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智慧灯杆通信组网方式有哪些?

2020-06-03 23:13
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  智慧灯杆可以说是近期的一个热点词,来自各个专业方向的技术和公司都在这一个小小的“点”上碰撞到了一起,有照明的、有传感的、有安防的、有路政的等等,当然也有通信的。也正因为有多个层面、角度以及业务的汇合,梳理起来就显得异常复杂-很多问题被解决,但更多的问题又在逐渐冒出来,需要各个专业方向的聚到这个点上持续潜心钻研,刻苦攻坚。

  瑞斯康达是专注于做通信的,我们的收发器、工业交换机、PON和WiFi等产品在智慧灯杆上已经有相当的项目积累,在这些项目的设计、建设和交付阶段也都遇到了一些不可预料的问题,与同行(更多的是跨行业)的朋友也都在解决这些问题的过程中碰撞出了不少智慧的火花,在此将这些通信相关的内容简单集结为一篇小文章,希望能够启发大家对智慧灯杆通信有更多深入的思考,尽早形成成熟的产品和解决方案,也期望智慧灯杆能够照亮祖国更美好的未来。

  智慧灯杆具备“有网、有电、有杆”三位一体的特点,能够对信息进行采集、发布以及传输,形成一张智慧感知网络。

  作为智慧城市的业务接入感知点,大家更多关注的是智慧灯杆承载的业务,而起到连接信息终端与业务管控中心的通信,则较少见到针对性的文章。

  本文试着就当前比较热的智慧灯杆话题,把智慧灯杆通信的那些事儿聊聊清楚。

  由于智慧灯杆业务承载的多样性,对应的对通信网建设的要求也比较高,主要要求可分为如下几类:

  2)多种业务通过同一套设备转发,要求能对业务进行区别,对时间敏感业务能够低延时转发。

  3)强大的统一网管系统,提供灵活便捷的网络维护和管理能力,故障定位清晰快速,简便的被集成接口。

  按照以上的建网要求,常见的组网方式为交换机环网,且多数为级联环网-网关/交换机的两个上联光口彼此连接,形成一个级联环(手拉手)最终接到汇聚交换机。

  另一种是点到点环-实际逻辑上是点到点(汇聚交换机和每个点位是点到点连接),而所有节点网关/交换机的两个光口走不同路由方向形成环路光缆链路走向。

  然而,众所周知的是,级联(手拉手)环因为流量要从链上的每个设备通过,会造成单点设备故障叠加、流量叠加和延时叠加,不满足高保障、大带宽和低延时的要求。

  再来看看点到点环。这种方式避免了级联环的以上弊端,但不容忽视的是其对光纤资源的高要求:每台交换机占四芯,东向两芯和西向两芯为相同的纤芯,总用芯数为:(N*4)/2(N为光缆环路上灯杆数量)。如果是一个32根灯杆的项目,实际用纤芯数量就是64芯。这一纤芯资源的占用情况,直接导致此方案的使用场景受限,尤其是市政类项目-考虑光纤资源的建设成本(或光纤资源的市场机会成本),市政道路很少会拿出大量的光纤资源来做灯杆通信。

  POL是Passive Optical LAN的缩写,也即将PON用于局域网组网的技术应用。通过对POL的应用,可以将局域网中的大量铜线用通信容量更面向未来的光纤进行替代。

  限于篇幅问题,此处不对POL进行展开阐述,只就POL的组网方式进行探讨,重点是其保护组网方式。

  PON技术中有B类、C类和D类保护的概念,2:N分光器可建立B类双归属保护,双PON口单MAC的ONU可实现C类保护上联,双PON口双MAC的ONU可实现D类保护上联。

  1)B类保护是指分光器到OLT的PON口之间的链路保护,也即分光器上联到两个PON口,这两个PON口可属于同一台OLT(同板块或跨板卡)也可位于不同OLT设备上;

  2)B类保护主要是对室外段光纤线缆的保护(实际意义更大),室外段多因道路施工及自然灾害发生引起的光缆线路断裂。一级分光位于核心机房侧,第二级分光位于接入道路侧;

  3)二级分光采用2:N分光器,此分光器出来后连接的室外光缆走东西两个路由走向,以实现主干光纤的物理空间走向上的保护;

  4)备用线路在主用线路出现故障时自动进行倒换,业务实时恢复,从业务层面对链路断纤故障无感知。网管和设备上发出告警,运维人员根据告警信息,结合光缆路由走向进行断点排查。

  这一示例图中,采用B类保护做主干光缆保护,每个配线芯光纤两个方向)分光器向两个方向各连接4个点位灯杆(8个灯杆占用4芯)。

  在两芯光纤的情况下,要实现链状分布,交换机的级联方式会累积有源设备的故障率,整网故障风险呈指数级增长;

  POL可以在只采用两芯光纤的情况下实现逻辑上的星型网络,而实际线路走向呈链状分布,既实现了线路保护,又避免了单点设备故障对整网业务的影响;

  与B类保护相比,C/D类保护连通末级分光器到ONU段的光纤也进行了保护。这种方式结合B类保护可实现全链路保护。

  需注意,此种方式成本较高,因分光器需选用非均分形态,实际工程设计和实施较复杂。

  考虑智慧灯杆的信号覆盖深度和半径等场景因素,可选用皮基站、微基站,或者一体化微RRU模式进行建站。ag旗舰厅登录

  在基站回传方式选用上,可接入运营商移动专网,也可以通过公共接入网资源接入城域网进行回传。

  使用城域网等公网资源进行回传时,需要注意建立IP安全隧道,这时灯杆侧设备必须选用可建立安全隧道的网关型ONU设备。

  今年为5G元年,当前以宏站建设为主,而5G微站的产业链并未成熟,实际的建网模式也正在规范过程中。随着5G宏网建设的推进,智慧灯杆的5G通信模式会逐渐清晰,建议当前运作的项目,更多的考虑清楚光纤资源预留、功率富裕度和杆体承载方面的要求,为将来微站上杆做好前期准备工作。

  就我们相关部分产品简单列表介绍如下,便于就杆体设计、供电预留以及安装方式等前期设计工作提供参考依据。更详细的产品资料可联系我们客户经理或访问公司官网获取。

  因微信的篇幅所限,本篇只就通信方案给出介绍,下期智慧灯杆相关话题的文章将会提供两三个我们实际部署的案例供大家参考。

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