工厂内网络工业EPON系统技术要求Word文件下载.docx
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B.12.1总体要求33
B.12.2ONU的远程管理功能34
B.12.3ONU本地管理系统要求34
B.13设备硬件要求35
B.13.1ONU指示灯要求35
B.13.2ONU开关与按钮35
B.13.3DyingGasp及掉电保持时间35
B.14工业环境适应性要求36
B.14.1概述36
B.14.2气候环境36
B.14.3化学活性物质37
B.14.4电磁兼容37
B.14.5机械适应性42
B.14.6外部电源42
B.14.7外壳防护43
B.14.8爆炸性环境要求43
1范围
本规范提出了工厂内网络中工业EPON系统的建设背景、应用场景和实施案例,同时提出了工业EPON系统的设备接口要求、设备类型、光链路保护倒换要求、ONU设备工业环境适应性要求、工业环境中光纤技术要求以及参考模型、协议要求、以太网要求、QoS要求、安全性要求、性能要求、设备硬件要求等具体技术规范。
本规范适用于工业互联网联盟内企业工业场景EPON设备的采购、网络设计部署。
在本规范中,1G/1G-EPON称为1G-EPON;
10G/1G-EPON和10G/10G-EPON统称为10G-EPON,1G-EPON和10G-EPON统称为EPON。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本文的引用而成为本文的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本文,然而,鼓励根据本文达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本文。
GB/T7611数字网系列比特率电接口特性
GB/T9254信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T17618信息技术设备抗扰度限值和测量方法
GB/T17626(所有部分)
电磁兼容试验和测量技术
GB/T20185同步数字体系设备和系统的光接口技术要求GB3836(所有部分)爆炸性气体环境用电气设备
GB/T17214GB17625GB/T13729GB/T15153GB4208
工业过程测量和控制装置的工作条件电磁兼容系列标准
远动终端设备
远动设备及系统工作条件外壳防护等级(IP代码)
YD/T983通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法
YD/T1054接入网技术要求——综合数字环路载波(IDLC)
YD/T1082接入网设备过电压过电流防护及基本环境适应性技术条件
YD/T1292
YD/T1475-2006YD/T1771-2012YD/T2049-2013YD/T2050-2009YD/T2274-2011
基于H.248的媒体网关控制协议技术要求
接入网技术要求——基于以太网方式的无源光网络(EPON)接入网技术要求以太网无源光网络(EPON)系统互通性接入网技术要求——PON系统支持IPv6
接入网安全技术要求——无源光网络(PON)设备
接入网技术要求10Gbit/s以太网无源光网络(10G-EPON)
YD/T2276-2011接入网技术要求EPON/GPON承载TDM业务
YD/T2275-2011接入网技术要求宽带用户接入线路(端口)标识YD/T2280-2011接入网设备基于以太网接口的反向馈电技术要求YD/T2375-2011高精度时间同步技术要求
YD/T2952-2015接入设备节能参数和测试方法EPON系统ITU-TG.652单模光纤和光缆的特性
ITU-TY.1291分组网络支持QoS的结构框架
IEEE802.1D局域网和城域网的IEEE标准-媒体访问控制网桥IEEE802.1Q局域网和城域网的IEEE标准-虚拟局域网协议
IEEE802.1ad局域网和城域网的IEEE标准-虚拟局域网协议-增补文件4:
提供商网桥
IEEE802.1AS局域网和城域网的IEEE标准-桥接局域网中的时间敏感应用的定时和同步要求
IEEE802.3信息技术-系统间通信和信息交换-局域网和城域网特定要求-第3部分:
CSMA/CD接入方式和物理层规范
IEEE802.3af信息技术-系统间的通信和信息交换-局域网和城域网特定要求-第3部分:
CSMA/CD的接入方式及物理层规范-增补文件:
使用媒质相关接口(MDI)的数据终端设备功率
IEEE802.3as帧扩展
IEEE802.3at信息技术-系统间通信和信息交换-局域网和城域网特定要求-第3部分:
CSMA/CD接入方式和物理层规范-增补文件:
