光通訊技術在電力通信系統中的應用與組網方案探討

劉國祥

摘 要：光通訊技術以其更快的傳輸速率、更高的安全性、更大的傳輸容量等特點，在電力通訊組網技術中必將占據重要地位。文章對光通訊技術在電力通訊組網中的應用以及相應的組網方案進行對比分析和探討，預測未來電力通信系統組網的發展方向。

關鍵詞：光通訊；電力通信；應用；組網方案

引言

目前已經形成多種通信方式并存的通信網絡，現有的電力通信系統隨著用電負荷的激增，通信速率以及通信質量面臨著嚴峻挑戰，電力供應和調度企業對于新的高速安全通信方式的需求迫在眉睫。

1 現有通信網絡的問題

1.1 有線通信網絡

有線通信網絡的幾種通信方式中，各有其特點，但同時也存在一定問題。（1）SDH/MSTP通信方式保護機制健全，業務層次分明，可以實現統一管理，但拓撲結構復雜，難以成環，設備投資巨大，底層網絡容易出現帶寬浪費現象；（2）以太網交換機通信方式優勢在于網速快、帶寬大，工業化標準設計等特點，但是在環形組網形式中，難以滿足“點對多點”的需求，后期系統擴容性能以及系統魯棒性能較差；（3）光貓通信方式具有組網簡單、投資小以及終端配置靈活等特點，但是難以通過統一的網管進行管理和配置，且在組網過程中由于各層之間需要額外增加通訊協議轉換，容易導致傳輸過程中的誤碼和故障。

1.2 無線通信網絡

對于無線通信網絡中的幾種通信方式，則有以下特點和問題。（1）230MHz數傳電臺利用超短波通訊，節省投資，組網方便，但是該技術較為落后，對于電臺數量有強烈的依賴，通訊范圍較小；（2）基于GPRS的通信方式覆蓋面積大，可利用無線運營商網絡進行組網，但是在組網過程帶寬較小，難以滿足高速通信實現三遙功能的需求，穩定性差。

1.3 小結

通過以上分析可以看出，不同的通信方式都有其固有的優勢，但也不可避免的存在許多問題。依據國家電網對于通信系統帶寬以及安全性等的要求，光纖通信方式在所有的通信方式中具有明顯的優勢，從而確定了“光進銅退”的發展戰略。

2 光通訊組網技術

2.1 ASON技術

ASON技術的核心是ASON信令網控制系統，在該系統控制下，實現網絡內的連接以及自動交換功能；其基本設計理念是采用控制平面對光傳送網絡進行實時分配，從而保證網絡資源的充分利用。ASON技術構架包括三個層次，分別為網管層、控制層以及設備層，整體采用分布式控制方式，將動態交換的理念首次引入。ASON技術的通訊協議為GMPLS協議，又稱廣義多協議標簽交換協議，其功能主要是實現對連接的多種操作，例如建立、刪除、恢復等。

2.2 OTN技術

OTN技術是以WDM作為基礎框架而形成的完整體系，能夠對客戶的所有信號進行透明化傳送，且其FEC糾錯能力較為強大，能夠對整個網絡進行分級管理，且管理機制健全。OTN技術的真正應用始于2007年，由電信運營商開始正式使用，而在電力通信系統中，尚未開始應用。

2.3 EPON技術

與OTN技術一樣，目前EPON技術尚未在電力通信領域得到應用。該技術應用WDM技術實現單根光纖的上下行傳輸，其中上行數據采用TDMA技術進行復用，而下行數據采用廣播技術進行復用。

3 基于EPON技術的電力通信組網方案

3.1 可行性研究

與其他技術相比，EPON技術具有以下優勢：（1）維護簡便，該技術可不適用額外電源，后期擴容時，可相應增加分光器以及相應的ONU即可完成，維護成本較低；（2）帶寬較大，目前的EPON技術可以為上下行數據分別提供1.2G的帶寬，且后期升級潛力可達到10G，能夠滿足電力通信發展的需求；（3）網絡覆蓋面廣，EPON技術在電信運營商已得到應用，可進行大規模的組網，支持點對多點的應用，對于終端設備多的電力通信網絡適用性強；（4）安全可靠性高，該組網方案中，單個ONU與終端設備之間采用并聯方式進行通信，當某一ONU發生故障時，對于其他配對設備沒有影響，且通訊協議采用AES加密算法，對于信號傳輸的安全性有極大保障；（5）網絡層次簡單，由于采用了無源分光器，對于整個網絡的中繼系統進行了極大簡化。

3.2 組網方案

基于EPON技術的組網拓撲方案可以分為鏈形組網、全鏈路保護組網兩種方式，其中全鏈路保護組網又可分為兩種，其拓撲結構如下。

3.2.1 鏈形組網。鏈型組網的拓撲結構如圖1，該結構的主要特點是將OLT設備配置在每個配電子站，而后通過PON接口與分光器進行連接，分光器可布置在分段開關處。該網絡拓撲的通信半徑約為20km，能夠滿足單電源供電范圍的需求。

3.2.2 全鏈路保護組網（一）。該組網方案的網絡拓撲結構如圖2，主要特點是對于配電網中的“手拉手環網”具有天然適配性，將OLT設備分別置于兩個子站之間，ONU的每個上行鏈路均采用冗余設計，對系統進行保護，保證運行的穩定性。

3.2.3 全鏈路保護組網（二）。該組網方式網絡拓撲結構如圖3，與手拉手型相比，該方案中，OLT設備的光方向一致，設備位置基本趨同。

3.3 EPON組網可靠性分析

基于EPON技術的組網方案中，采用并聯方式連接各無源光分光器與ONU設備從而形成光纖網絡，光信號自OLT設備傳出通過至各分光器，經過物理路徑，設備可靠性較高。當其中某一個或某幾個設備出現問題時，并不會影響其他設備的正常運行，網絡運行可靠性高。

4 結束語

文章對目前電力通信系統的通信網絡應用現狀以及存在的問題進行分析，并對基于EPON技術組網的方案可行性分析，提出幾種適于電力通信的網絡拓撲結構，為電力通信系統進行組網方案的選擇提供一定的指導。

參考文獻

[1]劉冬明.光纖通信技術在電力通信中的應用[J].電子世界，2014，13：174-175.

[2]韓亞男.光纖通信技術在電力系統調度自動化中的應用[J].電子技術與軟件工程，2015，7：41.