智慧工厂需要通过统一的智能云平台搭建数字化底座，把工厂的各个系统统一部署在云平台上，业务云化成为一个明显的趋势。传统工厂数字化水平不高，各个系统往往各自为政，各种服务器都分散在本地部署，每个子系统各自成网。

随着制造行业数字化水平的不断提升，越来越多的制造企业都在采用云业务，各种业务和应用服务器都集中部署到了数据中心机房，或部署在公有云/私有云上，工厂内的终端设备访问服务器都需要到数据中心节点，工厂网络的流量模型从原来的以东西向流量为主（水平方向的流量）演变为以南北向流量为主（垂直方向的流量）。业务的云化、架构的改变、系统的统一、应用的新增，都给智慧工厂网络提出了新的挑战，需要建一张适应网络南北流量为主、架构简单、设计统一、支持业务快速部署和持续演进的基础网络。

除了业务的云化，WLAN应用以及对网络运维简化的诉求，也对传统工业网络提出了新的挑战。传统园区工厂部署的Cat5和Cat6铜缆（网线）面临着带宽瓶颈，无法支持万兆带宽100米远的传输，需要全部更换为支持万兆的Cat6A及以上网线。若后续升级到Wi-Fi 7，电缆还要更换一次，整体WLAN升级AP传输网络综合布线改动工作量非常大。传统制造工厂各个子系统独立，各自成网导致整个制造工厂通常有多张烟囱式网络组网，网络规划没有统一的架构，多级网络设备的串接导致网络冗余，建设/维护工作量将会成倍增加，对维护人力也提出了很大的需求。

F5G就是第五代固定网络，是以全光网络技术作为支撑，带宽、连接数、网络体验方面有飞跃性发展。F5G全光网在智慧工厂场景，以单模光纤为介质，采用10G GPON（兼容GPON）、Wi-Fi 6为主的第五代固定接入技术构建的园区网络，主要包括光线路终端OLT、无源光配线网络ODN、光网络单元ONU等，能够统一承载工业生产控制数据、生产现场感知数据、视频监控数据、办公数据、语音通话数据等多业务，具备简架构、易演进、智运维和高可靠等特性。

所谓简架构是指F5G智慧工厂具有网络扁平化的优势，在整个架构中采用无源的分光器替代了原来的有源汇聚交换机设备，减少了汇聚层。而无源分光器无需供电，且可部署于任意位置，可考虑取消或者减少弱电间的空间，提高建筑空间的利用率。

高可靠主要来源于F5G全光网可可提供Type B或者Type C的保护方式，即如果光纤或者设备出现问题，Type B或者Type C会自动触发网络的保护，无需人工干预，实现链路业务的自动切换。同时，设备本身的抗电磁干扰，宽温，数据加密等能力，也为工厂网络提供了更强的保护。

最后，由于OLT设备实现了对ONU设备的集中管理，在OLT设备或者网络管理设备上都可支持整个网络数据的快速收集和处理，可在网络管理设备上对整个网络的部署情况、告警情况、健康度等各种报表进行收集、显示和快速处理，实现整个园区网络的故障实时感知、高效管理，保障业务实时在线。

通常，生产网络独立建网，其接入层至核心层的网络设备和光纤链路与办公网和视频监控网的网络设备物理隔离，最大程度上保证生产网络的独立性、可靠性、安全性。生产网络和办公网、视频监控网之间通过防火墙通信。

白皮书针对不同场景，在网络架构，布线设计，设备选型等方面给出了详细的描述。

最后，《白皮书》还对当前F5G全光网主要厂商做了相关介绍。目前，在F5G全光网产业中，以华为技术、诺基亚贝尔，长飞等为代表的设备供应商正积极布局和推广其F5G全光产品。产业下游应用方面，以制造、医疗、教育、交通等行业为代表的智慧园区网建设将是F5G全光网的重点应用领域。

随着万物互联的发展趋势，数据中心、专线、家庭、生产制造、办公园区等场景联接将会以指数级增长。随着全球联接数的进一步增加，F5G网络将推动光纤网络覆盖部署进一步延伸，延伸到企业的每一个场景，到企业桌面，到工厂的机器设备，还将覆盖每个数据中心，最终迈向光联万物。

文章作者：赵艳领

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所

传感与网络中心副主任

扫码下载

《智慧工厂F5G全光网应用技术白皮书》