使用媒质相关接口(MDI)的数据终端设备功率增强
IEEE1588网络管理和控制系统的精确时间同步协议IETFRFC1213基于TCP/IP网络的管理信息库
IETFRFC1350TFTP协议
IETFRFC2236互联网组管理协议V2
IETFRFC2474IPv4和IPv6包头中的差分服务域的定义IETFRFC2710IPv6的组播侦听发现(MLD)
IETFRFC2819远程网络监控管理信息库
IETFRFC2933互联网组管理协议的管理信息库IETFRFC3019IPv6组播侦听发现协议的管理信息库IETFRFC3376互联网组管理协议V3
IETFRFC3550实时传输协议(RTP)
IETFRFC3810IPv6的组播侦听发现版本2(MLDv2)
IETFRFC3925动态主机设置协议版本4(DHCPv4)的厂商选项IETFRFC3985边缘到边缘的伪线仿真(PWE3)架构
IETFRFC4197基于分组交换网络的边缘到边缘TDM电路仿真要求IETFRFC4553基于分组的非结构化TDM仿真(SAToP)BroadbandForumCPEWAN口管理协议
TR-069
BroadbandForum使用TR-069的PON设备架构TR-142
JEP106标准的制造商标识代码
SFF-8472光收发器的诊断监控接口规范
3术语和定义
以下术语、定义适用于本规范。
3.1
光链路倒换保护类型TypeD
双OLT/单OLT双PON口,ONU双PON口,主干光纤、光分路器和配线光纤均双路冗余)。
具体实现方式包括OLT同一PON板内同一PONMAC芯片(一个PONMAC芯片支持多个PON口的情况下)、同一PON板内不同PONMAC芯片、PON板间和不同OLT间的PON口保护等四种。
这种方式支持不同的ONU分别工作于同一/不同OLT的主用和备用PON接口。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
缩略语
英文全称
中文全称
ACL
AccessControlList
访问控制列表
ARP
AddressResolutionProtocol
地址解析协议
BNC
BayonetNutConnector
卡扣配合型连接器
CAN
ControllerAreaNetwork
控制器局域网总线
CVBS
CompositeVideoBroadcastSignal
复合视频广播信号
DA
DestinationAddress
目的地址
DBA
DynamicBandwidthAllocation
动态带宽分配
DHCP
DynamicHostConfiguration
Protocol
动态主机配置协议
DoS
DenialofService
拒绝服务
DSCP
DifferentiatedServicesCode
Point
差分服务代码点
EMC
ElectroMagneticCompatibility
电磁兼容性
EMS
ElementManagementSystem
网元管理系统
FE
FastEthernet
快速以太网
FEC
ForwardErrorCorrection
前向纠错
GE
GigabitEtherent
千兆以太网
IGMP
InternetGroupManagement
互联网组管理协议
IP
InternetProtocol
互联网协议
IPoE
IPoverEthernet
以太网上的IP协议
ITMS
IntegratedTerminalManagement
System
终端综合管理系统
MAC
MediumAccessControl
媒质访问控制
MDI
MediumDependentInterface
媒质相关接口
MSTP
MultipleSpanningTreeProtocol
多生成树协议
MTBF
MeanTimeBetweenFailure
平均故障间隔时间
ODN
OpticalDistributionNetwork
光分配网络
OLT
OpticalLineTerminal
光线路终端
ONT
OpticalNetworkTerminal
光网络终端
ONU
OpticalNetworkUnit
光网络单元
OSI
OpenSystemInterconnection
开放系统互联
P2MP
PointtoMultipoint
点到多点
PMD
PhysicalMediumDependent
物理媒质相关(子层)
PON
PassiveOpticalNetwork
无源光网络
PLC
ProgrammableLogicController
可编程逻辑控制器
QoS
QualityofService
服务质量
SA
SourceAddress
源地址
SLA
ServiceLevelAgreement
