设备提供工业数据采集/协议网关。示意如下： 工业 PON 2.0 白皮书 3 图 1.1 工业 PON 1.0 的组网示意图 1.1.3. 工业工业 PON 2.0 的定义以及解决的问题的定义以及解决的问题 针对现有工业 PON1.0 系统存在的不足， 中国电信联合国内主流 PON 设备厂 商，面向工业制造业企业网络升级演进的实际需求，提出了工业 PON2.0 的概念 和整体系统架构。 工业 PON2.0 的核心理念，是提供一套满足工业场景指标需求、提供工业协 议采集转换开放平台的工厂内网络连接综合解决方案

14、，满足各种行业、各类规模 企业的网络应用需求。 在工业 PON 局端设备 OLT 侧，提供完备的保护倒换功能，提供高可靠性的 业务能力。 在工业 PON 终端侧，提升环境指标、保护倒换、工业协议灵活转换等工业 场景下特有的性能，满足工业场景性能需求。研制开放性的协议转换网关平台， 整合现有协议转换和处理技术，实现协议灵活转换功能，和现有车间数据采集网 关实现融合，减少网络层级和复杂度，降低协议转换的实现成本。 工业 PON 2.0 白皮书 4 云平台侧，配合相应的工业云平台，实现工业 PON 数采终端与工业云平台 的有效整合，在平台测实现对工业数据的解析计算和协议转换等功能。 图 1.2 工业

15、 PON 1.0 向工业 PON 2.0 的演进和能力提升 1.21.2 工业工业 PONPON 2.02.0 总体架构总体架构 1.2.1. 工业工业 PON 2.0 系统架构系统架构 工业 PON 接入网关(ONU)实现多种工业设备、传感器的接入,通过工业 PON 网络实现多种设备通信数据和协议的接入和传输， 汇聚设备 OLT 将工业数据汇聚 并传送到云平台应用层。 工业 PON2.0 网关采用配置/脚本/非标协议学习三种方式，通过两类 ONU 实 现对数百种标准/非标准工业协议和信号的随需加载/转换，减少了网络层级和复 杂度，降低了协议转换成本；能更好匹配各行业数据采集/流程生产/离散生

16、产的 快速需求。 工业 PON 2.0 白皮书 5 图 1.3 工业 PON2.0 架构图 1.2.2. 工业工业 PON 2.0 在工业互联网体系中的位置在工业互联网体系中的位置 工业 PON 2.0 设备在工业互联网体系架构中处于车间级网络位置， 通过工业 级接入网关（ONU）设备实现光网络到设备层的连接，通过光分配网络实现工业 设备数据、生产数据等到汇聚网关（OLT）的集中，最终通过汇聚网关（OLT）与 企业IT网络的对接， 从而实现企业OT和IT融合组网及工业数据的可靠有效传输。 工业 PON 2.0 白皮书 6 图 1.4 工业 PON2.0 在工业互联网体系中的位置 1.2.3.

17、工业工业 PON 2.0 与工业与工业 PON 1.0 之间的关系之间的关系 工业 PON2.0 相比工业 PON1.0，在系统组成、功能实现等方面有了长足的改 进和提高，更加契合广大制造业企业对于工厂内有线网络的应用需求。 但是，上述两者之间并不是产品取代和替换的关系，由于工业行业众多，应 用场景和功能实现需求繁多，同时企业规模和信息化需求存在较大差异，目前没 有一种单独的工业 PON 解决方案可以满足所有工业企业的需求。因此，工业 PON2.0 和工业 PON1.0 的产品，在未来很长一段时间内，都是共存和按需部署的 关系。 工业 PON 2.0 白皮书 7 第第二章二章 集成数据采集功能

