吳恒嵩

(國網(wǎng)福建連江縣供電有限公司,福建 福州 350500)

配網(wǎng)自動化通信系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)EPON技術(shù)的實際應(yīng)用

吳恒嵩

(國網(wǎng)福建連江縣供電有限公司,福建 福州 350500)

經(jīng)濟的不斷發(fā)展,極大地促進了我國電力行業(yè)的發(fā)展,相應(yīng)的對電力系統(tǒng)的要求也越來越高,而與民眾最為密切相關(guān)的就是供電的穩(wěn)定性和可靠性,這就要求配電網(wǎng)必須實現(xiàn)自動化.而配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是實現(xiàn)配電自動化的一個非常重要的環(huán)節(jié),也是國家智能電網(wǎng)建設(shè)的重要技術(shù)支撐平臺.通過對EPON技術(shù)的分析及其在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用,提出了配網(wǎng)通信系統(tǒng)建設(shè)的原則、方案及建設(shè)中需要注意的方面.

EPON技術(shù);配網(wǎng)自動化;智能電網(wǎng);通信系統(tǒng)

要實現(xiàn)整個配電網(wǎng)系統(tǒng)控制命令的穩(wěn)定、高速、有效傳輸,就需要非?？煽康耐ㄐ畔到y(tǒng)作為其技術(shù)支撐.EPON通信系統(tǒng)由于其自身的靈活性和拓展性都非常好,符合配電通信網(wǎng)絡(luò)的要求,同時其所具有的遠距離傳輸、損耗較小的優(yōu)點又契合了智能電網(wǎng)低碳環(huán)保、高效經(jīng)濟的要求,所以EPON通信技術(shù)將會在配網(wǎng)自動化中扮演著越來越重要的角色.

1 EPON通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

在通信技術(shù)日益發(fā)展的今天,EPON技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到安防、監(jiān)控等各個領(lǐng)域.它是一種無源光纖傳輸方式的帶寬接入技術(shù).EPON通信具有以下幾點優(yōu)勢:①可靠性高.EPON技術(shù)是使用壽命長,是一種無源設(shè)備,與一般的設(shè)備不一樣的是,它避免了因為停電、雷擊或者過流過壓而損壞的各種問題,相比其他設(shè)備可靠性更高且維護成本也不高.②成本低.EPON技術(shù)采用單芯光纖傳輸,相比于普通光纖可以節(jié)省將近一半的光纖.除此之外,EPON在傳輸中不需要任何外接電源,鋪設(shè)簡單,可以節(jié)約鋪設(shè)成本.③高帶寬.承載能力強,可以輕松地滿足高強度的業(yè)務(wù)承載要求,而且每個ONU帶寬能夠在2M至1 Gmps間進行動態(tài)調(diào)整.④性價比高.EPON速率非常大,最大的速率可以達到10 Gb/s,傳輸路程最大可以達到20 km,適合覆蓋中等規(guī)格的區(qū)域.⑤組網(wǎng)靈活,可以在最大程度上滿足各種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求.EPON技術(shù)采用樹形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),通過不同的分光器組合連接到各用戶,通過科學、合理的規(guī)劃設(shè)計,能夠最大限度地利用和節(jié)約資源,有效地解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點較為分散的問題.

2 EPON通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則

隨著對EPON技術(shù)的不斷深入研究和分析,其技術(shù)成熟度越來越高,也相應(yīng)地制定完善了EPON技術(shù)的應(yīng)用標準,具體如下:①在使用EPON技術(shù)和設(shè)備前,應(yīng)對其使用范圍、用途等進行細致規(guī)劃,不要盲目地推廣,必須在確保有明確的業(yè)務(wù)需求時才可以進行規(guī)?；氖褂?以免造成投資浪費;②在選用EPON設(shè)備時,應(yīng)當優(yōu)先考慮購買經(jīng)過嚴格設(shè)備檢測和評估的有較強實力的廠家所生產(chǎn)的設(shè)備,以免在工程施

工和投運后由于設(shè)備質(zhì)量問題,所引發(fā)的通信網(wǎng)絡(luò)中斷事件,同時,也有利于EPON網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的升級更換,不會發(fā)生因生產(chǎn)廠商的問題(比如停廠等)而造成所有通信設(shè)備需全部更換的問題,只需更換所需的部分設(shè)備,可以進一步降低系統(tǒng)的運維成本;③配電網(wǎng)通信系統(tǒng)采用EPON通信技術(shù),就離不開光纜資源,這就需要加強與地方政府、房地產(chǎn)商的合作,在規(guī)劃時預留好通信管道,以免后期對路面等設(shè)施造成破壞,也可以有效降低工程造價.