服务等级协议
SNI
ServiceNodeInterface
业务节点接口
SP
StrictPriority
严格优先级
TDM
TimeDivisionMultiplex
时分复用
UNI
UserNetworkInterface
用户网络接口
VLAN
VirtualLocalAreaNetwork
虚拟局域网
VoIP
VoiceoverIP
IP语音
WLAN
WirelessLocalAreaNetwork
无线局域网
5工业场景EPON建设背景
工业互联网车间生产基础网络是串联车间各项业务相互协同、各类生产设备
与控制系统信息交互等工作的基础。
为了满足工业互联网的业务需求,各企业都计划/正在实施智能设备与业务分析平台之间建立网络联网,从而实现智能设备指令数据远程下发控制及监控数据采集能力。
相较于以太网技术,在工业场景下EPON技术具有以下优点:
PON通过无源器件组网,不受电磁干扰和雷电影响;
采用自愈环形网络支持并联型,切换时间短、抵抗失效能力强;
点到多点传输架构,终端并行接入,部署灵活;
仅需单根光纤线传输,最远覆盖20公里范围;
多业务承载,支持数据、视频、语音、时间同步等多种业务;
高安全性,PON网络设置ONU安全注册机制,下行数据传送具备加密能力,上行数据传送时分机制隔离。
EPON技术与传统以太网技术对比:
对比项目
EPON网络
传统以太网络
原理对比
承载以太网数据包,下行采用点对多点广播方式(TDM),上行采用时分多址接入技术(TDMA);
每个ONU需向OLT安全注册。
使用CSMA/CD(带有冲突监测的载波侦听多址访问)技术进行数据转发,并以MAC地址进行寻址;
在传统以太网内两端设备是对等的,双方采用相同机制传送数
据流。
接口协议
1)支持以太网RJ45、以太网光纤接口、CAN、RS232/RS485、视频BNC、POTS等接口;
2)支持标准以太网协议
1)支持以太网RJ45、以太网光纤接口、CAN、RS232/RS485、视频BNC、POTS等
接口;
网络拓扑
1)支持链型、总线型、树形、星形、等形式组网;
2)支持点到多点,灵活网络扩展,
最大支持1:
64分光比;
1)支持总线型、树形、星形、链型、环形等形式组网;
2)仅支持点到点直连,组网存在局限性,
灵活性差;
传输带宽
支持1Gb/s~10Gb/s
1)以太铜缆(5类):
1Gb/s;
2)光纤:
1Gb/s~10Gb/s
数据安全性
在OLT和ONU之间,可通过三重搅动
一般数据没有进行加密,只要通过端口
等加密方式进行下行加密
镜像就可获取其他端口的相关数据。
传输距离
最远20km的传输距离,仅需要单根光纤既可进行上下行数据传输
1)以太铜缆(5类)最远传输距离为
100~200M;
2)需两根光纤传输;
实时性
实时性确定保障相对较强,EPON网络下行采用TDM,上行采用TDMA技术。
实时性确定保障相对较弱,由于传统以太网络采用CSMA/CD技术,网络负荷较大时,网络碰撞几率大大增加,从而增
加网络传输时延。
传输可靠性
1)全程传输采用无源光器件,不需电源,不受供电影响;
2)光纤网络:
不受电磁干扰和雷电
影响;
1)中间传输需多级汇聚交换机,需供电;
2)5类铜缆内弱电信号易电磁干扰和雷电影响;
带宽利用率
层次简洁,OLT动态给每个ONU配置特定的带宽,带宽利用率高;
多级汇聚,层次复杂,不支持带宽分配,靠竞争,导致带宽利用率低;
网络自愈保护机制
1)支持typeD保护;
2)自愈网络为并联型网络
1)支持多种环形自愈网络;
2)自愈网络为串联型网络;
相同自愈环路网络
延迟时间
传输延迟时延短,所有ONU呈现并联关系,只需分光,每个ONU的数据传输不需要经过其他ONU进行处理,整个链路时延时间可控。
传输延迟时间相对较长,环上每个节点均需经过光电、电光转换环节后再传到下一光节点,环路传输延迟时间大大增加。
切换时间
切换时间短,由于EPON网络为并联特征,光纤发生中断时,OLT下挂的所有ONU同时感知,同时切换,切换时间相对快速。
切换时间相对较长,由于传统以太网络为串联性网络,需要逐个节点进行切换,切换速度相对要长。
表1EPON技术与传统以太网技术对比
随着EPON技术在电信、电力行业的广泛应用,工业场景下的EPON网络已成
为车间数据采集组网技术的一种全新的可选方案。
参考工业互联网分层架构,EPON组网在工业互联网体系架构中处于车间级网络位置。
图1EPON在工业互联网体系架构中的位置
6工业场景下EPON的使用场景
6.1使用场景
EPON在工业互联网体系架构中处于车间级网络位置,通过工业级ONU设备实现光网络到设备层的连接,通过光分配网络(ODN),实现工业设备数据、生产数据等到OLT的汇聚,最终通过OLT与企业网络的对接,从而实现产线数据到工厂/企业IT系统的可靠有效地传输。
