东北大学吴志伟详解工业PON“一网到底”：向下融合，向上赋能

C114讯 6月20日消息（九九）随着工业4.0时代的到来，智能制造变得日益重要。在这个背景下，工业PON（无源光网络）传输技术作为一种创新的通信解决方案，正逐渐成为推动智能制造发展的重要力量。

今天下午，由CIOE、C114与中国电信股份有限公司研究院共同合作主办的“工业PON技术研讨会”，作为2024中国高质量发展论坛的第五场线上论坛顺利举行。东北大学副教授吴志伟在主旨报告中分析了现有工业控制网络的不足，介绍了“一网到底”的工业PON控制网络解决方案，即利用工业PON作为工业控制网络连接架构，向下融合底层控制网络，向上赋能智能控制。

工业控制网络需求和演进

吴志伟介绍，典型的工业自动化系统架构为金字塔结构，主要包括上层的企业资源计划ERP，中间层的制造执行系统MES，以及下层由车间级监控、基础回路控制和生产过程所组成的PCS。

而传统工业控制网络主要采用“两层三级”的网络结构，其中，“两层”是指IT网络和OT网络，“三级”是指工厂级、车间级和现场级。

吴志伟指出，当前的工业自动化系统存在两大问题：一是对人的经验和知识依赖程度较高，无法实现生产全流程的优化决策；二是PLC/DCS管控系统无法实现工业大数据驱动的工业智能算法。

而工业控制网络的行业需求，一方面是面向智能化系统的工业控制网络体系与解决方案，支撑传统以PLC/DCS为核心的自动控制系统向智能化控制系统的转型，另一方面是实现控制网络从“两层三级”向“一网到底”的演变。

面向工业控制网络如何实现多协议下的工业大数据的互联互通，工业控制网络如何支撑数据价值深入挖掘，工业控制网络如何实现异构工业大数据驱动的闭环智能控制等挑战，吴志伟提出“一网到底”的工业PON控制网络解决方案。

基于PON的工业控制网络解决方案

吴志伟介绍，基于工业PON的新型工业控制网络解决方案总体架构分为端、边、云三个方面。其中，端侧进行生产过程控制和工况感知；边侧是数据传输底座，基于工业PON构建算网融合系统；云侧进行工业大数据汇聚和智能决策控制。

吴志伟进一步介绍，基于工业PON的新型工业控制网络设计思路是“一网到底”，首先是要实现工业大数据的互联互通，将PON内化为工业控制网络连接架构；其次是网络的确定性传输能力增强，PON向下融合底层控制网络；另外，实现网络与控制一体化，PON向上赋能智能控制。控制功能的设计思路是能够实现运行工况智能感知、生产要素预测与回溯、高性能控制；以及人机互动与协作的智能优化决策、智能自主控制等。

其关键技术包括用于闭环控制的网络传输技术和网络连接架构，以及工业控制场景的适配能力。例如，具有确定性数据传输功能的网络技术，保证在设计者确定的采样周期内完成智能

建模与智能优化决策算法所涉及的数据采集、传输与处理；PON面向工业以太网、现场总线的承载技术，实现与现有工业网络的兼容。现有工业PON架构基础上的工业网络系统统一连接架构模式；现场总线、工业以太网、工业无线网络等多类型网络协议统一接入组网的协议栈、功能模块、信息库、程序和接口调用方法等。

吴志伟以基于工业PON的电熔镁砂生产过程为例，有赖于该解决方案，电熔镁砂产品的单吨能耗降低4%，产量提高5%，提高了企业的市场竞争力。未来，随着技术的不断成熟和创新，预计工业PON将更加强大，能够更好地服务于智能制造领域，推动工业自动化和数字化转型。

中国电信蒋铭：创新工业控制网络架构，加速工业PON“一网到底”

C114讯 6月20日消息（水易）今日，CIOE中国光博会与C114通信网联合举办“2024中国光通信高质量发展论坛”第五场研讨会——“工业PON技术研讨会”正式上线。会议邀请标准化组织、高校、运营商、设备商、工业企业等产学研用专家代表，围绕工业PON技术最新发展和方案落地应用等热点话题进行了深入探讨。

中国电信股份有限公司研究院网络技术研究所副所长蒋铭表示，千兆光网作为新型网络基础设施能够有效助力新型工业化建设。工业互联网产业联盟将工业PON作为核心技术解决方案纳入多个系列白皮书，“光华杯”千兆光网应用创新大赛中工业PON应用案例和场景越来越丰富，千兆光网赋能千行百业已形成共识。

