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行业数字化的全光底座:原生硬管道网络

为契合行业数字化多网合一的新趋势,华为发布业界首款硬管道融合产品H-OTN, 为电力、交通等行业构建端到端物理隔离的安全极简网络。

文/华为光产品线营销运作部 张驰
2022年01月
《华为技术》第90期

2021年,在国家“十四五”规划中,明确将“加快数字化发展,建设数字中国”作为独立篇章书写。关系国计民生的能源电力和交通行业,作为数字化转型中的主要传统行业,正迈向行业数字化的新方向。

在能源电力行业,早在20世纪末,以第三代电网为基础的能源互联网崛起,形成了以智能电网为基础、特高压电网为骨干网架、清洁能源为根本的新型能源体系。在交通行业,《交通强国建设纲要》指出,要促进先进信息技术与交通运输深度融合,实现交通行业的数字化转型,建立围绕旅客出行、货物运输形成的海陆空铁一体化综合大交通。

无论是能源互联网还是综合大交通,行业数字化通常包括基础设施数字化和业务数字化,前者是后者的基础和前提,其技术特征是全方位的感知和联接。其中,以F5G为基础的硬管道技术,支撑着行业安全、实时的业务承载,成为行业数字化新基建的底座。

数字化进程中新业务涌现,导致多网叠加

行业数字化是个长期的持续的过程,且随着社会发展、业务变化进行调整。在这个过程中,新业务不断涌现,联接网络作为数字基础设施也在不断叠加。

电力行业的配电自动化、智能巡检、分布式清洁能源等业务的发展导致建设多张网络的问题出现。

配电自动化有近40年的发展历史,已成为电网现代化管理中不可缺少的组成部分,多数客户选择建立独立的配电通信网络,而光纤通信是主流通信系统的首选及共识。

智能巡检通信网络具备大带宽、低时延、高安全等特征。随着发电装机容量和输电线路长度的稳步增长,以人工为主的巡检方式难以满足快速增长的电力设施建设的需求,智能化巡检成为必然趋势,因此,很多客户选择通过新建网络来承载相关业务。

在“双碳”的发展目标下,分布式清洁能源的接入需求快速提升,电力物联网要满足电网信息采集类及工控类业务连接,其高安全的业务特征要求建设一张满足端到端网络SLA、业务隔离的独立物联通信网。

在交通行业,以地铁车站为例,车站的运营系统包括乘客信息、自动售票、视频监控等多种系统,各业务系统通常采用“烟囱式”的独立建设,网络也随着业务系统不同而各自独立。

具体来看,乘客信息系统提供乘车须知、服务时间等实时动态信息及紧急疏散提示,是重要的生产业务,具备高安全、实时性特点,其通信网络通常跟随系统部署建设;自动售票系统经过近20多年的发展,已由磁卡票发展到移动支付阶段,由于业务安全性需求,其网络要求独立建设;随着视频监控技术的成熟,在实时监控、调度指挥、视频会议方面,视频监控网络已成为越来越重要的通信网络,视频业务需要具备网络安全、简易运维、稳定可靠等特性。

从上述举例可以看到,在行业数字化的进程中,新业务的涌现会导致多张网络叠加建设,出现网络重复投资、运维复杂化且利用率低等问题,而新数字化业务普遍要求高安全的通信技术。

深耕数字化,整合的极简光网呼之欲出

随着行业数字化进入深水区,这些网络必然走向融合,其驱动力主要来自以下方面:

首先,低碳环保成为全球发展共识,作为行业数字基建的联接网络,绿色低碳将是其演进目标之一,而多张网络并存,将导致资源的极大浪费;其次,随着未来新业务不断涌现,网络联接需要保持极简的架构,避免复杂化、多层次等问题,才能有效支撑新业务的快速上线;最后,数字化要求企业降低管理成本,提升管理效率,多网并存将带来运维成本增加、效率降低,这与数字化方向背道而驰。

因此,行业数字化发展趋势必将是整合多张网络,使其成为一张支持业务端到端物理隔离的极简网络。

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从NHP原生硬管道,到光通信产品H-OTN

在电力、交通行业数字化进程中,光传输以PDH和SDH为代表的硬管道技术在过去40多年支撑着生产承载网稳定运行,以其独特的安全性为各行各业保驾护航。

基于数字化发展趋势,华为提出了NHP原生硬管道(Native Hard Pipe)网络,其主要技术OSU(Optical Service Unit)与PDH、SDH都是同源的硬管道技术。NHP通过将OSU技术从广域网延伸到接入网,构建一张支持端到端硬管道隔离的极简光网络。OSU作为一种硬管道技术,具备将不同业务物理隔离的天然属性。

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传统网络架构与NHP网络架构对比

通过NHP网络,电力、交通行业可以基于光传输生产承载网向下延伸至接入网络,采用OSU-A技术,将配电自动化、智能巡检、乘客信息系统及自动购票系统等多张接入网通过一张P2MP光纤网络承载。各个业务通过不同OSU传输,从而保障业务间的物理隔离,实现多网合一,减少资源浪费,达成行业数字化的绿色低碳目标。

NHP网络将为行业带来三大主要优势:

第一,更安全。数字化业务从终端接入网络至广域网络都通过硬管道OSU承载,为不同的业务提供端到端的物理隔离,从而有效保障业务安全。

第二,更快速。由于OSU是原生硬管道技术,能够实现确定性超低时延、业务零抖动,为行业的实时类业务提供保障。

第三,更高效。由于NHP网络采用极简架构,避免多张网络叠加,提升了网络运维管理效率,并支持新业务快速上线,降低企业的管理成本。

作为承载原生硬管道(NHP)网络的关键设备,在华为全联接2021大会上发布的融合光通信产品H-OTN,以OSU硬管道技术为基础,并创新性地提出了点对多点(P2MP)OTN架构。

国网山西信通公司作为合作伙伴,从2016年开始就联合华为一起探讨、研究,并结合实际,创新性地提出了融合光通信产品H-OTN,以及SDH+OSU双平面解决方案,该解决方案将OSU进一步下沉到配电网终端接入点,构建端到端原生硬管道网络。

可以说,原生硬管道技术为行业数字化的深入发展提供了强有力的支撑,为能源、交通行业提供了高安全、高可靠、低时延、大带宽的承载网络,而H-OTN的推出,也将为数字网络基建开辟无限可能,照亮行业数字化的前进道路。