18、的工业集成数据采集功能的工业 PON 2.0 网关网关 2.12.1 背景介绍背景介绍 当前，工业 PON 接入网关（ONU）设备与现有的工业数据采集网关为独立 的两套系统，造成数据采集和网络承载分离。同时，由于工业现场总线的国际标 准繁多，协议互不兼容，工业领域缺乏一套能够兼容、转换多种协议和数据建模 分析的综合性解决方案，无法低成本灵活实现对传统工业设备的信息化改造。 因此，有必要研究一套基于开放式平台的，支持多种工业协议，同时与工厂 内网络系统实现有效整合的工业数据采集和转换系统。 工业 PON2.0 系统中，接入网关（ONU）作为开放平台，配置多种嵌入式数 据采集功能，包括 OPC 数

19、据采集、数据处理等，支持网关与 PLC、生产管理系 统、生产装备的通信。同时，ONU 支持集成开源或者客户开定制的工业应用， 进行个性化工业数据采集和转换处理，并与工业云平台进行交互。 2.22.2 需求分析需求分析 集成工业数据采集网关的工业 PON2.0 ONU 应用在工业场景，需要解决以 下问题： i.i. 连接性需求连接性需求 连接是工业网关的基础。所连接物理对象的多样性及应用场景的多 样性， 需要工业网关具备丰富的连接功能， 如各种网络接口、 网络协议、 网络拓扑、网络部署与配置、网络管理与维护功能。 ii.ii. 多种工业协互联议兼容多种工业协互联议兼容 需要提供对多种工业协议的支

20、持和兼容，工业软硬件系统本身具有 较强的封闭性和复杂性，不同设备或系统的数据格式、接口协议都不相 同，甚至同一设备同一型号的不同时间出厂的产品所包含的字段数量与 名称也会有所差异，数据无法相互共享。工业数据采集领域存在 Profibus、Modbus、CAN、LonWorks、HART、Profinet、EthernetIP、 工业 PON 2.0 白皮书 8 Modbus/TCP、EtherCAT 等多种工业协议标准，各种协议标准不统一。 iii.iii. 实时性需求实时性需求 生产线的高速运转、精密生产和运动控制等场景对数据采集的实时 性要求不断提高，重要信息需要实时采集和上传，以满足生产

21、过程的实 时监控需求。 工业系统不仅要求数据采集速度快，而且要求数据处理速度快，特 别是针对传感器产生的海量时间序列数据，数据写入速度达到了百万数 据点/秒-千万数据点/秒。而且数据采集模块还要将实时数据通过有线、 无线网络实时传送至系统集成模块，实现企业业务决策的实时性，也就 是工业 4.0 所强调的基于 “纵向、 横向、 端到端” 信息集成的快速反应。 2.32.3 技术要求技术要求 基于前文的需求分析，工业 PON 数据采集网关需具备如下能力：工业级的 环境适应能力、强大的工业接口接入能力、多种工业协议处理、本地智能的网关 设备，同时还要支持传统的路由器功能，用以满足更多的应用场景，提供

22、灵活、 智能化的管理手段。 i. 工业级的环境适应能力，可在恶劣的工业环境下长期稳定工作，具 备自然散热式，宽温域、低功耗、静音设计、高防护等级等特点， 并应符合工业相关标准。 ii. 强大的工业接口接入能力。支持多种工业标准的物理接口，如 GE/FE/RS232/RS485/DI/DO/CAN 等。 iii. 开放平台能力，设备支持集成开源或者客户开发的应用，以扩展设 备功能。即工业数采网关设备作为一个开放平台，支持客户开发和 部署自己的应用。 iv. 具备二次开发能力，用户可以根据场景选择对应的款型，开发部署 自己的应用，采集终端数据进行处理，并与业务平台进行交互。 v. 具备对下(自动化

23、系统)协议解析能力(通讯协议： Modbus、 PPI、 MPI、 CNC 等;总线协议： CAN、 Profibus 等;工业无线协议： WirelessHart、 433 等)。 工业 PON 2.0 白皮书 9 vi. 通过工业 PON 具备对上(工业云平台或应用系统)的协议对接能力和 网络通讯能力。 2. 2.4 4 系统架构解析系统架构解析 集成数据采集功能的工业 PON2.0 网关，其特征为，硬件层面平台化和模块 化，提供丰富的物理接口支持；软件层面采用开放式平台架构，业务功能容器化 和 APP 化，按照业务功能将软件划分为多个业务 APP，实现快速迭代和部署， 并通过容器技术，将

