蔡成都 麻楊軍

摘 要：油氣田企業(yè)生產(chǎn)自動化建設(shè)顯著提高企業(yè)效益，隨著油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、高清視頻監(jiān)控、智能移動巡檢等業(yè)務(wù)的發(fā)展，油區(qū)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出巨大的增長趨勢。無源光網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬、扁平化管理、中間設(shè)備無源、接入靈活等特點，特別適合油田接入網(wǎng)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng);無源光網(wǎng)絡(luò);GPON;油區(qū)組網(wǎng)

0 引言

油區(qū)接入網(wǎng)是油田網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分，負責將油區(qū)內(nèi)各類數(shù)據(jù)接入上游站場，使自動化建設(shè)、無人值守建設(shè)得以有效推進。油田開發(fā)最大的特點是地質(zhì)條件復(fù)雜，不確定性高，并且逐年滾動開發(fā)。傳統(tǒng)使用“掏纖”的接入方式對于光纜的損害較大，影響光纖指標和通信質(zhì)量。無源光網(wǎng)絡(luò)“高帶寬”、“扁平化管理”、“中間設(shè)備無源”、“接入靈活”等特點，十分適應(yīng)油田開發(fā)的特點。

1 油區(qū)組網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展

1.1 組網(wǎng)現(xiàn)狀

各大油田油區(qū)組網(wǎng)方式多種多樣，有基于ZigBee、LoRa、WIFI、無線網(wǎng)橋、TD-LTE等無線接入技術(shù)的組網(wǎng)方式，也有基于光纜、交換機的有線組網(wǎng)方式。前者組網(wǎng)靈活，部署快，但受天氣環(huán)境影響大、帶寬有限。后者幾乎不受天氣環(huán)境影響、接入帶寬大，但組網(wǎng)靈活性不如前者。從組網(wǎng)健壯性來說，無線接入方式主要采用wireless mesh組網(wǎng)方式實現(xiàn)多跳路由，而有線接入方式則主要采用環(huán)網(wǎng)保護。

1.2 油區(qū)接入網(wǎng)發(fā)展

單純采用有線組網(wǎng)或者無線組網(wǎng)方式均存在一定弊端，采用有線加無線異構(gòu)組網(wǎng)，有線接入方式負責骨干鏈路數(shù)據(jù)接入，無線接入方式解決最后1km覆蓋，可使2種組網(wǎng)方式的優(yōu)缺點充分互補。利用無源光網(wǎng)絡(luò)的特點，可以很好的替代工業(yè)以太網(wǎng)交換機組網(wǎng)，解決工業(yè)以太網(wǎng)交換機擴展不靈活的缺點。

2 無源光網(wǎng)絡(luò)概述

無源光網(wǎng)絡(luò)簡稱PON網(wǎng)絡(luò)，屬于純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的一種，由OLT、ONU以及ODN組成，廣泛應(yīng)用于FTTH、三網(wǎng)融合、平安城市、配網(wǎng)自動化等場景。PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有EPON、GPON以及10GPON，其規(guī)格對比如表1所示。

PON網(wǎng)絡(luò)上/下行分別采用不同的技術(shù)體制，上行采用TDMA的方式傳輸數(shù)據(jù)，上行鏈路被分為不同時隙，ONU發(fā)送數(shù)據(jù)時，不會無序的爭奪帶寬，其流程如圖1所示。

下行采用廣播方式傳輸數(shù)據(jù)，所有ONU接收相同的數(shù)據(jù)，ONU通過GEM幀ID號對數(shù)據(jù)進行過濾，接收屬于自己的數(shù)據(jù)，其流程如圖2所示。

與交換機類似，OLT可實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的交互和隔離，支持星型、總線型、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相對于傳統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)，PON網(wǎng)絡(luò)具備結(jié)構(gòu)扁平，設(shè)備簡單、系統(tǒng)擴容升級便利等優(yōu)勢，新增用戶節(jié)點在接入分光器上的空余端口即可實現(xiàn)業(yè)務(wù)接入。當用戶需要升級網(wǎng)絡(luò)帶寬時，若設(shè)備支持，只需要對軟件進行升級即可平滑升級到10GPON甚至40GPON，無需對設(shè)備進行改造，實現(xiàn)用戶投資的增值。

3 無源光網(wǎng)絡(luò)在油區(qū)接入網(wǎng)中的應(yīng)用

在某集油區(qū)接入網(wǎng)設(shè)計中，該油區(qū)具有接入點分散的特點，接入點呈鏈狀及枝狀分布，且隨著油田滾動開發(fā)，有很大的擴邊潛力。若采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機組網(wǎng)，整網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)帶寬將會被限制在1Gbps，且集油區(qū)擴邊時需將光纜建設(shè)至臨近接入點，或在主干光纜上“掏纖”，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和擴展性差。因此，在該集油區(qū)中采用GPON技術(shù)組網(wǎng)，1個區(qū)域占用1個PON口，有效提升整網(wǎng)帶寬和穩(wěn)定性，也為今后油區(qū)擴邊提供了接入能力。ONU設(shè)備均采用雙PON口設(shè)備，為今后升級成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)提供組網(wǎng)基礎(chǔ)。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

4 結(jié)語

隨著油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、高清視頻監(jiān)控、智能巡檢等業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，對接入網(wǎng)帶寬的需求將迎來爆發(fā)式增長。在油區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中引入無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以很好的發(fā)揮其“高帶寬”、“抗干擾能力強”、“中間設(shè)備無源”、“接入靈活”等優(yōu)勢，解決油氣田接入網(wǎng)建設(shè)中的各種難題和痛點，為油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)支撐，具備較高的應(yīng)用價值。

參考文獻：

[1]胡曉.無源光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與展望[J].中國新通信，2016 （21）：20.

[2]樊琦.接入網(wǎng)改造中無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分析與應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫，2019（01）：6-10.

[3]王德運.無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配網(wǎng)自動化中的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2016（06）：57-58.

[4]周江，孫學斌，曾祥宇.基于不同場景的工業(yè)PON標準化組網(wǎng)方案優(yōu)化[J].山東通信技術(shù)，2019（4）：22-25.