【白皮书市场研报】智慧高速F5G全光通信网白皮书2024.docx

3JF5G全光数据传输网方案223.4.1 FSG全光收费数据传输网方案223.4.2 F5G全光路侧数据传输网方案233.4.3 F5G全光隧道数据传输网方案253.4.4 F5G全光服务区数据传输网方案2515OTN光缆数字化运维监测解决方案2704第四章高速公路F5G全光网应用案例29UF5G助力浙江智烈高速高质量发展3012F5G助力广东打造高速公路全光大动脉3113F5G搭建S省智烈高速“共享+独享”双业务通道324.4F5G为江西梅岭隧道打造全光底座3305第五章高速公路F5G全光通信网应用展望36附录T缩略语38附录-2参考文献401.1高速公路行业发展情况随看1988年沪期高速公路一期工程、沈大高逑公路沈阳至鞍山和大连至三十里堡的通车，拘开/我国高速公路建设的序林,经过30多年的快速发展,我国赢通公路烛模和通车里程秘居世界第一,高通公路通车里程已超过18万公里。进入“十三五”后而速公路步入全面深化改革规范发展的新时期,从注重里程妮根和速发转向史注承科学合理可排续发展.近年,中共中央、国务院和交通运怆部陆续领发多项交通运怆行业和公路行业的发展政策.为高IS公路高质fit发展提供政策支持和科学指导.2019年9月，中共中央、国务院印发交通强国建设纲要，提出紧紧用烧统筹推进“五位体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局，推动交通发展由迫求速度Mt模向更加注；£侦出效抗转变,为全面隹成社会主义现代化强国、实现中华民族伟大”兴中国梦提供皇演支此2021年2月，中共中央、国务院发布学国家徐合立体交通网规划纲要3,推进交通施础设施数字化、网联化,全方位布局交通礴知系统，推迸智能网联汽车（智能汽车、自动驾驶、年路仞同应用.构建绘合交通大数据中心体系，完善燎合交通运输信息平台，2021年9月.交通运输部发布4交通石怆领域新中基础设施建设行动方案（20212025年），明确了提升公路W能化管理水平和提升公路智怒化限务水平的相关内容。同月，交通运输部正发布/数字交通"十四五”发展爆划（.提醛完再公路感知网络，推进公路地珈设施全要素全周期数字化，发展车路协同和自动与脓，深化ETC应用,建设体化（监、调、管、念、眼）智尊路网平台,推进智基服务区建设.2022年2月.交通运输部印发公路“十四五”发展规划,提出“十四五”时期公路交通发联要坚持“服务大局.共享发屐.统筹协调、融合发展,深化改E.创新发展，绿色柴的、安全发戡”四个基本原则.进一步明附了“补短板.优供给、强服务、增动能”的“十二字”发展思路.为“十四五”时期公路交通品质显发展指明了方向和主要籽力点.2022年7月，国家公路网t划发布，明确了公路网发展目标和要求,通过科技创新取能.促进前沿科技应用,不断提岛国家公路数字化、网联化水平，提升路网安全水平和系统韧性,实现到2035年，携本建成攫施广泛、幼能完方、集约再效、绿色智健、安全可,靠的现代化商侦量国家公路网的目标.线,干线传输网宜采用SDI修统组建.路段接入网成，干线传输网技术体制相适宜.宜采用SDH技术.2019年5月.国务院印发深化收费公路制度改革取消高速公路省界收究站实施方案的通知.同年11月交通运输部印发全国高速公路视频联网监测I：作实施方案和全国高速公路视频云联网技术要求:全面推进规频监控稗建设和视频联网打造全国高速公路“一张网”运行监测体系.通过系列政策规范的落地，对高速公路通信网批出更鸟的要求，通信忖由同域网向广域图深化演迸、路段接入网带蜜面临倍数级膨胀等：同时，联网收费和祝卿联忖对通信网的实时性和也定性也提出明确诉求,现网SDH网络已无法满足而速业务诉求和演进规划.