24、业务软件与操作系统隔离，提升系统的安全性。 开放平台的架构如下： 图 2.1 开放平台架构示意图 软件架构抽象为双系统：PON 网络 OS 系统、数据采集功能的容器系统。双 系统运行在同一个 Linux 内核上，如上图所示。 PON 网络 OS 系统实现工业 PON 设备管理、 维护， 各种网络服务协议支持， 实现路由器网关功能；容器系统提供轻量级的虚拟化，根据客户需求运行第三方 工业应用程序。 PON 网络 OS 系统一般基于 PON 设备厂商成熟稳定的 PON OS 系统平台， 可以实现 PON 层面的所有网络业务功能，并可以根据工业场景的应用需求，进 行网络功能定制和扩展。 容器技术，例

25、如 Linux Container（简称 LXC） ，是一种内核轻量级的操作系 工业 PON 2.0 白皮书 10 统层虚拟化技术， 主要由 Namespace 和 Cgroup 两大机制来保证实现。 Namespace 提供隔离机制，保证容器独立运行；Cgroup 就负责资源管理控制作用，比如进 程组使用 CPU、内存的限制，进程组的优先级控制，进程组的挂起和恢复等。 工业 PON2.0 网关，基于容器技术的开放平台，运营商和设备厂商提供完善 的开发工具，实现第三方工业应用 APP 的开发以及在容器系统中的运行，具备 业务功能快速开发和迭代的能力。 2. 2.5 5 关键技术关键技术 2.5

26、.1. 工业现场协议转换和兼容工业现场协议转换和兼容 工业现场常用的总线协议包括 Profinet、 Profibus、 CClink、 EthernetIP、 Modbus、 FOCAS 等，需要研究实现协议兼容技术（协议转换、数据转换、地址空间重映 射等） ，通过在工业 PON 网络中实现协议兼容，将不同的网络和通信协议统一映 射成统一协议，各种网络和协议之间通过统一协议实现信息的交互, 实现设备和 信息系统的互联互通。 工业 PON2.0 数据采集网关终端，支持内置 OPC-UA 服务器，MQTT client/server,支持 HTTP 通信及 web server，解析现场总线及实

27、时以太网协议实现 数据采集；最终实现通过协议转换实现异构通信协议到统一协议的映射，实现工 业现场通信协议的统一，降低设备组网的难度，实现访问统一性。 工业现场设备种类繁多，接口和总线协议不统一，多数工业现场设备是非标 总线接口和非标总线协议。为了实现设备的互联互通，实现设备数据采集，通过 协议兼容将不同的网络和通信协议统一映射成统一协议， 各种网络和协议之间通 过统一协议实现信息的交互。 协议兼容的过程就是讲异种通信协议通过协议转换、 数据转换、地址空间重映射等技术手段转换成统一协议。工业现场常用的总线协 议包括 Profinet、Profibus、CClink、EthernetIP、Modb

28、us、FOCAS 等，后续可以 考虑以统一协议实现承载（OPC-UA 协议或者 FDT 等协议） 。 工业 PON 2.0 白皮书 11 图 2.2 工业现场协议兼容性 协议兼容技术由协议转换、数据转换、地址空间重映射等技术组成，可以支 持工业现场常用的总线协议， 适应各种工业设备信息传送和交互以及各种专用控 制系统应用场合的要求。 协议兼容技术具有以下优点： 通过协议转换实现了通信协议到统一协议的映 射，实现了工业现场通信协议的统一，降低了设备组网的难度，实现了访问的统 一性。 采用 FDT/ DTM 技术，通过主机系统访问设备时，类似于现在通过操作系 统访问办公室的打印机的原理，需要通过在

