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摘要
随着智能矿山的建设和发展，井下各类子系统的信息传输需求不断增加，基于工业以太网的矿井通信网络面临拓扑复杂、多网共存、可靠性不足等问题，导致建设和维护成本居高不下。PON是运营商网络中主流的光纤接入技术，具有极简架构、灵活部署等优势，其应用正在从家庭宽带向工业领域扩展，将在矿井通信网络建设中发挥重要作用。通过梳理PON的底层架构，包括系统组成、设备功能以及传输原理，并从分光比、传输距离等维度对当前的10G PON进行规格分析，构建矿井应用部署的理论基础。针对当前网络的痛点问题，设计了以10G PON为基础的矿井F5G网络应用方案：构建一主一从的井下双链路传输系统，并进行实时状态监测，实现故障链路倒换和网络功能自愈；利用VLAN划分及QoS管理机制，对井下不同业务进行逻辑隔离和统一承载，避免矿井网络的重复建设；引入双向加密传输机制，并加强对ONU的有效管理，保障井下数据传输的安全性和可靠性；搭建统一网管平台，实现业务的灵活部署、资源的统一管理、故障的集中监控以及告警的实时上报。结合智能矿山建设需求，提出了矿井PON技术的演进方向：平滑升级50G PON，利用已有的ODN基础设施进行部署，并通过选取差异化的载波波长实现与10G PON或其他PON系统的共存；构建确定性网络，通过网络资源预留、节点时间同步等操作，将端到端时延控制在微秒级，将时延抖动控制在纳秒级，将可靠性控制在99.999 9%以上；承载井下移动业务，构建统一的“井下-井上”业务传输通道，同时实现井下的高精度定位；实现通感一体、网算融合，提升网络能力、精简网络架构、补强网络功能，为高阶的矿山智能化建设提供全光底座。
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单位煤炭科学技术研究院有限公司
