工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在地下綜合管廊中的應(yīng)用研究

豐志龍

（中浙信科技咨詢有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引 言

近年來(lái)，官方出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)各地推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)，地下綜合管廊建設(shè)工程已成為我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。基于數(shù)字化改革和多創(chuàng)新場(chǎng)景的應(yīng)用普及，地下綜合管廊的運(yùn)營(yíng)維護(hù)也必將隨著技術(shù)的演進(jìn)在可控性、安全性及可視性方面同步發(fā)展，同時(shí)更加智慧化[1]。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

地下綜合管廊的運(yùn)營(yíng)離不開平臺(tái)的建設(shè)，結(jié)合應(yīng)用需求，以分層分級(jí)思路搭建地下綜合管廊平臺(tái)。平臺(tái)構(gòu)建按三級(jí)架構(gòu)體系設(shè)置，一級(jí)為市指揮管理中心，二級(jí)為區(qū)域分中心，三級(jí)為地下綜合管廊監(jiān)控中心基本單元。與此類推，通信傳送融合網(wǎng)絡(luò)也按上述3級(jí)架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)。總體平臺(tái)架構(gòu)分級(jí)如圖1所示。

圖1 總體平臺(tái)架構(gòu)分級(jí)

2 需求分析

以單個(gè)綜合倉(cāng)為例，地下綜合管廊內(nèi)一般需設(shè)置環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。通信終端的間距不宜大于100 m，且每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)配備不少于1臺(tái)的通信終端。以200 m地下綜合管廊為基本分區(qū)，測(cè)算系統(tǒng)容量及通信承載設(shè)施的規(guī)模，如表1所示。除此之外，共需綜合信息點(diǎn)位108個(gè)，其中存儲(chǔ)點(diǎn)位21個(gè)、控制點(diǎn)位87個(gè)。

表1 地下綜合管廊單個(gè)分區(qū)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模

3 建設(shè)思路

傳送網(wǎng)絡(luò)是地下綜合管廊內(nèi)部各子系統(tǒng)與指揮中心之間通信傳輸及信息交換的重要樞紐，其系統(tǒng)構(gòu)架應(yīng)具備高效的安全性及靈活可擴(kuò)性。由于地下綜合管廊內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)施較多，因此任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的斷線就會(huì)造成綜合管廊與指揮中心的通信中斷，將嚴(yán)重影響管廊綜合運(yùn)維管理平臺(tái)的穩(wěn)定性[2]。構(gòu)建地下綜合管廊“一張網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)綜合管廊統(tǒng)一運(yùn)維管理，提供共享、集約的信息基礎(chǔ)，完成傳送前端的監(jiān)控、探測(cè)數(shù)據(jù)到后端平臺(tái)進(jìn)行集中分析、處理、預(yù)警，如圖2所示。

圖2 地下綜合管廊“一張網(wǎng)”傳送網(wǎng)拓?fù)?/p>

傳送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)如下。

（1）高可靠性。采用新型工業(yè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)接入設(shè)備的雙鏈路保護(hù)方式。通過(guò)及時(shí)對(duì)故障的檢測(cè)和流量的切換，保證業(yè)務(wù)在出現(xiàn)故障時(shí)能夠快速得到修復(fù)，系統(tǒng)倒換時(shí)間小于50 ms，將業(yè)務(wù)損失降到最低。

（2）高帶寬。線路側(cè)可靈活選擇GE/10 GE/100 GE任意速率端口，滿足各類業(yè)務(wù)傳送。

（3）高可擴(kuò)性。設(shè)備采用插卡式設(shè)計(jì)，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行靈活擴(kuò)容調(diào)整。

（4）低延時(shí)。針對(duì)不同的業(yè)務(wù)劃分不同的VLAN，具備流量分類、帶寬管理、優(yōu)先級(jí)調(diào)度以及擁塞控制等QoS能力，滿足數(shù)據(jù)低時(shí)延、低抖動(dòng)需求。

（5）多業(yè)務(wù)接入。提供GE、RS232/RS485、語(yǔ)音等接口，滿足各類業(yè)務(wù)接入需求。

4 技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑

地下綜合管廊防火分區(qū)以200 m為單位，其內(nèi)部需控制點(diǎn)位約108個(gè)（含環(huán)境監(jiān)控、排水通風(fēng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警以及內(nèi)部通信等），故可在每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置1套底層工業(yè)PON的光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）設(shè)備，結(jié)合區(qū)域控制單元（Area Control Unit，ACU）監(jiān)測(cè)控制本區(qū)內(nèi)的設(shè)備[3-6]。地下綜合管廊單個(gè)防火分區(qū)拓?fù)淙鐖D3所示。

圖3 地下綜合管廊單個(gè)防火分區(qū)拓?fù)?/p>

每個(gè)防火區(qū)監(jiān)控流量帶寬178 Mb/s，考慮到后期擴(kuò)容，按每個(gè)防火區(qū)流量帶寬200 Mb/s計(jì)算。工業(yè)PON采用對(duì)稱的上下行方式，根據(jù)接入管廊防火區(qū)的數(shù)量確定分光比，最高不超過(guò)1∶32。根據(jù)PON網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）到ONU的傳輸距離不能超過(guò)20 km，可以按18 km的覆蓋半徑劃分各個(gè)管廊管理區(qū)塊，在區(qū)塊的中心位置設(shè)置管廊管理指揮分中心，在合適位置設(shè)置管廊管理指揮總控中心，實(shí)現(xiàn)全市所有綜合管廊信息的匯聚后統(tǒng)一管理。對(duì)于地下綜合管廊分區(qū)中心通信傳送網(wǎng)，OLT上聯(lián)核心交換機(jī)，可以根據(jù)接入的管廊防火區(qū)數(shù)量不同靈活選擇10 GE或100 GE的帶寬。建設(shè)初期可以建議用10 GE的帶寬，后期根據(jù)鏈路流量進(jìn)行調(diào)整[7]。

以3.6 km管廊為例，如圖4所示。其中共有18個(gè)防火區(qū)，采用1∶32的分光器，9個(gè)防火區(qū)匯聚后上聯(lián)2.5 GE的PON口。在地下綜合管廊內(nèi)布放兩條12芯光纜，用于分光器至管廊管理指揮分中心的OLT設(shè)備。

圖4 典型3.6 km綜合管廊光纜連接

其組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D5所示。

圖5 3.6 km管廊通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

5 結(jié) 論

通過(guò)上述分析，在綜合管廊內(nèi)建設(shè)一張集約高效的融合傳送網(wǎng)絡(luò)不論是從技術(shù)層面還是從實(shí)際應(yīng)用層面都是切實(shí)可行的。通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將極大地提升網(wǎng)絡(luò)的融合性，節(jié)約投資建設(shè)成本，提升運(yùn)維效率。