29、操作系统(FDT)上安装打印机驱动 (DTM)的方式 进行访问， 这种访问不受打印机接口(各种现场总线通讯协议)的限 制。FDT 的核心特点是它不依赖于任何通讯协议以及主机系统或现场设备的软 件环境。FDT 使得主机系统通过协议来访问设备时，对主机，协议和设备的类 型都没有限制。 通过 OPC UA 提供了一致、完整的地址空间和服务模型，解决了过去同一 系统的信息不能以统一方式被访问的问题。 较高的通信性能， 统一协议基于 OPC UA 消息的编码格式可以是 XML 文本格式或二进制格式，也可使用多种传输协 议进行传输，比如：TCP 和通过 HTTP 的网络服务。较高的可靠性、冗余性，统 一协

30、议基于 OPC UA 的调试的逾时设置，错误发现和自动纠正等特征，同时基 于标准冗余模型的应用也使得来自不同厂商的软件应用可以彼此兼容。 较高的安 全性，统一协议基于 OPC UA 的标准安全模型，应用程序之间传递消息的底层 通信技术提供了加密功能和标记技术， 保证了消息的完整性， 也防止信息的泄漏。 平台无关性， 基于 Internet 的 WebService 服务架构 (SOA) 和非常灵活的数据交 换系统，保障软件的开发不依靠和局限于任何特定的操作平台。 参考工业互联网体系架构： 协议兼容技术在工业互联网体系架构中处于产业 协 议 兼 容 通信协议通信协议: :（Profinet/Pr

31、ofibus/CClink/EthernetIP/Modbus/FOCAS等） 统一协议统一协议: :（符合OPC UA统一规范或者FDT规范） 协议转换，数据转换，地址空间重映射 工业 PON 2.0 白皮书 12 数据采集交换位置，通过总线协议将设备数据、生产信息和环境数据等采集，然 后通过统一协议为数据集成处理提供接口，通过协议兼容技术的应用，实现设备 和信息系统的互联互通。 2.5.2. 开放软件平台技术开放软件平台技术 工业 PON2.0 提供开放的软硬件平台架构，通过容器和应用分离技术赋能多 厂商协同实现工业协议转换，实现工业现场协议转换功能，完成异构通信协议到 统一协议的映射 接

32、入网关(ONU)软件由平台软件和应用软件组成。 平台软件支持容器功能和 应用软件管理功能。平台容器提供软件支撑环境，应用软件（插件）实现协议转 换及其它工业数据处理及分析功能， 支持多个厂家协同实现特定协议到统一协议 的转换或多种协议互转。 开放软件平台可为第三方应用提供运行空间和所需的运行资源， 并提供统一 的 API 接口，屏蔽不同硬件的差异，保证第三方应用的跨硬件可用性。 开放软件平台的主要实现技术为容器技术，可提供一个尽可能接近标准 Linux 安装环境但不需要单独内核，相比单独虚拟机开销极低，同时又能提供容 器(及容器内的应用)与主机之间的隔离、进程隔离、资源约束，约束运营于容器 中

33、的第三方应用的资源使用情况，监控其异常资源占用情况，提升开放平台的高 可靠性。 第三第三章章 网络可用性保障网络可用性保障 为满足工业应用场景中的高业务可用性要求，工业 PON2.0 系统在 ODN 保 护倒换，以及流氓 ONU 检测隔离等方面进行了针对性功能增强和提升。 3.1 3.1 保护倒换保护倒换 PON 技术具备多种等级的保护倒换方案，可以在一路 ODN 网络或者 PON 设备端口发生故障导致网络中断时，快速进行主备链路切换和业务恢复，保证工 工业 PON 2.0 白皮书 13 业场景对于系统高可靠性的要求。 工业场景中， PON 光链路保护的典型解决方案可以采用 TYPE D 方式

34、 （OLT 双 PON 口，ONU 双 PON 口，主干光纤、光分路器和配线光纤均双路冗余） 。具 体实现方式包括 OLT 同一 PON 板内同一 PON MAC 芯片 （一个 PON MAC 芯片 支持多个 PON 口的情况下） 、 同一 PON 板内不同 PON MAC 芯片和 PON 板间的 PON 口保护等三种。这种方式支持不同的 ONU 分别工作于 OLT 的主用和备用 PON 接口。 对于 PON 的局端 OLT 设备，主、备用的 OLT PON 端口均处于工作状态。 OLT 应保证主用 PON 端口的业务信息能够同步备份到备用 PON 端口， 使得保护 倒换过程中，备用 PON

