EPON技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用分析

李 西，徐 潛，唐凌云

（1.國網(wǎng)西藏電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，西藏 拉薩 850000；2.國網(wǎng)西藏電力有限公司 建設(shè)管理分公司，西藏 拉薩 850000）

0 引 言

智能電網(wǎng)是我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，通信網(wǎng)是信息溝通和匯聚的重要基礎(chǔ)，早期以骨干通信網(wǎng)研究為主，近年來越加重視通信接入網(wǎng)技術(shù)研究。目前，光纖技術(shù)憑借著傳播速度較快、距離較遠(yuǎn)以及安全性和可靠性較高等諸多優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用，本文主要圍繞EPON技術(shù)展開詳細(xì)分析。

1 電力通信網(wǎng)技術(shù)體制選擇

智能電網(wǎng)是我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，其是建立在高速通信基礎(chǔ)上的智能化電網(wǎng)，通過最新測量與控制技術(shù)，配合先進(jìn)分析與決策系統(tǒng)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率、安全性以及可靠性。對于智能電網(wǎng)而言，通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能化的技術(shù)支撐，也是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。早期電力通信網(wǎng)指的是變電站通信的骨干通信網(wǎng)，經(jīng)由多年發(fā)展，光通信技術(shù)逐漸發(fā)展起來，并開始從同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技術(shù)向自動交換光網(wǎng)絡(luò)（Automatically Switched Optical Network，ASON）技術(shù)、波分技術(shù)以及光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）技術(shù)演進(jìn)，整個(gè)骨干通信網(wǎng)開始具備高帶寬和多業(yè)務(wù)接入能力[1]。

目前，基于智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，通信支撐體系必須朝著10 kV和0.4 kV不斷延伸，其屬于是通信接入網(wǎng)，不同通信接入技術(shù)的特點(diǎn)對比如表1所示。

結(jié)合上述多種技術(shù)的對比情況分析，EPON技術(shù)優(yōu)勢如下。一是傳輸距離遠(yuǎn)，最大可達(dá)100 km，二是系統(tǒng)傳輸容量大且擴(kuò)容方便，多業(yè)務(wù)接入能力強(qiáng)，三是組網(wǎng)靈活，包括樹型、星型、總線型以及混合型等，四是ONU設(shè)備屬于是工業(yè)級產(chǎn)品，可滿足惡劣環(huán)境運(yùn)行需要，五是系統(tǒng)可抗多點(diǎn)失效，安全性好，任何一個(gè)終端故障不會影響系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，六是EPON技術(shù)相對成熟，實(shí)現(xiàn)了較大規(guī)模應(yīng)用。總的來說，EPON技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用，在安全性、多業(yè)務(wù)接入、應(yīng)用適應(yīng)性以及系統(tǒng)可擴(kuò)展性方面有著顯著優(yōu)勢[2]。

2 EPON技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 EPON技術(shù)原理

EPON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，其基本組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）和光網(wǎng)絡(luò)單元（Optical Network Unit，ONU）設(shè)備，并通過分光器組成光分配網(wǎng)絡(luò)（Optical Distribution Network，ODN）連接[3]。由于ODN使用的是無源器件，因此被稱為是無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

圖1 EPON基本組成結(jié)構(gòu)

表1 不同通信接入技術(shù)的特點(diǎn)對比

EPON技術(shù)運(yùn)用中，上、下行分別采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)和廣播方式，具體如圖2所示。現(xiàn)對比分析寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)（Broadband Passive Optical Network，BPON）、EPON以及無源光接入系統(tǒng)（Gigabit-Capable Passive Optical Network，GPON）幾大技術(shù)的具體參數(shù)，結(jié)果如表2所示。

圖2 EPON上、下行傳輸模式

表2 BPON、EPON、GPON技術(shù)參數(shù)

分析表中數(shù)據(jù)來看，GPON技術(shù)優(yōu)勢明顯，EPON技術(shù)完全基于以太網(wǎng)。由于以太網(wǎng)是所有通信協(xié)議中最成功、應(yīng)用最廣的，且EPON核心模塊相對成熟，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，而GPON核心模塊難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，相應(yīng)的購買成本增加，因此決定了EPON技術(shù)成為目前智能電網(wǎng)通信接入的最佳選擇。

2.2 EPON技術(shù)運(yùn)用思路

2.2.1 光纜建設(shè)方面

在通信光纜型號選擇方面，結(jié)合工作實(shí)踐不難發(fā)現(xiàn)，10 kV及以下層面通信光纜采用光纖復(fù)合相線光纜（Opticalphase Conductor，OPPC）和光纖到戶（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）等特種光纜，實(shí)際檢修管理難度較大，建議盡量采用普通光纜，方便后期檢修維護(hù)。纖芯規(guī)模方面，必須超前考慮主干光纖的芯數(shù)，提前實(shí)施纖芯規(guī)劃，滿足實(shí)際需求。

2.2.2 系統(tǒng)建設(shè)方面

在進(jìn)行EPON系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，需合理選擇安全且易維護(hù)場地，小區(qū)層面OLT設(shè)備可安裝在小區(qū)地下室，做好安全防護(hù)，合理規(guī)劃系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分光器和ONU設(shè)備需充分考慮接口預(yù)留，方便未來新的終端接入。

