EPON在智能配網(wǎng)中的研究與應(yīng)用

摘 要：本文介紹了EPON技術(shù)的基本原理以及特點(diǎn)，結(jié)合我國(guó)目前的技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。對(duì)EPON在智能配網(wǎng)中的應(yīng)用和組網(wǎng)方案，并綜合講述了在EPON技術(shù)的基礎(chǔ)智能配網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：EPON；智能配網(wǎng)；研究應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 10-0000-02

目前，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)相關(guān)機(jī)構(gòu)正在積極進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)，智能配電通信網(wǎng)是智能配電網(wǎng)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)條件。智能配電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)就是利用經(jīng)濟(jì)合理、先進(jìn)的成熟的通信技術(shù)，滿(mǎn)足智能配電網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)的需求。是各個(gè)行業(yè)能夠很靈活自由的接入，為電力智能化系統(tǒng)和設(shè)備提供隨插隨用的電力通信保障。同時(shí)為電力用戶(hù)與分布式能源提供交互式通信渠道。目前配電網(wǎng)通信主要采用光通信、無(wú)線通信以及電力線載波通信三種技術(shù)。但是這些技術(shù)都具有不同的缺陷，而EPON技術(shù)在很大程度上可以克服這些缺陷。與這些技術(shù)比較EPON技術(shù)是智能配電網(wǎng)的最佳選擇。

一、從原理方面對(duì)其進(jìn)行分析

EPON技術(shù)基于以太網(wǎng)的采用點(diǎn)到多點(diǎn)側(cè)提供的GE以太網(wǎng)、SDH、2M和視屏等業(yè)務(wù)接口，向用戶(hù)側(cè)提供點(diǎn)或者多點(diǎn)的光纖接口（PON）接口。OTL的功能包括通過(guò)廣播方式發(fā)送數(shù)據(jù)給ONU，發(fā)起并控制測(cè)距工程；發(fā)起并控制ONU功率；為ONU分配帶寬；也就是控制ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的窗口大小以及控制其他相關(guān)的以太網(wǎng)功能。

在英文縮寫(xiě)中ONU是用戶(hù)端設(shè)備的意思。并為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)、視屏的業(yè)務(wù)接口。EPON用戶(hù)端提供的功能有選擇OLT發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)；響應(yīng)OTL發(fā)出的測(cè)距和功能控制命令，緩存用戶(hù)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，并在OTL分配的發(fā)送窗口中以時(shí)分向上行方向發(fā)送以及其他相關(guān)的以太網(wǎng)功能。

ONU由光單個(gè)或多個(gè)無(wú)源光分路器即POS和相關(guān)無(wú)源光器件組成，在OTL和ONU之間為光傳輸提供交互渠道。ODN為點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，其連接方式有星型、樹(shù)型、總線型和環(huán)形結(jié)構(gòu)。ODN由光纖光纜、POS、光連接器、光衰減器、ODF、光纜交接箱和分纖盒組成。EPON有五個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：

（1）在OLT和ONU之間只有光纖和光分路器等光無(wú)源器件，在光纜線路段無(wú)需租用機(jī)房、配備電源、無(wú)需有源設(shè)備的維護(hù)人員。可以在很大程度上節(jié)省建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本；

（2）使用單纖波分復(fù)用技術(shù)（下行1490mm/上行1310mm波長(zhǎng)組合）。每個(gè)PON接口只需要一根主干光纖其傳輸距離大20km.每個(gè)PON口最多可以帶64個(gè)ONU，可大大降低OLT和主干光纖的成本。

（3）上下行均為1000M速率，下行采用針對(duì)不同用戶(hù)加密廣播傳輸?shù)姆绞健Ｉ闲胁捎肨DMA共享寬帶模式，并且可根據(jù)用戶(hù)需求的動(dòng)態(tài)變化靈活地分配帶寬；

（4）單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)體系，只需要增加ONU數(shù)量和少量用戶(hù)側(cè)光纖就可以非常容易的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)。這樣也可以達(dá)到充分保護(hù)運(yùn)營(yíng)商的投資利益；

（5）EPON具有同時(shí)傳輸時(shí)分復(fù)用即TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的功能。

二、從EPON組網(wǎng)應(yīng)用方面分析

（一）從OLT與ONU組網(wǎng)方面分析

（1）在全光纖保護(hù)模式下，要占用OLT的兩個(gè)PON接口，PON要支持PON雙接口狀態(tài)，采用1：2的分配比例分光器，并不是1：1的比例分配光器其最大的特點(diǎn)就是可實(shí)現(xiàn)全光路全程保護(hù)；

（2）手拉手保護(hù)方式，符合店里配網(wǎng)輸電結(jié)構(gòu)，兩個(gè)OLT分別處于不同的變電站位置，也可以實(shí)現(xiàn)全光路保護(hù)，而且在變電站檢修時(shí)并不會(huì)影響到整個(gè)業(yè)務(wù)的傳輸，安全性較高；

（3）環(huán)形保護(hù)方式。占用OLT的兩個(gè)PON接口。ONU要支持PON雙接口，采用1：2的非均衡方式分配分光器，組成類(lèi)似環(huán)形結(jié)構(gòu)的布局方式。并且要求光纜是呈環(huán)形方式鋪設(shè)迂回至變電站的位置，這樣做也你可以實(shí)現(xiàn)全光路的全程保護(hù)。我們可以通過(guò)圖片來(lái)更加直觀的分析OLT與ONU組網(wǎng)的運(yùn)行全過(guò)程。