因此,行也“续启动干线传M和路段接入网的升纭诙造.裁止2023年底,全国己有近20个省份完成或正在进行干畿传输网的SDH向OTN升级.施养联网收济和视频联网的快速推进，全国高速公路己实现联网互.通能力，但由历史独立建网模式和各由建网方案的差异，整网的运行质量和运行效率汪存在诸多问题.通过对央型帘份网络进行分析发现,目前路段接入网建设多制式共存,建网带宽配置型异大,业务对接需多次找换传输，难以保证数据精准，全量、实时上传到上级管理部门,无法满足收裁、监控和未来智慈化（如车路协同）的业务诉求,同时，当前高速公路按路段级建网，第网末端汇典书点多,Il分散管理，造成整体建网货东,层级多,运维难度大，效率低,因此.高速公路通侑网需要根据演进趋势和业务诉求进行优化.福婴自顶向下进行梳理和设计.采用集约化建网粳.推进岛速公路通佶网架构归一、层级简化、“虎、管、养”体化统筹实施.即i速公路通信网睨状示意图2.1固定网络代际的发展ETSI2020年2月成立第五代固定因络F5G工作抗，提Hl固定网络代际发展概念.固定1«络发展从90年代FlG语音时代起，主要以PQTS、FDH技术为主，湎足语音通信业务诉求。到仆2GWeb时代.固网演进到以RDS1.、SDH技术为主,语航上网业务.以及电子邮件等业务兴起,带动了互联网产业的月初繁荣.到/F3G时代，用户仅按I逐步丰常.网速十倍提升,循宽流地迅速堵长，固定网络技术演进到YDS1.MSTP技术.支撑了互联网业务视城平台的隔起.到了F4G时代,高清视频.以及视脑直播的岷起.带动百兆光纤到户.GPON.OrX技术的引入支持网络带宽的迅速埴长.如今来到了F5G千兆光何、万物互联的时代F5G(theEiRh-GenerationKxcdNetWork).即第五代同网技术,共具备三大特征：增强里固定宽带(FBB).全光纤连接(H-C)和保证可Sf体验(GKE>-F5G以全光囹结为目标,以IoGPo'、W:-F6.200(；400G,E代。TN等为代衣技术,提出“光联方物”的理念，推动成为人工智健、自动驾驶、云计算、区埃链、传统产业赋能等应用场景的坚实支探.对中国乃至世界政治、经济'科学、教有、民生等领域产生深刻变革，全面深化“数字经济革命“，F5G可为工业M造、智&国区、智怒城市等产业提供大带宽'低时延、高校定性的底层网络支撑.从而助力悠个社会的智能化转型、为数字经济不断壮大提供最优网络底座.POTS(>Sl.VDSl.ZHCPDH(;SDH10(；MSTPGPONIOGK)N÷Wll-KiI(KMK)TN2OOGOTN下一代OTNOXC图2旧定网络代际发展效,并于2023年12月正式发布。OTN的技术机架下,IEEECCSA标准组织同步定义广光业务单元（OSU）,OSU而向ETIl等VHR业务只备更强的适配件：实现2.6M'l00G更大范阳的业务承敦.并于2023年正式发布.OTN«709V(200lV2(2003J<)l>Ckr.>fSIM-NGEIoGROTNG.709V32OCH>V12OI2)OOUkfor40G100GETM-11OTNC；.70!)V5(20l>OTDCnforBlOOGODUfexforFUiXEOTNC700v(2020>l*4*xfor2SG5IX；:CGTNforSubIGV6.5)20231Nov)图5ITU-TG709OTN标准发展历程接入通信网小型化OTN解汰方案具任如下的特点； 网络大带宽，突破SDH带宽：支持IoGlooG带宽述求， 多业芬承战：延续SDH平面业务，多业务承战（EthpcmpdhsdhsonetOTNx。 网络极简，免光层：小型化QTN网络，免去了光层，枭用QTN电层灰光模块进行光纤直连，即插即用，网络极简C继承SDII的运维习惯，健灵活破坏加点，运推人员免再次培训。 