（1）10 kV層面組網(wǎng)。10 kV層面EPON規(guī)劃時(shí)，設(shè)備配置要點(diǎn)如下，OLT設(shè)備優(yōu)先設(shè)置在變電站機(jī)房內(nèi)，ONU設(shè)備可與配電終端放置在一起，便于業(yè)務(wù)接入，分光器等ODN設(shè)備設(shè)在與ONU相距較近的光交柜和終端柜內(nèi)。10 kV一次線路按結(jié)構(gòu)分為單、雙電源模式，10 kV層面環(huán)境相對復(fù)雜，EPON組網(wǎng)時(shí)需靈活根據(jù)一次線路構(gòu)架情況設(shè)計(jì)，優(yōu)先按環(huán)路結(jié)構(gòu)實(shí)施光纜環(huán)網(wǎng)建設(shè)。

（2）0.4 kV層面組網(wǎng)。0.4 kV層面主要承載的是用電信息采集等業(yè)務(wù)，與10 kV層面主要差異在于末端節(jié)點(diǎn)主要位于公專變與低小區(qū)內(nèi)，主要有兩種EPON組網(wǎng)模式（根據(jù)OLT位置劃分）。一種是將OLT設(shè)在變電站，此模式要求10 kV主干光纖資源充足，OLT設(shè)在110/35 kV變電站層面，小區(qū)設(shè)各級信號匯聚點(diǎn)，光纖到單元。此種方式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，但小區(qū)規(guī)模越大占用的主纖資源越多。另一種是將OLT下沉至小區(qū)，此模式多用于小區(qū)規(guī)模較大的情況，可有效節(jié)省主干光纜資源。OTL直接放置在小區(qū)配電室等機(jī)房中，主要缺陷在于單個(gè)OLT設(shè)備的利用較低，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，不利于后期新增節(jié)點(diǎn)[4,5]。

3 項(xiàng)目案例分析

3.1 項(xiàng)目背景

本文以某住宅小區(qū)接入網(wǎng)升級項(xiàng)目為例展開分析，區(qū)域共5個(gè)住宅小區(qū)，目前各小區(qū)不同程度地面臨電纜絕緣劣化問題，擬結(jié)合智能配電和用電需求，對兩處住宅小區(qū)進(jìn)行EPON升級改造，切實(shí)滿足小區(qū)語音、寬帶上網(wǎng)、有線電視需求以及附近變臺至主站智能抄表數(shù)據(jù)傳遞需求。

3.2 變臺組網(wǎng)方案

本項(xiàng)目變臺單獨(dú)組網(wǎng)，其所需帶寬小，具體組網(wǎng)方案如下。OLT設(shè)置在主站供電局處，ONU配置2個(gè)光纖上聯(lián)口，以備接入不同路由光纖，ODN組網(wǎng)供電局側(cè)1:2分光，光通道連接至變臺ONU上聯(lián)口。

3.3 住宅區(qū)組網(wǎng)方案

3.3.1 OLT容量與位置選取

根據(jù)預(yù)期計(jì)算，5個(gè)住宅小區(qū)約提供240 MHz帶寬容量，EPON下行速度為1.25 Gb/s，帶寬利用率70%，可用帶寬875 MHz，1個(gè)PON下聯(lián)口可滿足需求，因此5個(gè)小區(qū)可共用一套EPON設(shè)備，共用OLT側(cè)設(shè)備，動態(tài)分配帶寬。本項(xiàng)目將OLT設(shè)置在110 kV變電站，對鏈路最大損耗進(jìn)行計(jì)算顯示滿足EPON光功率預(yù)算要求[6]。

3.3.2 ONU容量與位置選取

本項(xiàng)目經(jīng)綜合分析，決定采用FTTB+數(shù)據(jù)用戶線方式，主要需求如表3所示，ONU設(shè)置在住宅樓中間單元樓道，根據(jù)ONU類型確定ONU數(shù)量。

表3 各小區(qū)ONU設(shè)置情況

3.3.3 分光器規(guī)模與位置選取

本項(xiàng)目一、二級分光器設(shè)置在變電站通信機(jī)房，分光比為1:4和1:2，A、B住宅小區(qū)二級分光器分別設(shè)在2#樓中間單元樓道電表箱位置和3#樓靠近樓中間樓道電表箱處。

4 結(jié) 論

綜上所述，EPON是一種成熟、穩(wěn)定且性價(jià)比高的通信接入技術(shù)，適用于電力通信網(wǎng)的新建與改造，已經(jīng)成為我國電力通信網(wǎng)技術(shù)體制的首選。在工程項(xiàng)目實(shí)施中，10 kV和0.4 kV通信接入網(wǎng)規(guī)劃中需嚴(yán)格根據(jù)項(xiàng)目覆蓋范圍和運(yùn)行環(huán)境等因素，綜合開展EPON系統(tǒng)建設(shè)，滿足多業(yè)務(wù)需求，促進(jìn)我國智能電網(wǎng)全面發(fā)展。