工业PON广义的概念是定制网PON，面向教育、企事业、交通、酒店、医疗、制造、能源等各行各业，采用PON技术作为网络底座，实现全业务承载。具备三个一网特征：一网到底，生产、办公、安防、无线等全覆盖；一网承载，数据、语音、视频、监控等全承载；一网融合，数采、AI、边缘计算等技术多融合。

蒋铭介绍，中国电信从2017年就开展工业PON的研发和实践，通过不断推进工业PON技术的演进升级，打造工厂网络融合光底座，实现数据互联互通，提供边缘计算功能，与云平台对接构建工业数据智慧中心，依网生云，依云生智，以智赋能。

基于工业PON能力，创新工业控制网络架构

蒋铭表示，基于多年的实践，中国电信面向工业制造业网络升级演进，首次提出基于工业PON的新型工业控制网络融合创新架构，构建了确定性链路能力、智能化管理能力、算网融合能力、高可用网络保障能力，满足工业现场智能化、数字化发展新趋势。

据介绍，整个网络架构的特点是自主可控、开放和通用，具备以下6大关键技术。

关键技术1：通用化、标准化的网络协议和技术。工业PON秉持ITU-T标准的PON协议，实现产业生态复用，满足大带宽、低时延、高可靠性等关键需求;基于PON网络切片技术支持工业场景下多业务差异化融合承载，提升工业控制场景的适配能力。

关键技术2：高可用网络保障。除了PON网络自有的光链路保护协议外，还有双OLT手拉手Type D等多种类型的保护形态，与工业网络的保护配置相匹配，可实现按需冗余组网，系统可靠性可达99.999%，为工业生产网络提供高可靠数据传输。

关键技术3：工业PON安全技术。通过构建“全生命周期 四重防护”的安全体系，实现网络设备“纵深防御”，工业网络“可控可用”，敏感数据“固若金汤”，安全事件“可知可感”的目标。

关键技术4：意图驱动的工业PON确定性能力。中国电信提出的工业PON系统确定性技术体系，为工业现场网络中控制类确定性业务提供保障，“达到国际先进水平”，同时面向工业控制业务需求，实现工业控制业务流的需求感知和自动化的全局PON网络确定性调度。

关键技术5：智能化的管理能力。基于SDN和分布式采集技术，针对PON设备及业务逻辑进行标准化模型抽象，满足客户智能运维需求，实现新业务快速部署和编排，支持PON网络亚秒级态势感知和实时全景可视。

关键技术6：高性能的算网控一体化。工业PON网络集成算力，解决了边缘侧计算和网络孤立的问题，通过算力拓展覆盖边缘应用场景，增强控制与网络的融合，轻松实现跨层级数据交换和应用协同。

自研核心能力，加速工业PON“一网到底”

蒋铭介绍，基于关键技术的研发，中国电信自研了部分核心能力。例如工业PON自服务平台，提供算、网、控一体化管控自服务入口和确定性传输的调度能力，实现网络端到端管控、多形态算力纳管、及工业应用集成部署。

再比如在终端侧打造了工业PON边缘设备CT100，集成了网络、工业网关、算力的能力，具备数据采集和部分工业控制能力，通过将智能决策系统与工业PON边缘设备融合，更好地满足工业控制需求。

在蒋铭看来，目前工业PON技术不断成熟和完善，能够很好地成为新型工业化“双千兆”网络底座，将成为行业专网连接的核心方案。除了工业场景以外，在教育、医疗、园区、文旅、能源等垂直领域，中国电信也正在进行规模的推广。

据了解，中国电信基于工业PON进行了诸多实践。例如，采用PON+5G定制网作为网络基础设施，打造双千兆智慧工厂信息底座，承载数条产线；采用工业PON边缘设备改造工厂网络，提升工业数采能力；实践了确定性能力承载工业控制业务，效果显著。目前正在实验室仿真环境下探索算网控一体化的工业控制网络。

蒋铭表示，工业PON的愿景是“一网到底”，希望通过工业PON真正能够解决工业现场的问题，目前已经实现了工业网络中控制业务的网络承载能力。后续将进一步推进工业现场网络与控制深度集成，基于工业PON控制网络的新型架构，进一步提升算网控一体化水平，做到网络即是控制的目标，推进工业PON作为工业现场网络的全光底座。

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