吳恒嵩

(國網福建連江縣供電有限公司,福建 福州 350500)

配網自動化通信系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)EPON技術的實際應用

吳恒嵩

(國網福建連江縣供電有限公司,福建 福州 350500)

經濟的不斷發(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的就是供電的穩(wěn)定性和可靠性,這就要求配電網必須實現(xiàn)自動化.而配電網的通信網絡系統(tǒng)是實現(xiàn)配電自動化的一個非常重要的環(huán)節(jié),也是國家智能電網建設的重要技術支撐平臺.通過對EPON技術的分析及其在配網自動化系統(tǒng)中的應用,提出了配網通信系統(tǒng)建設的原則、方案及建設中需要注意的方面.

EPON技術;配網自動化;智能電網;通信系統(tǒng)

要實現(xiàn)整個配電網系統(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,符合配電通信網絡的要求,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低碳環(huán)保、高效經濟的要求,所以EPON通信技術將會在配網自動化中扮演著越來越重要的角色.

1 EPON通信網絡的優(yōu)勢

在通信技術日益發(fā)展的今天,EPON技術已經逐漸被應用到安防、監(jiān)控等各個領域.它是一種無源光纖傳輸方式的帶寬接入技術.EPON通信具有以下幾點優(yōu)勢:①可靠性高.EPON技術是使用壽命長,是一種無源設備,與一般的設備不一樣的是,它避免了因為停電、雷擊或者過流過壓而損壞的各種問題,相比其他設備可靠性更高且維護成本也不高.②成本低.EPON技術采用單芯光纖傳輸,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,鋪設簡單,可以節(jié)約鋪設成本.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組網靈活,可以在最大程度上滿足各種網絡建設的要求.EPON技術采用樹形網絡的結構,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)劃設計,能夠最大限度地利用和節(jié)約資源,有效地解決網絡節(jié)點較為分散的問題.

2 EPON通信網絡規(guī)劃原則

隨著對EPON技術的不斷深入研究和分析,其技術成熟度越來越高,也相應地制定完善了EPON技術的應用標準,具體如下:①在使用EPON技術和設備前,應對其使用范圍、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設備時,應當優(yōu)先考慮購買經過嚴格設備檢測和評估的有較強實力的廠家所生產的設備,以免在工程施

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

3 配電網通信網絡構成及其特點

3.1 配電網通信網絡構成

配電網EPON通信系統(tǒng)由局端側的光線路終端(OLT:Optical Line Terminal)、用戶側的光網絡單元(ONU:Optical Network Unit)和無源光分配網絡(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"無源光網絡"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)沖突并提高網絡利用效率,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 配電網通信網絡特點

配電網EPON通信系統(tǒng)的主要特點如下.

3.2.1 適應多業(yè)務接入

OLT可提供各種廣域網接口,與上連的IP網絡設備相連,提供千兆以太網接口,并能提供IP網絡二、三層的交換與路由功能.ONU提供FE、RS232、RS485等業(yè)務接口,這就為電力系統(tǒng)的各類終端多業(yè)務接入提供了豐富的接口資源,不用再通過協(xié)議轉換器進行電氣端口的轉換,大大簡化了網絡中的設備種類,提高了通信網絡的可靠性和穩(wěn)定性.

3.2.2 動態(tài)帶寬分配

EPON設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,當一個用戶側的光網絡單元(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的光網絡單元(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QoS保障

EPON系統(tǒng)保證面向連接業(yè)務的低延時,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)務隊列來區(qū)分不同用戶的服務等級,提供不同的服務.

3.2.4 網絡和信息安全

為保證每個ONU數(shù)據(jù)的保密性,需要在下行方向對每個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為網絡管理員提供了監(jiān)控網絡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,不同等級的用戶設置不同的管理權限,第一級用戶擁有最高管理權限,可以使用網管系統(tǒng)提供的所有功能;低級用戶在設置參數(shù)、操作設備等權限上被限制;高級用戶擁有低級用戶的所有權限,并能對低級用戶進行管理.

4 結束語

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

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

[2]徐藝,李武杭.無源光網絡技術在配網自動化中的應用[J].電網技術,2016(8):95-96.

〔編輯:劉曉芳〕

TM727

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.134

2095-6835(2017)22-0134-02