工業無源光網絡在地下綜合管廊中的應用研究

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，官方出臺多項政策鼓勵各地推進城市地下綜合管廊建設，地下綜合管廊建設工程已成為我國基礎建設的重要組成部分。基于數字化改革和多創新場景的應用普及，地下綜合管廊的運營維護也必將隨著技術的演進在可控性、安全性及可視性方面同步發展，同時更加智慧化[1]。

1 系統網絡架構

地下綜合管廊的運營離不開平臺的建設，結合應用需求，以分層分級思路搭建地下綜合管廊平臺。平臺構建按三級架構體系設置，一級為市指揮管理中心，二級為區域分中心，三級為地下綜合管廊監控中心基本單元。與此類推，通信傳送融合網絡也按上述3級架構進行建設。總體平臺架構分級如圖1所示。

圖1 總體平臺架構分級

2 需求分析

以單個綜合倉為例，地下綜合管廊內一般需設置環境與設備監控系統、安防系統、通信系統。通信終端的間距不宜大于100 m，且每個防火分區應配備不少于1臺的通信終端。以200 m地下綜合管廊為基本分區，測算系統容量及通信承載設施的規模，如表1所示。除此之外，共需綜合信息點位108個，其中存儲點位21個、控制點位87個。

表1 地下綜合管廊單個分區對應系統及基礎設施規模

3 建設思路

傳送網絡是地下綜合管廊內部各子系統與指揮中心之間通信傳輸及信息交換的重要樞紐，其系統構架應具備高效的安全性及靈活可擴性。由于地下綜合管廊內物聯網終端設施較多，因此任意兩個節點之間的斷線就會造成綜合管廊與指揮中心的通信中斷，將嚴重影響管廊綜合運維管理平臺的穩定性[2]。構建地下綜合管廊“一張網”實現綜合管廊統一運維管理，提供共享、集約的信息基礎，完成傳送前端的監控、探測數據到后端平臺進行集中分析、處理、預警，如圖2所示。

圖2 地下綜合管廊“一張網”傳送網拓撲

傳送網絡的優勢如下。

（1）高可靠性。采用新型工業無源光網絡（Passive Optical Network，PON）技術，實現接入設備的雙鏈路保護方式。通過及時對故障的檢測和流量的切換，保證業務在出現故障時能夠快速得到修復，系統倒換時間小于50 ms，將業務損失降到最低。

（2）高帶寬。線路側可靈活選擇GE/10 GE/100 GE任意速率端口，滿足各類業務傳送。

（3）高可擴性。設備采用插卡式設計，可對網絡進行靈活擴容調整。

（4）低延時。針對不同的業務劃分不同的VLAN，具備流量分類、帶寬管理、優先級調度以及擁塞控制等QoS能力，滿足數據低時延、低抖動需求。

（5）多業務接入。提供GE、RS232/RS485、語音等接口，滿足各類業務接入需求。

4 技術實現路徑

地下綜合管廊防火分區以200 m為單位，其內部需控制點位約108個（含環境監控、排水通風監控、視頻監控、入侵報警以及內部通信等），故可在每個防火分區內設置1套底層工業PON的光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）設備，結合區域控制單元（Area Control Unit，ACU）監測控制本區內的設備[3-6]。地下綜合管廊單個防火分區拓撲如圖3所示。

圖3 地下綜合管廊單個防火分區拓撲

每個防火區監控流量帶寬178 Mb/s，考慮到后期擴容，按每個防火區流量帶寬200 Mb/s計算。工業PON采用對稱的上下行方式，根據接入管廊防火區的數量確定分光比，最高不超過1∶32。根據PON網絡的特點，光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）到ONU的傳輸距離不能超過20 km，可以按18 km的覆蓋半徑劃分各個管廊管理區塊，在區塊的中心位置設置管廊管理指揮分中心，在合適位置設置管廊管理指揮總控中心，實現全市所有綜合管廊信息的匯聚后統一管理。對于地下綜合管廊分區中心通信傳送網，OLT上聯核心交換機，可以根據接入的管廊防火區數量不同靈活選擇10 GE或100 GE的帶寬。建設初期可以建議用10 GE的帶寬，后期根據鏈路流量進行調整[7]。

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

圖4 典型3.6 km綜合管廊光纜連接

其組網拓撲如圖5所示。

圖5 3.6 km管廊通信網絡拓撲

5 結 論

通過上述分析，在綜合管廊內建設一張集約高效的融合傳送網絡不論是從技術層面還是從實際應用層面都是切實可行的。通過該網絡的建設，將極大地提升網絡的融合性，節約投資建設成本，提升運維效率。