摘要：随着工业互联网和智能制造的快速发展，现代工业基地对通信网络的要求日益提高。本文以华容铁水联运基地为研究对象，探讨了第五代固定网络（F5G）无源光网络（PON）技术在基地中的应用。

关键词：工业互联网；智能制造；第五代固定网络（F5G）；无源光网络（PON）

1 引言

随着工业互联网和智能制造的快速发展，现代工业基地对通信网络的要求越来越高。华容铁水联运基地作为我国重要的物流枢纽，其信息化建设对于提高物流效率、降低运营成本、增强竞争力具有重要意义。在这样的环境下，第五代固定网络技术（F5G）以其宽广的带宽、极低的延迟和高度的可靠性，成为促进工业基地智能化升级的核心技术。

2 F5G无源光网络技术概述

F5G，即第五代固定网络技术，是继F4G之后的新一代宽带接入技术。它以光纤作为主要传输介质，通过无源光网络（PON）技术，提供高达数十Gbps的带宽，具有低时延、高可靠性等特点。F5G旨在满足未来智慧城市、工业互联网等领域的通信需求，推动社会各行业的数字化转型。

3 华容铁水联运基地F5G无源光网络技术应用研究

3.1网络架构

华容铁水联运项目采用工业PON系统，工业PON系统针对工业制造应用场景，增加了对工业应用场景的业务、接口、安全等定制的全光、高速信息网络，可适用于离散性、流程型制造企业的工业控制、数据采集监测、视频等各种应用场景，是智能制造横向集成的最先进、完善、坚强、安全的智能网络系统。

（1）工业网

用于传递工业控制、安全监控和电力监控数据，传输介质选用24芯单模光纤；网络布局由核心交换机、OLT端局设备、无源分光器及ONU末端设备构成。该全光网络布局免除了中间层的汇聚交换机有源设备，改用无源分光器进行替代，形成了两级网络结构。该网络的上下行带宽可根据需求设置为对称或非对称模式。网络布局精简，由核心交换机、OLT端局设备、无源分光器和ONU末端设备组成，通过无源分光器替代了传统的有源汇聚交换机，构建了一个简洁的两级网络架构。

（2）消防网

用于传输消防火灾自动报警系统和消防应急照明、疏散指示系统和光纤测温系统数据，消防环网传输光纤单独敷设，网络介质采用24芯单模光纤，网络组网结构与工业网相同。

（3）办公视频网

用于项目内经营、办公、视频安防数据传输，连接外网，与上述3个网络通过防火墙等网络安全设备隔离。网络介质采用24芯单模光纤，网络组网结构与工业网相同。

3.2工业PON系统在智慧工厂中的应用

在工业PON网络中，客户端的数据、串行接口、视频业务接入可通过终端设备提供的FE/GE/RS232/RS485接口实现数据与视频的独立或集成接入；对于语音服务，终端设备可直接通过POTS接口，支持窄带语音通过双绞线接入。在网络侧，各业务数据通过PON技术上传，由OLT设备汇聚并通过GE/FE接口连接至智慧工厂的专用通信网络，进而与智能制造系统（如MES、ERP、PLM）及底层物理设备进行交互，以实现工业控制、数据采集分析、视频监控等功能。串口业务如RS232、RS485可实现透明传输。PON系统的OLT可针对不同业务配置相应的优先级，确保服务质量（QoS）。目前，工业PON网络主要承载以下几类业务：

工业控制通过串口（RS232、RS485、CAN口）和数据口（FE、GE）实现；

视频监看业务通过数据口（FE）实现；

语音传真业务通过语音口（POTS）实现；

数据采集通过串口（RS232）或采集网关数据口（FE、GE）实现；

无线承载通过数据（GE、FE）、时间同步口（1PPS+ToD、1588V2）实现，并可提供PoE/PoE+供电。

方案部署：

OLT放置机房，工业PONONU在各工位上。

OLT设备配备两个PON端口，形成两条互相备份的链路。各采集点的ONU通过双PON端口分别接入这两条链路，每条链路上的分光器使用10：90的非均匀分光比，这种双PON端口配置确保了网络的高可靠性。

通过两个OLT各提供一个PON端口，构建了一种手拉手式的双链路网络结构。双PON端口的ONU分别接入这两条链路，实现了对OLT设备、主干光纤、PON端口、分光器、分支光缆的全网保护。在这种保护模式下，任何单个OLT故障、PON端口问题、分光器损坏或光缆断裂都不会影响ONU的正常运作。在手拉手保护机制下，系统切换时间小于50毫秒。

ONU设备在终端信息层提供了FE、RS232、RS485等接口，以便与采集设备进行连接，并能适应多种严苛的环境条件。

在考虑光功率预算的情况下，建议每条PON手拉手链路的分光器级数不超过12级。

此外，OLT设备配置一个PON端口，下方连接PoEMDU设备。该PoEMDU设备不仅提供GE接口供AP接入，还通过PoE供电方式为AP设备提供电力。

3.3应用效果分析

首先，在工业控制方面，F5G无源光网络技术提供了高带宽和低延迟的传输通道，确保了工业控制系统的实时性和稳定性。通过RS232、RS485、CAN口等串口和数据口的可靠连接，实现了对生产线的精确控制，提高了生产效率。其次，在视频监看业务方面，F5G无源光网络技术支持高清视频信号的流畅传输，使得视频监控系统可以实时监控生产现场，保障了生产安全和产品质量。在语音传真业务方面，通过POTS口的接入，实现了传统窄带语音业务的平滑过渡，保证了通信的连续性和可靠性。数据采集方面，F5G无源光网络技术支持高速数据采集，通过FE、GE接口和串口RS232，为智能制造MES、ERP、PLM等系统提供了准确的数据支持，增强了数据分析和决策能力。在无线承载方面，F5G无源光网络技术通过提供PoE/PoE+供电，简化了无线接入点的部署，同时保证了无线网络的稳定运行。

华容铁水联运基地通过部署F5G无源光网络技术，不仅提升了通信网络的性能，还降低了运维成本，提高了业务的灵活性和扩展性，为智慧工厂的构建提供了强有力的网络支撑。

4 结束语

在本文中，我们深入探讨了F5G无源光网络技术在华容铁水联运基地的应用研究，详细阐述了其网络架构、以及在智慧工厂中的实际应用效果。通过实践验证，F5G无源光网络技术以其高带宽、低延迟、高可靠性和灵活性，为工业控制、视频监控、语音传真、数据采集和无线承载等业务提供了强有力的支持，极大地提升了生产效率和安全性，同时也为智慧工厂的构建奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]宋喆夫.无源光局域网在安全技术防范系统中的应用[J].上海轻工业，2024，（04）：151-153.

[2]吴博文，张城，陈勇，等.F5G无源光局域网在跨校区现代化教学中的应用[J].中国现代教育装备，2024，（13）：10-13.