安全可黏.物理附图：OTN及OTN技术根架下扩概的小颗粒技术.均妊族'SDI【物理隔尚的技术机制,实现不同业务管道之间的彼隔离,保证业务承我的醐定性.包括的定带宽、ft定时延小型化OTN设备实现单板级、设备级、网络级的系电保护技术.实现99999%以上的可行传徜. 业务小颗粒Sub1G：在行业通信生产网.存在小于IG的小解校带宽业务（如传统语音、低速控制信号等）小型化OTN的业务信道.在支持传统1«；IOG等业务的同时，通过小颗粒管道切片的夕辰,炳加支持SUblG的业务带宽承我,延续SDH网络中小颗粒业务的承较.传统。TN首道粒较大、光层规划运维较幺杂，小型化OTN方案在。TN方案M即上更技不化切运维部署，史适合路段接入网络流Q小大时的站点部*,如下为小型化OTN方案。QTN方案对比.传统OTN小型化OTN系统容吊80iftXIOG100G200GXIOG100G模块彩龙友光最小软粒固定ODUDIl25GbI<»>於温带宽定义,2Utt.皮:杼已再和未米的业务光层般划全掰统一规划:免光层找创帝影皿祭仪支N有拊调娶支拘OSU-X无摘调性加跨和高4(K)k三80k场景金行业聚焦场站卜沉调试映射必爆依4mttu*点到直蓟中用试图8OTN方案与小型化OTN接入网解决方案23基于PON技术的数据传输解决方案高速公路数据传输网为收费站、公路沿线、陂道和眼务区的收贷、监控等数据提供传输岫道.。ON技术具备泛在联接、大带宽.融合承我'确定性低时域和安全可靠等特点,共在数据传输网的应用契合了高速公路智8化演进诉求-1、PoN技术介绍PON(PassveOpticalNelWork)技术是一种点到多点<P2MI>)结构的无源光网I第三章智慧高速公路F5G全光场景化解决方案图15网全光干线传输网-路段接入网岛可靠一体方案配置F线。TN节点线路接口I；路段接入网。TN节点采用线路单板对接.对接速率依据I.程项H实际情况规划,可选择10（；100G等速率线路单板对接.下线配置1。G波道或时网带宽作为路段接入网中通波长或时隙.形成干殴-路段接入网环路,收费站到分中心具备主备路由分离路径.收决站与路段分中心也丑】+1OTNSNCP保护,当环路路由中工作路径光纤中断，即发生例换.保护生效,但换时间SOms电佶殴别：反之.3.4F5G全光数据传输网方案3.4.1 FsG全光收费数据传输网方案F5G全光收费数据传粕网提供商可需和踊定性低时延的高速收费网络解决方案,确保收费车道、ETC门架的收费和图像或视领数描等哙定、克整、安全回传,支漳无人收费站和自由流收费H标的达成C岛可靠：收费站通信机厉到车道和ETC口架全徒路冗余保护.无源分光器不存在电应力失效：双发选收技术构建等丢包、零中断无损收费业务网络.确定性低时延:收费业务分配冏定带宽.每125US都有冏定长度时陈完成收费数据回传.时延小于】ms.实时在线计费.尚络晨火交换机环形娟陶，M雄枝爆七环MffZXtt>30<加地过无源咒路像eou网络足«-2网络性饱阳珞带宽我请艮用共享带宽.不同业务相互枪古笛蜜,加窸去仅时分复怦.确定性带宽体业务带宽可佻证,无押富,。去也M络M任助并环网设爸放m,明狂增W.时延不确定转发路径水远两啜研定性端文掂时延<Iln父可靠性M无故障影响逐跳转发架构,网元故用彰明慈困大,存在设备多点失效总畿架构.M故障无相W划.抗议备多点失效臼和，间环网自愈时间支V点数影响.n点越*饮狂超慢口急时向小于30ib不殳节生效场哨接入税力距离相踪数跳数彩响自念时问,-ttWft3慨.接入距点受限光中彼技术实现芯光杼可接入18统.IOCHkm降代增效七四合校旋血控、P1.CWKa电话多个以太环网“网融合承我方业务.统一建设.