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华为小型化OTN解决方案,打造安全可靠的行业场站智能化全光底座

2023-12-27
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能源交通行业关系国计民生和国家安全,通信网作为关键基础设施,其安全性和可靠性对电力、交通等生产业务系统的安全稳定运行至关重要。近年来,随着科技的不断发展,数智化技术的应用,持续为生产业务系统带来更高效、更安全、更智能的变化,一张安全可靠、技术领先、面向未来的下一代全光通信网底座,将为行业生产提供有力支撑。

行业生产业务变化,对通信网络提出更高的要求

电力:随着新能源快速发展,年平均新增超1.2万新能源场站进场,总装机容量未来5年翻一倍,未来10年翻3~4倍,可达18亿千瓦时;输变电平均年度新增超3000站,未来5年可达总计近10万站点;开关站/环网柜配电自动化控制点数持续增加,未来5年将从十万级提高到近百万级;用电侧,千万充电桩快速部署,预计覆盖至少6亿用户。核心生产业务如继保、安稳等要求小颗粒、低时延、高可靠通信,分布式调度、视频物联应用、集控协同则要求更加灵活、高效的通信,电力通信网向更多站点,更大带宽,更多连接,更高可靠演进。

铁路:5G-R演进已正式进入日程,预计2025年正式启动5G-R规模建设,全国涉及近10万公里线路的GSM-R网络改造,以及超5万公里线路的网络新建;同时,区间视频补强带动班组信息化改造,全国超50万线存量PSTN网络待升级xPON以支持业务综合接入。铁路通信网未来演进面向更灵活、更可靠、更兼容以及更多连接。

城轨:轨道交通向四网融合发展,随着市域线的建设加快,枢纽换乘站的数量增长3倍,从单线路运营逐步走向网络化运营,车站内的业务网络,如视频、PIS、OA、AFC、ISCS需要做到安全隔离的一网承载。同时城轨列控系统从车地通信CBTC向车车通信TACS演进,分散运维走向集中统一运维,管理难度持续增大,这就要求简化城轨通信网架构,持续提升性能,并赋予网络灵活的可扩展性,适应未来线网融合运营的趋势。

在高速:高速收费质量提升,介质计费向在线实时计费变化,准确率要求进一步提高;视频检测优化,满足“可视、可管、可测、可服务”的四可目标。全国来看,国干超500站,省干近2500站,路段近2万站,单省信息接入点近5万个亟需改造升级。高速通信网需同步满足路段现网SDH业务平滑迁移以及干线传输网络一体化整合改造。

行业生产通信网从传统高安全、高可靠,向集约化监测、现代化管理并重的需求升级

新型行业生产通信具有较高技术性要求,具备以下几点特征:

一是带宽升级方面,从信息化到数字化再到智能化,生产网面向设备连接,带宽需求跟随数智化节奏,逐步呈现代际特征,千兆带宽到站点已逐步成为演进的下一跳;

二是业务接口方面,行业生产设备的更新迭代周期偏长,平均在15至30年,而核心控制类业务,颗粒度小,时延敏感,可靠性要求高,即使部分接口以太化,但网络提供确定性服务质量仍是刚需,可承诺的带宽、时延、抖动仍然有强指标要求。因此小颗粒业务长期看仍会存在,行业的E1/PCM等接口将有较长的长尾时间;

三是系统隔离方面,生产的各类子业务系统多,不同系统业务单元对通信网要求各异,因此专网专用,保障业务单元之间的通道隔离,是行业内共识;

最后是业务承载方面,随着信息化、数智化应用逐渐增多,以视频、物联感知类应用为主,带来网络连接数大幅增长,因此通信网要保障如此大量的终端、物联类设备接入,需要一定的IP感知能力,并能简化管理。

传统的SDH网络面对行业通信网的新变化特征,也亟需向新制式的网络迁移,OTN作为电信运营商网络中的SDH替代方案,已广泛应用,主要是解决广域网络的传输带宽和距离问题,但是基于上述行业生产网特征,传统OTN方案实现行业生产网全场景覆盖尚存在三大挑战,需要面向场站和业务连接来改造和优化:

第一、OTN整体方案中的波分复用能力,给网络带来了超T比特的带宽,但对于工业场站来说能力过剩,且光层应用带来了复杂的规划、建设、运维等副产品,可以简化;

第二、OTN的业务粒度过大,ODUflex最小硬管道粒度是1.25G,需要引入新标准的fgOTN/OSU更小颗粒硬管道技术,以更好的适配生产网业务特征;

第三、改变刻板的OTN使用方式,针对场站业务,按需设计模型,采用轻量化设备,减少在空间、供电等方面的要求,降低建网成本,更加经济适用、易部署。

以fgOTN/OSU为核心,华为打造小型化OTN解决方案满足站点智能化改造要求。该解决方案具备以下特点:

一、 fgOTN Ready:国际标准组织ITU-T fgOTN系列标准正式发布。该标准定义了一个新的细粒度ODU层网络,面向行业生产网中独有的E1/PCM/CPOS等CBR业务接口,实现将此类小颗粒的生产控制类业务信号承载在OTN网络上,并为其提供隔离、安全、可靠和基于TDM的传输能力。华为小型化OTN解决方案全面支持ITU-T fgOTN标准,商用进度与标准发布同步对齐,满足行业生产通信网承载核心控制类业务需求,以100%物理硬管道区隔不同系统业务,保障业务可靠性;

二、 OTN轻量化:免光层规划、设计,实现百G组网,小型化OTN网络带宽相比传统SDH网络提升十倍以上,低阶通道数量提升五倍以上,较好的匹配场站内日益增多的如视频回传、WLAN无线接入、智能巡检等数字化应用终端接入要求,以及增强涉控类、时延敏感类业务的接入能力。在网络规划设计阶段,免除了复杂的光参计算和专业化的波分配置;在建设阶段,简化了物理硬件安装,基本无需下站调测,模块即插即用,业务配置和验收简单;在运维阶段,时隙化业务配置,类SDH运维,无额外的学习成本;

三、 端到端可扩展:工业场站作为生产网信息化、智能化锚点,小型化OTN基于场站,不仅优化了全系列的适用设备形态,而且提供业界领先的创新扩展方案,fgOTN/OSU+PON一体化网络打通,采用硬隔离PON技术实现硬管道的端到端贯通,同时在网管系统NCE上实现融合统一管理,一体化网络端到端可视,所见即所得,这样,既可以完成站内的多样化综合接入,也满足向大范围、分布式的网络分支末梢做延伸,行业生产网的管理尺度得到极大提升,实现设备管理、业务发放、运营维护全方位的提质增效。

华为小型化OTN解决方案,面向场站生产网SDH升级场景实现充分适配,可适用于电力输变电站、油气场站、铁路车站、地铁车站、高速公路收费站等类型站点,充分满足行业客户在数智时代建设新型业务系统的网络诉求。后续,华为将基于具体行业应用场景,持续、进一步细化场景应用模型,完善产品组合、商业设计,通过小型化OTN方案与行业深度适配,为客户打造面向数字化、智能化时代的生产网全光通信底座。

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