★ 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 杜淼鑫

关键词：F5G-A；全光网络；智能园区；园区网；工控网

1   引言

近年来，国家持续推进制造业高端化、智能化、绿色化发展，并把高水平安全贯穿产业体系和数字基础设施建设全过程。2024年《政府工作报告》提出大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力，积极推进新型工业化；2024年全国工业和信息化工作会议强调以科技创新推动产业创新，推进制造业数字化转型和智能化升级。与此同时，《工业重点行业领域设备更新和技术改造指南》《推动工业领域设备更新实施方案》等政策文件进一步明确，要推动工业网络、智能装备和数字基础设施升级改造，提升重点行业安全和智能制造水平。

央企重工作为国家战略科技力量和先进制造体系的重要组成部分，其智能园区网络不仅承担研发设计、生产制造、安防管理等基础连接功能，更直接关系信息安全、关键业务连续运行以及型号研制等重点任务。传统以铜缆和多层交换设备为主的园区网络，在复杂工业环境下已逐渐暴露出抗干扰能力不足、网络层级复杂、运维成本高、改造周期长等问题，难以适应高安全、高可靠和灵活调整的综合需求。F5G-A全光网络以全光接入为主要特征，在大带宽、低时延、高可靠及防电磁窃听等方面具有明显优势，为央企重工智能园区网络升级提供了新的技术路径。

2   F5G-A技术介绍

F5G-A是增强型第五代固定网络，是固定网络从千兆向万兆、从一般连接向高品质连接演进的重要方向。其核心是以光纤为基础传输介质，以全光联接、增强固定带宽和确定性体验等为特征，构建大带宽、确定性低时延、高可靠和高安全的网络体系。在央企重工智能园区中， F5G-A不仅意味着网络带宽，更意味着网络底座能力的系统性重构。传统以太网与F5G-A网络架构对比如图1所示。

图1 传统以太网与F5G-A网络架构对比图

2.1   大带宽与广覆盖

F5G-A依托50G PON万兆全光接入技术，光纤到房间、光纤到桌面、光纤到机台，可显著提升园区局域网的接入能力。相比传统铜缆，光纤具有更高带宽和更长传输距离，能够满足研发设计、高清视频、AI质检等高频大带宽需求。对于园区中跨楼宇、跨车间、跨区域部署的场景，全光网络能够减少中间汇聚节点，简化组网结构，提升网络传输效率。

2.2   高品质承载

F5G-A依托极简两层架构和固定时隙技术，可有效减少网络转发节点并提供确定性的带宽体验，从而降低时延和抖动，提高网络的稳定性和可预测性。

2.3   高可靠

光纤介质本身具备良好的抗干扰性能，适用于复杂工业环境。 F5G-A同时依托堆叠、Type-C保护和双发选收等技术，可在任意网络节点发生时保障关键业务持续运行，降低停机风险，满足核心生产业务员对连续性和稳定性的要求。

2.4   高安全

光纤介质天然不存在电磁泄露，具备防电磁窃听的能力。这一特性对于重要区域、重点实验室、核心生产区和中心机房尤为重要，能够从物理层面降低信息泄露风险。F5G-A全光网络结合ONU集中管理、接入端口管理和MAC/IP地址等访问控制手段，进一步强化业务的可控性。对于央企重工园区而言，这种“物理传输安全性+网络安全管理”相结合的模式，有助于构建更符合保密要求的网络基础设施。

2.5   极简运维

F5G-A实现园区网络结构扁平化和设备集中化。相较传统网络，大量楼层弱电间汇聚设备简化为无源分光器， ONU被OLT统一集中纳管，从而降低有源设备的运维工作量。依托统一网管平台，还可实现链路监测、光功率分析、告警定位和资源管理，提高运维效率和故障处理速度。

总体来看， F5G-A兼具高性能连接与高安全承载能力，特别适合央企重工智能园区对网络“安全、可靠、灵活”的综合需求。

3   央企重工智能园区网络诉求

央企重工智能园区是以生产与科研为核心，融合工业互联网、物联感知、视频安防与统一运维的平台化园区网络。通过分区分域、零信任与安全审计保障数据与设备安全，以冗余架构、确定性传输与高可用运维保障连续生产，并以可编排的网络与应用能力支撑产线快速换型、资源弹性调度与精益管理。总体来看，园区网络诉求集中体现在高安全、高可靠和换型灵活三个方面。

3.1   高安全诉求

央企重工承担装备研制与批产任务，园区网络承载设计数据、工艺参数、测试结果等关键资产， 一旦泄露或被篡改将造成重大损失，故对高安全诉求强烈，如分域隔离、访问控制、审计溯源。

3.2   高可靠诉求

央企重工科研生产具有连续性强、停线代价高的特点，关键设备与产线节拍依赖网络实时传输与稳定时延，网络故障可能导致设备停机、质量追溯中断、试验数据丢失，甚至引发安全事故。因此园区网络需端到端高可用。

3.3   换型灵活诉求

央企重工制造具有多型号、小批量、任务切换频繁等特点，园区需要网络具备较强的弹性扩展和灵活调整能力，能够适应新增设备接入、工位迁移、车间重组和临时场景部署等需求。理想的网络形态应实现主干资源预部署、末端按需开通、策略快速调整，从而支撑生产组织柔性变更。