35、端口能维持 ONU 的业务属性不变； 对于 ODN 网络中的光分路器，采用 2 个 1:N 光分路器，可以满足 TYPE D 保护的部署要求； 对于 PON 的终端 ONU 设备，如果需要提供对 TYPE D 保护的支持，ONU 需要配备 2 个独立的 PON 口（分别包含 PON MAC 芯片和光模块等）且分别注 册到 OLT 的两个 PON 接口上。ONU 的两个 PON 口工作于一主一备状态（热备 份） 。 PON口 口 1口 PON口 口 2口 . OLT ONU1 ONU N 1:N口 口 口 口 1:N口 口 口 口 口 口 口PON MAC PON口 口 1口 口 口 口PON

36、MAC PON口 口 2口 口 口 口PON MAC PON口 口 1口 口 口 口PON MAC PON口 口 2口 . . 图 3.1 TYPE D 保护倒换示意图 在工业场景中，基于非等分分光器架构的手拉手保护倒换方式，也是一种可 选的技术方案，可以满足大部分场景的可靠性需求。 工业 PON 2.0 白皮书 14 图 3.2 典型的工业 PON 手拉手双冗余保护倒换方案 在工业应用中， 一些应用场景要求更高性能的抗单点故障能力， 这种情况下, 通过引入一些新技术，例如基于双波长组四纤树的技术，可以提供达到 5 个 9 或更高的运行可靠性，多达三点故障时仍不影响业务正常运行。一种典型的双波

37、 长组四纤树组网方案图如下所示： 图 3.3 工业双波长 PON 手拉手保护的链型组网示意图 工业 PON 2.0 白皮书 15 3.23.2 流氓流氓 ONUONU 检测与隔离检测与隔离 流氓 ONU 是指光发射机发生故障的 ONU，这种情况下，ONU 的上行信号 不遵从 PON 系统中预先分配的时隙进行发送，干扰其他同一网络中的 ONU 设 备，导致整个 PON 系统的上行数据传输发生故障。 为减少流氓 ONU 对 PON 网络的影响， 需要从几方面入手， 首先是提升 ONU 自身在恶劣环境下防护能力，增加流氓 ONU 自律功能，同时在故障发生时通过 冗余设计保证业务不中断，并利用大数据提

38、供故障预判能力。 i.i. 增强增强 ONUONU 自律功能自律功能 ONU 实时检测光模块发光状态，与 MAC 芯片发光使能信号进行对比，异 常情况下自动关闭光器件发光电源。进一步增强容错功能。 ii.ii. ONUONU 关键器件关键器件 IP68IP68 防水等级防水等级 在部分恶劣情况下，如 ONU 进水，或者水汽侵蚀，导致硬件故障触发流 氓 ONU， 对关键器件和模块实施 IP68 防水等级， 可以有效减少流氓 ONU 故障触发概率。 iii.iii. 多路径绑定多路径绑定 双波长组四纤树实现流量以 4 个独立路径上行到 1 或 4 个 OLT，当出 现 PON 口流氓 ONU 故障

39、时业务切换到其它的正常路径， 保证业务高可用 性。 iv.iv. O OLTLT 高效检测隔离高效检测隔离 针对各种流氓 ONU 故障模型优化流氓 ONU 检测功能，支持长发光检测， 随机发光检测，使出现故障快速检测和排查。 v.v. A AI+I+大数据分析预判与检测大数据分析预判与检测 基于 AI+大数据分析预判与检测随机发光流氓 ONU，采集 ONU 光模块关 键信息，线路误码数据，状态变化事件等实时状态信息，通过大数据或 机器学习等方法， 分析终端行为模式和数据相关性， 实现 ONU 故障预判 及流氓 ONU 辅助检测功能。 工业 PON 2.0 白皮书 16 第第四四章章工业工业 PONPON 2.02.0 智能管理平台智能管理平台 4 4.