统-远雄运雉亚势开过时鲫近斓B置JWWP和丈务业务开Je时同长免管理1>!W业务内动分钟城发放安全接入安全算端接入认证，无接入设茶入网巩证ICRC”使校假终端接入认证1接入设备入网火庇。FHw可口找也可刿情,硼保数据完瞥性对比大类关健指标传统以太环必方宴F5G全光链形网络方案表3两种网络方案对比高速公路沿线道路监控主要包括视颍监控、信息指示板、车流殳检测、环境侑息监测等业务类型.利用全光网硬管道特性，实现监控各类子业务一网琮合格载,减少网络Mi投施建然图17F5G全优路他数据传输网方案R«MV«t*1.4VR理和公众服务等层面发挥替越来越超要的作用.服务区场景.F5G全光数据传粕因利用硬隔悬专刖切片特性实现服务区视频监拧、车速检测及引导、人流统计、信息发布和免费W1.lv等多业务一网综合承战,服务区左幅和右悯无源汇聚.绿色经济.收费站fr-；内网外M核心之换机核心支疑机防火般EKM/。颌I1Io,-服【对信机历视顿!&测年而依渊及引导人孤统计如患发小免费W-W图19F5G全光服务区数据传输刈方案F5G全光智境服务区矫决方案的优势和价值I1、一纤多业务：光纤到商铺、满足商铺POS系统、POTS电话和无线没萩多种业务需求.2.色降本：因无源汇聚替代有源*聚减少机房占用和空通能耗.O1.T和ON1.l设第能耗低等原因,服务区实现绿色低嫉：全光P2MP架构光纤到房间、光纤到卡口提升嫡口带宽利用率的同时减少水平综合面线；专网硬网离切片，实现内外和外网啊承我.切片蚊小粒度CNu用户他然【I级别：整体建网成本降低30%.4.1 F5G助力浙江智慈高速高质量发展行景：浙江行1.l姓建成高速公路m5000公里，高速公路也正在明若智怒化的方向不断演进，在这一趋势下，浙江交投高速公路运昔管理有限公司在比选多种技术方案后，决定选用F5G技术，统一部詈建设张F5G全光通信网，构建路段到案团中心的多业务算台承找平台.需求挑战：通怡网络安全要求高，传统方案无法焚用光境资源，收费、视顺监测*办公,每个领域各自组网,需要耗费大员的光缆.大洲fit业务涌现.对传怡带宽等性能要求严苛.传统通信网络带宽资源已达到戡颈.早期的通信网络大多是锹住路.冏洛链路中断影响高速公路业务正常运行.解决方案：图22淅江F5G全光通信网方案浙江高速F5G全光通信网采用伤干传粕W、路段汇聚网、路段通信接入业务网分层架构,同浙江向速公路通信管理的“省级中心-路段中心-基层站所”三级架构相匹配.岛安全：基于NHl，构建的通信网.由于采用了100%的硬管道隔高技术.各个业务系统之间都是严格物理隔离,能酩保证业务系统之间相互不影响.大带宽：使用OTN开级改造了原有的SDH,汇聚层和接入层带宽升被到NMoG件干层通信网包括干线传送网和路段接入网,统一果用OTN建设.大带宽：itf传送采用NMOOG&IOG混合组网,路段接入采用NMOG组网.带宽可平滑演进.而安全：基于波长和时鼠的硬管道技术.物理隔海，,0"ffl."0"中优.业务系统之间相互不影响.易运维：NCE统运密，FiberDCC:cr智能光纤铐理系统通过内湿OTDR检测功能的单板实现光纤故障岛效定位.客户价值： 带宽平滑演进，无霜新埴光纤基础设.她.满足未来IO年智盘岛速业务流Jft爆发式增长诉求， 硬隔危，离安全,支持海速公路核心生产系统检定运行.实现-O-安全事故，支持网承我收费、视筑、监控、通信等业务. FberD<wor实现断纤位置远程分钟段定降，米级定位，提升现场运维效率，13F5G搭建S省智慧高速“共享+独享”双业务通道背景：S?在高速公路招谡化方面走在全国前列.早在2021年7月S生交咐运输厅就印发rS省叫St高速公路建设指导方案.在2。22年高速公路的2千公里路段建设项目上,就整求增友智慰高速设施建设.