3 配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及其特點

3.1 配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

配電網(wǎng)EPON通信系統(tǒng)由局端側(cè)的光線路終端(OLT:Optical Line Terminal)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU:Optical Network Unit)和無源光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)【或者稱為無源光分路器/耦合器(POS)】組成.ODN由光纖、一個或多個無源光分路器、相關(guān)無源光器件等組成,在OLT和ONU間提供光傳輸通道,這也是將其稱為"無源光網(wǎng)絡(luò)"的主要原因.在下行方向(OLT到ONU),OLT發(fā)送的信號通過ODN到達各個ONU;在上行方向(ONU到OLT),ONU發(fā)送的信號只會到達OLT,而不會到達其他ONU.為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用效率,上行方向采用TDMA多址接入方式并對各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進行仲裁.

3.2 配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)特點

配電網(wǎng)EPON通信系統(tǒng)的主要特點如下.

3.2.1 適應(yīng)多業(yè)務(wù)接入

OLT可提供各種廣域網(wǎng)接口,與上連的IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連,提供千兆以太網(wǎng)接口,并能提供IP網(wǎng)絡(luò)二、三層的交換與路由功能.ONU提供FE、RS232、RS485等業(yè)務(wù)接口,這就為電力系統(tǒng)的各類終端多業(yè)務(wù)接入提供了豐富的接口資源,不用再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器進行電氣端口的轉(zhuǎn)換,大大簡化了網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備種類,提高了通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性.

3.2.2 動態(tài)帶寬分配

EPON設(shè)備的接入方式為多個節(jié)點同時共享一路光纖通道,這樣能夠動態(tài)、實時地調(diào)整不同節(jié)點的分配,實現(xiàn)實時"按需"分配.也就是說,當一個用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU1)空閑時,能及時釋放它占用的資源,同時將富余的帶寬分配給較忙碌的另一個用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU2),更好地實現(xiàn)不同的用戶間帶寬需求,提高帶寬使用率.

3.2.3 業(yè)務(wù)QoS保障

EPON系統(tǒng)保證面向連接業(yè)務(wù)的低延時,低延時通過EPON的DBA算法和時隙劃分的"低顆粒度"(TinGranularity)來保障.在EPON的上下行信道上,OLT、ONU分別建立不同業(yè)務(wù)隊列來區(qū)分不同用戶的服務(wù)等級,提供不同的服務(wù).

3.2.4 網(wǎng)絡(luò)和信息安全

為保證每個ONU數(shù)據(jù)的保密性,需要在下行方向?qū)γ總€ONU的數(shù)據(jù)進行加密;上行方向,為了保證系統(tǒng)的安全性,需要對MAC控制幀和OAM幀進行加密.

3.2.5 保護倒換

提供骨干光纖保護倒換方式和光纖全保護倒換方式,保障業(yè)務(wù)可靠、穩(wěn)定地運行.

3.2.6 運行維護管理(OAM)

在OLT和ONU之間特別定義了OAM子層,提供在線的性能監(jiān)測、各種故障告警和遠端故障指示、遠端近端環(huán)回等功能,OAM為網(wǎng)絡(luò)管理員提供了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及快速故障定位和錯誤告警的能力.同時,還可以通過訪問操作控制策略等方法保證管理應(yīng)用程序和管理信息不被非法訪問和破壞.

將用戶分為3個等級,不同等級的用戶設(shè)置不同的管理權(quán)限,第一級用戶擁有最高管理權(quán)限,可以使用網(wǎng)管系統(tǒng)提供的所有功能;低級用戶在設(shè)置參數(shù)、操作設(shè)備等權(quán)限上被限制;高級用戶擁有低級用戶的所有權(quán)限,并能對低級用戶進行管理.

4 結(jié)束語

本文通過分析EPON通信技術(shù)的優(yōu)勢、設(shè)計原則及其組網(wǎng)特點,提出了在配電網(wǎng)EPON通信系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)過程中應(yīng)當注意的事項,這樣不僅可以節(jié)省EPON通信系統(tǒng)的建設(shè)成本和運維成本,同時也便于EPON網(wǎng)絡(luò)的管理與維護.

[1]李文偉,邱利斌.配網(wǎng)自動化及通信系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)[J].電力系統(tǒng)通信,2012(2):5-7.

[2]徐藝,李武杭.無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動化中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2016(8):95-96.

〔編輯:劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.134

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