4   F5G-A在央企重工智能园区的具体应用价值

4.1   在园区网中的应用价值

园区网是央企重工园区中最核心的网络之 一 ， F5G-A应用于园区网，首先可发挥光纤在防电磁窃听方面的天然优势。由于光纤传输不产生明显电磁辐射，相较铜缆更适合部署在办公区、核心车间和保密机房等区域，可降低因电磁泄漏带来的风险。对央企重工单位而言，这种物理层面的安全提升具有重要现实意义。其次， F5G-A的PON数据链路支持国密SM4加密，密钥分钟级动态更新；再次，通过F5G-A全光网将各参研单位/部门、不同角色高速互联， 实现跨单位和跨专业协同的虚拟设计、虚拟验证与物理验证一体化；建立以模型为中心的研制模式（MBSE），实现需求→设计→仿真→试验→更改的全链路贯通； 多学科/多单位协同设计与知识复用；研制数据“一数一源”。

4.2   在工控网中的应用和价值

工控网是支撑央企重工制造生产运行的关键网络，连接生产设备、采集系统与上层业务系统。 F5G-A在工控网中首先可作为车间级高品质承载底座。当前央企重工生产已逐步引入设备联网、高清AI质检和边缘计算等应用，全光网络能够提供统一连接平台；以高清AI质检为例，在高节拍生产节奏下，多个高清摄像头的图片数据需要实时上传数据中心推理，网络带宽需求可达2~6Gbps，网络时延要求小于10ms，这种场景下万兆光网可以提供确定性的带宽和时延体验保障。其次，车间强电磁环境较为普遍，铜缆通信链路容易受到干扰，而光纤不受电磁场影响，特别适合焊接、动力试验、机加和总装等复杂环境。采用F5G-A后，可有效提升车间通信稳定性，减少异常中断。再次， F5G-A有利于支撑产线换型和设备位置调整。对于央企重工制造中经常出现的新型号导入、工艺优化和产线重组场景，可通过机台附近ONU端口，分光器分支预留光纤快速实现新增设备上线和工位迁移，减少重新布线和停产时间。

4.3   在安防网中的应用价值

安防网承担园区视频监控、门禁控制、入侵报警、周界防护和消防联动等任务，是园区安全运行的重要保障。F5G-A在安防网中的首要价值是支撑大规模高清视频传输。央企重工园区重点区域多、监控点位分散，越来越多摄像头已从传统高清向4K甚至更高分辨率升级，同时叠加AI分析、智能识别等应用，对网络提出更高要求。全光网络能够为前端监控点提供更高带宽和更稳定的接入能力。其次，光纤长距离传输能力强，适合周界、仓库、试验区和偏远监控点建设，可减少室外中间设备和供电节点，降低故障概率及人为破坏风险。再次， F5G-A可通过冗余链路和保护机制增强安防系统连续性，避免因链路故障导致重点区域“失监”。对央企重工园区而言，安防系统的稳定性直接关系到保卫和应急处置能力。对于新增厂房、重点区域扩容和临时防控部署，全光网络也能更快完成点位扩展和业务开通。

5   结语

央企重工园区建设正在从单点信息化向全面智能化演进，网络基础设施的重要性日益凸显。面对高保密、高可靠和柔性生产的新要求，传统园区网络已难以全面支撑央企重工制造转型发展。F5G-A全光网络凭借大带宽、低时延、高可靠、抗干扰和防电磁窃听等优势，为央企重工园区构建新型网络底座提供了有力支撑。

本文研究表明， F5G-A在园区网中能够提升物理传输安全性和保密管理水平，在安防网中能够满足高清视频与智能安防的承载需求，在工控网中能够增强工业现场通信稳定性并支撑产线灵活调整。其本质价值在于通过全光化、集中化和智能化的网络架构，满足央企重工制造智能园区“高安全、高可靠、易扩展”的核心诉求。

未来，央企重工园区在推进F5G-A建设过程中，应进一步结合保密要求、业务等级和生产工艺特点，做好网络分域规划、技术选型和安全体系配套，推动全光网络与智能制造应用深度协同，为央企重工行业高质量发展提供坚实的信息基础设施支撑。

作者简介：

杜淼鑫（1979-），男，陕西西安人，高级工程师，现任中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所流程体系与数字化部信息化副总设计师，研究方向为信息技术与信息安全。

参考文献：

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[2] 工业和信息化部. "十四五" 信息通信行业发展规划[Z]. 2021.

[3] 中国信息通信研究院. F5G-A全光网络发展研究报告[R]. 北京: 中国信息通信研究院, 2023.

[4] 华为技术有限公司. F5G-A全光园区网络技术白皮书[R]. 深圳: 华为技术, 2023.

[5] 王鹏, 刘洋. 全光网络技术在工业园区中的应用研究[J]. 通信技术, 2023, 56 (8) : 102 - 107.

[6] 李强, 赵峰. 智能制造背景下工业园区网络架构演进分析[J]. 信息通信技术与政策, 2022 (10) : 45 - 50.

摘自《自动化博览》2026年8月刊