在传统业务传输基础上,还要满足智慈设施传怆带宽及时延要求.1；5G采用“共享+独享”的方案,为S省岛速路段项目搭建既满足传统业务传输需求,乂满足智思业务传锄需求的女业务通道.岗求挑战： 路段传输环中.两相邻收费站存在业务互连需求,以便为监控回传、边缘计算殍传统业务搭建相邻收宽站之间的传粕通道.按设计要求.两站间互连的带宽需达到20G. 按照国家收,质证提升要求，以及未来智公业务跳入云要求，需要为各个收费站搭建直达路段中心的智普业务传输通道.按设计要求，每收费站直达路段中心的带宽而达到20G. 因物找业务带宽需求加，攵大（总带宽大/100G）,并H对时延傀求收淘，以前采用的站站手牵手加坏的方式己不再适用，需搭建既满足相邻站之间的传统业务传输，乂能满足一跳直达路段中心的智城业务传输的组网方案，佛决方案:路段中心独享波ifi共救道图24S省F5G全光通信网方案建设方案如上图所示,采用OTN设备既可逐站落地.又可穿透中间站点直达目标站点的特性.在两个相邻收费站中采用2波1OG搭建两站间共享通道.在收费站到路段中心间搭建2波IOGr达通道（中间站点液长直接穿通），实现“共享+独享“双业务通道.大带宽：在收费站既有到相邻站的共享带宽，又有直达收也站的带宽,艳个网络带宽轻松超过IcOG.并且后续智裁业务再度膨胀后，只霜要增加波道，扩容轻松简沽，高可叔：RSG具备多种保护方式，主用链咯中断后可在50ms内饱换到备用链路,倒换保护效率高于PTN方案，低时延：P?想业务要求低时延，F5G方案在各收W咕建立直达路段中心的通道，无噩站站逐跳传输，时延较低，客户价值： -米网涵足逐站传输和一跳直达两种传输需求，简化运维，同时也取得了性能（独享）与经济性（共享）的平衡； 兵缶多种保护方式.其需低时延使力.保障客户网络安全可SEl 后续扩容只需地加波道即可,灵活方便，新老业务走各自通道，保护前期投资。4.4F5G为江西梅岭隧道打造全光底座背景：江西梅岭复道全长3.4公里.交通显大,是典型的山区长Rt道.高速公路磋道由于空间狭小、能见度低、河内环境发朵等特点.普遍存在M故多发、发生电大事故后救援困雄等问时.琥道内网格需要简单.可旅、易运维保证前端设备高在线率支掠碇道运行状况实时监测和控制,提升交通安全.江西省岛速公路收费集团来用F56方案为随道提供极简、Ur一、易运维的全光速座.为智能琥道建设打造新的示范标杆.需求挑战:隧道内视领、P1.C（风机卷常门、检测寄等）、应急理信系统烟囱式姐网,传统工业交换机网络派发建设,成本高，系统联动网难.传统I：业交换机环网，卜存在广播风暴的风险,交换机故障外溢：交换机坏网节点多.一旦仃2个节点故障.之间的所有节点都会失效.导致大而枳断网.网络故的定位难.依赖专也I：程师现场排在.维护效率低.解决方案:IE电房2建设方案在i洞磋道组双环网：各值恩点位的ONU通过双总线屣路连接到陂道两周的Q1.T.主备O1.Tia过光纤能路连接到收费站/建管所.海安仝：硬管道技术支持各业务隔应,高安全.张M承或琏道多业务系统Nf:端到端冗余保护.双总我结构抗网络MI暴.抗多点失效.易运范：IW格用到端可视,支持故障箱确定位：ONIJ设备即播即用,即换即通.客户价值： 一张网综合承载视频、P1.C和应急通信等业务，简化殂网，降低成本： 离可泰网络为贷道内设备提供卷品旗承我，保琳陡道内状况的实时监测和控制; 运继简单高效，降低运维工程加技能要求，降低运推成木，第五章高速公路F5G全光通信网应用展望F5G提出了从“光纤到户”迈向“比联万物”的产业阳.景.赢通F5G全光通信网方案从高速于战到路段接入网,维续将光纤延伸到收黄/道、高速路恻.隧道和服务区.高安全高可S；承我高速业务为高速公路业务提供带宽可平滑演进业务高可就承我,同时用、数字化打造低时延的超质fit网络,更好支掠岛速业务蓬勃发展.