EPON在工业场景下最常用的组网方式是基于TypeD保护方式的手拉手保护链型组网和星型组网,实现全光路保护,提高了车间通信网络的可靠性,为制造
企业的通信可靠性提供了坚实的保障。
具体的组网方式可根据工厂实际情况进行选择。
工业场景EPON手拉手保护的链型组网示意如下图:
图2工业场景EPON手拉手保护的链型组网示意图工业场景EPON星型组网示意如下图:
图3工业场景EPON星型组网示意图
根据不同企业工厂的实际网络建设情况,EPON可以根据在工业中的使用分为以下三个场景:
场景1:
新增生产线,需对机床、机器人、流水线等设备部署信息自动化采集点。
在这种场景下,生产车间需要新建或改造,需要同步部署信息化通信网络。
这种场景的特点是车间内没有以太局域网,需要重新部署网络。
在这种场景下可以完全通过EPON网络搭建车间内的数据采集网络,工业级ONU直接连接机器或数据采集设备。
通过事先规划/现有的智能设备/流水线位置,规划布线及ONU放置位置及数量。
图4EPON在工业使用场景1示意图
场景2:
原有车间仅部署了近端工业机床信息化操作,尚未将相关数据及控制指令远程化及自动采集化,车间生产线需要进行加强自动信息化能力。
这种场景的特点是车间生产线已有现场到工位的信息化网络,但需要将数据采集到远端进行监控。
在这种场景下可以通过EPON网络搭建车间内的数据采集网络,将分散在各个工位的信息化数据进行汇聚。
由于各个工位/产线已有近端的以太网络,因此可通过ONU与车间内近端布设的以太网交换机连接,实现数据的汇聚。
图5EPON在工业使用场景2示图
场景3:
厂区车间内已部署了工业以太局域网,但是其他拓展业务,如能源监控、视频安防、WiFi覆盖等需要部署,需要对多种应用进行网络安全隔离(物理及逻辑双重)。
这种场景的特点是车间生产线已有信息化网络,辅助设备及业务需要重新部署网络。
在这种场景下可以通过EPON网络连接新的业务设备,并与原有的工厂工业以太网隔离。
图6EPON在工业使用场景3示图
7工业场景下EPON技术要求
7.1概述
传统EPON系统(YD/T1475-2006和YD/T2274-2011所规定的EPON/10G-EPON系统)的标准化工作已经完成,目前在国内各大运营商的公众和政企光纤接入网中得到了广泛的部署和应用,其产业链已经非常成熟。
但是,传统的EPON系统如果应用在工厂内网络,需要针对工业场景的特点进行进一步规范。
相比传统公众和政企接入网场景,工业场景具有网络可靠性要求高、工作环境恶劣等特点;
同时,工业场景目前存在大量专用数据接口,工业EPON设备需要对其提供相应的接口支持。
因此,本规范针对上述要求,在传统EPON系统行业技术标准的基础上,针对EPON设备接口类型、网络倒换保护和设备工作环境参数等与传统EPON系统存在较大差异的内容进行了进一步标准化,主要内容描述如下。
7.2工业场景下EPON设备接口要求
工业场景类型OLT及ONU针对工业各类应用场景,满足工业场景下的各种工业控制总线场景要求,提供工业场景类型接口。
可为工业控制、信号量监控、数据传输、语音通信、视频监控等各种业务应用提供支持。
7.2.1OLT网络侧接口要求
OLT的网络侧应能够根据需要提供FE接口、GE接口。
7.2.1.1GE接口
GE接口可以是1000BASE-LX、1000BASE-SX、1000BASE-CX和1000BASE-T接
口中的一种或多种,各种接口类型均应符合IEEE802.3的规定。
7.2.2ONU用户侧接口要求
ONU的用户侧接口类型总体包括FE、GE、CAN、RS485/232、CVBS、POTS、WiFi和开关量等业务系统接口,可根据具体场景支持不同的接口能力。
7.2.2.1FE接口
FE接口需要支持10/100BASE-T电口和10/100BASE-X光口,接口应符合IEEE
802.3的规定。
7.2.2.2GE接口
7.2.2.3CAN接口(可选)
系统建议支持CAN接口,接口满足ISO11898的规定。
7.2.2.4RS485/232接口
系统支持RS485/232接口,接口满足TIA/EIA-485-A的规定。
(1)串行口电气特性、功能特性、规程特性应符合EIA-RS232-C标准规定。
(2)速率:
300-115200bps,支持1200bps、2400bps、4800bps、9600bps,可设置;
a)检验:
None,Even,Odd,(Mark,Space)可选
b)数据位:
5、6、7或8
c)停止位:
1、1.5or2
d)流向控制:
RTS/CTS(可选)
(3)串口默认为RS485;
(4)各个RS485之间应能有效的隔
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