F5G工业光环网通信技术及其在煤矿的应用与展望.docx
F5G工业光环网通信技术及其在煤矿的应用与展望一、F5G工业光环网关键技术及优势1、F5G工业光环网关键技术F5G工业光环网是以10Gibit/sPON技术为基础的新一代工业网络，拥有10Gibit/sPON、数智光分配网(DQODN)等关键技术。(1) 10Gibit/sPON技术。10Gibit/sPON是指上下行带宽超过10Gibit/s的光接入设备，包含XG-PON和XGS-PONo(2) DQODN技术。F5G的DQODN解决方案融合了全程免熔接建网(QuickODN)和精准可视化管理(DigitalODN)2项技术创新。QuickODN大幅降低ODN施工难度和建网技术要求,可提升70%的施工效率，减少30%的施工时间,同时节省15%的施工成本。DigitalODN采用业界首创光虹膜技术，全场景智能自动识别光信号在通过ODN链路后发生的关键特征变化，在网络管理平台进行大数据建模、分析。2、F5G工业光环网技术优势与传统环网相比，F5G工业光环网在电气安全、业务安全、施工安全和维护安全等方面具有一定的优势。(1)电气安全。F5G工业光环网只在光环网头端节点和末端节点部署有源设备，汇聚层则采用无源分光器替代有源交换机和防爆箱，减少40%的防爆箱使用，提升井下电气安全性。(2)业务安全。F5G工业光环网采用菊花链型拓扑组网。每个光环网末端的2根光纤分别接入2台不同的汇聚层分光器，末端与末端之间相互独立。当1个或多个光环网末端发生故障时，不会对网络的其他部分造成影响。F5G工业光环网使用Type-C组网保护方式，其设备、链路都是1+1保护，故障倒换时间小于30ms,确保业务安全可靠。（3）施工安全。F5G工业光环网通过采用预连接方案，预连接光器件全部在工厂预制，现场施工时光纤与光器件的连接像网线一样即插即用，避免了井下熔纤操作，提高了工作效率。（4）维护安全。F5G工业光环网在发生光纤故障时,会产生异常的菲涅尔反射，智能分析器捕获反射信号后加以分析，可以准确判断故障位置，定位精度达05m智能分析器自动向客户端或手机APP发送告警，通知维护人员现场更换光纤。智能光纤诊断可以减少90%的井下维护时间。二、F5G工业光环网系统架构F5G工业光环网系统由光环网头端设备（ORH）、无源光环网设备（ORP）和光环网终端设备（ORE）3个部分组成，如下图所示。ORH是地面核心设备，主要功能为汇聚井下的业务数据并上传到地面数据中心，同时把数据中心的控制数据下发到井下各类设备中，并管理井下ORE。ORP包含预制缆和分光器，所有部件均为无源设备，无需供电，可将1个ORH的工业光接口连接到多个ORE上。ORE是井下接口设备，ORE网络侧通过ORP和ORH的工业光接口连接,用户侧通过以太网口、工业串口（RS485）连接井下各终端设备（如井下摄像头、无线基站、机械设备、传感器等）。ORE将井下各终端数据上传至ORH,同时把ORH下发的数据传送至各终端。F5G工业光环网系统组成二、F5G工业光环网在矿井的应用1、井下工业远程控制工业远程控制系统对网络的传输质量要求十分严苛，尤其是网络时延方面。网络数据传输时延过高会影响地面操作人员对井下现场监测数据与音视濒数据的接收,可能对作业现场的设备状态与动态环境做出误判,或影响地面至现场控制数据的发送及接收，从而导致远程控制的精准度降低，甚至造成安全事故。F5G工业光环网具有小于500s的极低时延，远低于原有的交换机网络,更适于承载工业远程控制系统。F5G工业光环网通过TypeC型组网保护架构与断纤检测功能保障数据传输高稳定、10Gibit/sPON技术的高速率、10Gibitsl6的大带宽，这些优势能够更好地满足工业控制系统的网络要求。F5G工业光环网带宽资源丰富、网络时延低、最前端设备ORE接口配置多样、场景模板配置灵活，更加适合成为未来智能化综采综掘系统的基础网络。2、高清视频回传随着矿山智能化建设逐步推进,视频监控在安全生产中发挥的作用越来越大。F5G工业光环网拥有最少16万兆带宽,可承载更多视频监控设备，由于其独特的组网方式，使得扩容简单，带宽上限高，时延低，能够更好地满足智能化矿山对视频监控的网络需求。3、工业网络迁移因煤矿行业特殊性，井下环网设备节点并非一成不变。F5G工业光环网的预连接技术通过预制缆即插即用，高效安全，只需拉1根免熔接光缆在新的地点进行配置,拆除该地点不用的设备即可,无需打破原有网络结构。配合eSight智能网管业务免配置部署,可在施工前对ORE进行应用场景业务的预部署QRE搬迁通电即通网,便捷高效。4、远程网络故障诊断F5G工业光环网搭配eSight智能网管，设备一站式管理，通过大屏管理、性能管理可快速了解网络KPI,通过报表一键导出，专业门槛低。通过内置的ORE管理模块对ORE下属业务数据流进行实时监测，维护人员可通过分析数据流量,研判网络传输质量进行网络优化，从而减少网络故障。5、煤炭重介分选智能控制现状通过有线网络与无线网络相结合，使矿井通信接入方式更加灵活。F5G为WiFi6提供超强运力、超低时延、确定性的连接，井上下可无障碍通话，无线摄像头、无线终端可便捷接入。三、F5G工业光环网在矿井的应用展望1、F5G工业光环网的不足F5G技术对于矿井不同场景的适应性、不同业务种类的适配性还有一定提升空间。以掘进工作面为例，当机械设备前进时，如何保持有线网络设备的动态跟随,目前尚无完善的解决方案；因F5G工业光环网ORE的后备电源不能放置在采掘H作面，如出现意外大面积停电或检修停电时，F5G承接的业务会同时中断，目前尚没有完善的解决方案。所以现阶段F5G工业光环网尚难以实现对既有有线网络的全面替代。2、F5G工业光环网技术在煤矿的应用前景F5G工业光环网采用XGSPON技术，可做到单纤上下行万兆传输。F5G工业光环网在井下可独享16万兆资源，带宽较之前的千兆/万兆环网大幅提升,完全可满足目前AI视频分析、无线回传等场景，其独特的网络结构，支持平滑升级50,100Gibit/s网络，且不影响原有业务网络传输。F5G工业光环网可使井下网络按需分步建设，后期部署即插即通，特别是在掘进工作面，光插座可使设备接入更便捷，光纤维护更简单。F5G工业光环网通过随流检测（IFlT）技术对业务报文进行测量，得到IP网络的真实丢包率、时延等指标，从而实现对网络中业务数据的侦测,有效提高网络传输率。