（二）從OLT與SDH/MSTP組網(wǎng)方面分析

（1）在OLT之間組成GE光纖環(huán)形網(wǎng)狀，OLT安裝在各個(gè)站點(diǎn)，然后各個(gè)站點(diǎn)的OLT之間通過(guò)GE接口組成環(huán)形光纖網(wǎng)，使用以太網(wǎng)即ERPS進(jìn)行多環(huán)切換協(xié)議保證業(yè)務(wù)倒換在50ms以?xún)?nèi)，環(huán)網(wǎng)中的一臺(tái)OLT與局中心的核心交換機(jī)相連，這種方式大大的節(jié)約了多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)即MSTP設(shè)備的GE端口資源，不需要增加任何運(yùn)行和投資成本；

（2）OLT直接上聯(lián)至SDH/MSTP。OLT通過(guò)GE接口直接上聯(lián)至站內(nèi)的SDH/MSTP設(shè)備，個(gè)站點(diǎn)OLOT和和局中心的核心交換機(jī)組成星型結(jié)構(gòu)。這種組織方式節(jié)約了主干光纜的資源。具體的形式可以通過(guò)圖片進(jìn)行更加直觀的解釋?zhuān)?/p>

三、從EPON在智能配網(wǎng)中的應(yīng)用方面分析

從系統(tǒng)業(yè)務(wù)接入類(lèi)別和信息安全性?xún)蓚€(gè)方面考慮，為達(dá)到網(wǎng)絡(luò)完全隔離的要求，就需要組建兩個(gè)獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也就是組建生態(tài)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。這樣就可以有效地將開(kāi)關(guān)站的RTU信息和防盜以及配變監(jiān)測(cè)管理信息與這兩個(gè)大區(qū)隔離開(kāi)來(lái)，從而達(dá)到信息安全隔離的要求。最終形成一個(gè)信息化、互動(dòng)化、自動(dòng)化的通信管理支撐體系。

（一）從通信網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)控制大區(qū)方面分析

例如2010年浙江紹興電力局就用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組建見(jiàn)了EPON配用電通信系統(tǒng)，整個(gè)配網(wǎng)通信光纜全程長(zhǎng)達(dá)20.5km。所建立的區(qū)域內(nèi)一共涉及到2座110KV變電所、9座10KV開(kāi)關(guān)站、18座配電房和匯聚點(diǎn)、136棟居民樓、以及各開(kāi)關(guān)站的OLT組成的1000M以太網(wǎng)冗余環(huán)形網(wǎng)，開(kāi)關(guān)站到各個(gè)配電房、居民樓的接入則是使用的星型EPON結(jié)構(gòu)，光纖全保護(hù)倒換模式。在生態(tài)大區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)方面，傳輸配電網(wǎng)生產(chǎn)控制大區(qū)的數(shù)據(jù)。以110kV的變電所為匯聚點(diǎn)，結(jié)合10kV電力線出線的電氣接線結(jié)構(gòu)，各個(gè)開(kāi)關(guān)站采用手拉手的完全保護(hù)倒換模式，各個(gè)開(kāi)關(guān)站串成鏈條形狀2點(diǎn)接入110kV變電所。2個(gè)OLT分別安裝在不同的變電所內(nèi)，ONU安裝在開(kāi)關(guān)站的附近位置，這樣可使在出現(xiàn)光纖光纜中斷的突發(fā)情況下實(shí)施保護(hù)，同時(shí)也可以在OLT設(shè)備失效的情況下實(shí)施保護(hù)，并由ONU自動(dòng)選擇OLT設(shè)備。管理信息以太網(wǎng)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可以用圖片的方式進(jìn)行更加直觀的認(rèn)識(shí)。

（二）從管理信息大區(qū)方面分析

在管理信息大區(qū)網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，網(wǎng)絡(luò)傳輸管理信息數(shù)據(jù)和營(yíng)銷(xiāo)電量采集數(shù)據(jù)以浙江紹興電力局中心的兩臺(tái)OLT為匯聚點(diǎn)和各個(gè)開(kāi)關(guān)站的OLT組成的1000M以太網(wǎng)，開(kāi)關(guān)站到各個(gè)配電房、居民樓的接入口則采用星型EPON結(jié)構(gòu)，光纖全保護(hù)倒換模式。這可以用圖片對(duì)其進(jìn)行更加形象的描述；

（三）從實(shí)際應(yīng)用方面進(jìn)行分析

浙江紹興電力局組建的EPON技術(shù)智能配電通信網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)化工程竣工以后各種業(yè)務(wù)成在運(yùn)營(yíng)狀況良好。目前兩個(gè)EPON具備實(shí)時(shí)、靈活的通信構(gòu)架以及高速雙向傳播的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)功能。集中實(shí)現(xiàn)了配電用電的高速集成實(shí)時(shí)雙向傳輸以及資源共享的目的，有效地避免了未經(jīng)允許的非法進(jìn)入極大地提高了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)陌踩浴６乙坏┫到y(tǒng)發(fā)生故障還具有快速自動(dòng)迂回的功能，不會(huì)中斷信息的實(shí)時(shí)傳輸。大大的提高了工作效率和管理效能提升了服務(wù)質(zhì)量和水平，具有較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

EPON技術(shù)在智能配電網(wǎng)的應(yīng)用方面有很大的優(yōu)勢(shì)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展。EPON技術(shù)在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用有非常廣泛的前景。浙江紹興的智能配電網(wǎng)建設(shè)對(duì)EPON技術(shù)的應(yīng)用為我國(guó)普及智能配電網(wǎng)EPON技術(shù)大規(guī)模的使用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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