是商速业务弼段化发展的蛾优数字底座.随若无人收班站、自由流收黄、路侧视频监控优化提升和车路协同等业务发展,高遂公路智裁化进程枪步推进，数字季生、养护决策、准全天候出行等窗速智慧业务的发生,F5G全光网络提供数据到数据中心的跳火达,带来极低时廷和5个9的网络可求性，为数据传输提供招怒数字底座.未来，收费门由流实现全域、全国车辆路径信息识别定位，实时计附、实时稽核；数字事生、Al智能应用等皆射化场景突破省界、区域，湾省跨域进行例作，实现全国皆慰化应用互IK,全光通信忖作为为高速公路的数字网络底座，格持续与高速行业并肩作战打造高速公路一张网，天地通信一体化网，支撑高速行业路路智教互联，持续服务人们更美好的出行，服务高速运及管理更优更好。附录T缩略语堀写英文全称中文全称l?6GTh。Fihh-GonprntonPxodN<wnrk筑五代同定阳路ln.!caIntQlIigonca人了智能Pcc。夕aPoini接入尊AsoNAutnmnicnySw:ch»xiOpi«ansk自动交换允阳路DBAl>ynancaiyBundwdthAdwen动态馋窗分配CTCEeCMOmCTollCo<*con电子收份ISTHKchernet以上es1.urop*nTcecoiiiinuncevonsStwnderdsInstKutc欣洲电依标准协会5<；5thwcncrjt.onMobieCoiiimuncationTcchfx><>gyM五代移动均Q技术n)Mfrequencyl>vionMUQP!换分步跑应用IrrTOFiberToTheOffice光纤到办公事rMFiberToTheMackrw光纤到机法ITrKFibreToIhcRocxi"网用何GSGeographicInformationSys:c«n地理信息乘统GPONGab?CnPabePnssvcOpncnlN<mwoA千兆无海光M络EJIntnrnHionaToaCCmmUnCNnnl)nW际电信联盟MSTPMut.-srvxTianspoitPNmlm多业务传送平台MIPNnnvoItirdPpa府生硬管道ODNOPteA>.fitrburr>nNo,ux允分冠阳络ODUkO>tC8ChftMQIXi:aUnitk先遇过数据小心O1.POpcn1.neProiecron郎路保护O1.TOpcn1.neTermiu*先找路终羯ONUOptcoSe：workUnit死英湍缩写英文全称中文全稼ORUopticaRegen<ra*>nUnIOSUOplice!S<vceUn；i允业务供元OTDROptcalTnwl><>nwRettoctometer/DH域反射仪OTWOpiiCH,fanspNewrk化传送网OXCOpticalCross-connectftXP2MPPcxnt-to-mu;tipoint在到多点PCMPucCodeModulation出的码同制PDHPcsochronousDMtHHecwchy准同步数字体系IZCProm11mabc1.crcController吨编程双树护UJMPONPasxvcOptca!NCrWOrk物光M络ITJPacketTransportNetwork分皿传送网SDHSynchriMiousDigitalIlarnrehy“小故字体统SNCPSubnatwoikConnectionProtoptionf网连接保护附录-2参考文献参考文献：1、交通强国建设纲翟32、国家综合立体交通网规划纲要33、国家公路网规划%4.4公路“十四五”发掘规划95、高速公路监控与通信设施设H细则6、公路通侑技术瞿求及设饴闺置3?、高速公路通信技术要求8,工数字中国建设整体布局规划3R«MV«t*1.4VR