淺談GPON技術(shù)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

◆宋華堯

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司 湖北 435005)

淺談GPON技術(shù)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

◆宋華堯

(大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司 湖北 435005)

隨著社會(huì)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓揭蕾嚲W(wǎng)絡(luò)，而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)與帶寬的需求提出了更高的要求。而PON技術(shù)作為一種優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的寬帶接入技術(shù)，順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展。完美解決了傳統(tǒng)接入方法中存在的問題是 PON技術(shù)應(yīng)用的最大優(yōu)點(diǎn)，其真正實(shí)現(xiàn)了多網(wǎng)多業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接入，具有低廉的建設(shè)成本、覆蓋區(qū)域廣、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn)，為人們提供了更多優(yōu)質(zhì)的功能性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，因此受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注。

GPON技術(shù)；接入網(wǎng)；工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用

0 引言

接入網(wǎng)中GPON技術(shù)的普遍運(yùn)用，給接入網(wǎng)帶來了技術(shù)性的革命，使通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行容量與速度得以明顯的提高，不但使網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量大大提升，還讓用戶對(duì)其使用功能的需求充分得到滿足，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有著非常重要的作用和意義。所以，本文針對(duì)在接入網(wǎng)中GPON技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施做出初步的探討分析，重點(diǎn)講述了其在接入網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，并提出個(gè)人的認(rèn)識(shí)與觀點(diǎn)。

1 GPON技術(shù)簡(jiǎn)介

PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）由下面3大部分組成，如表1所示：

表1 PON 部件組成

其為樹形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用無源光分路器將OLT（光線路終端）與 ONT（光網(wǎng)絡(luò)終端）連接起來。光分路器又稱分光器，是光纖鏈路中重要的無源器件之一，是具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的光纖匯接器件。在 ODN（光分配網(wǎng)絡(luò)）中這個(gè)處于 OLT和 ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）之間的部件，沒有一個(gè)有源電子設(shè)備。PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）的典型接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 無源光網(wǎng)絡(luò)典型結(jié)構(gòu)示意圖

在 PON 中采用波分復(fù)合技術(shù)，能同時(shí)實(shí)施處理雙向信號(hào)傳輸，以不同波長(zhǎng)在一根光纖中分別對(duì)上、下行信號(hào)進(jìn)行傳送。在局端機(jī)房中，OLT上合成語(yǔ)音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)，采用 1490nm在PON下行方向傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)；從用戶端向局端 ONU以1310nm波長(zhǎng)傳送上行語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)。在 PON中還可采用1550nm波長(zhǎng)傳送上行或下行視頻信號(hào)。PON無源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還具備很多優(yōu)點(diǎn)，比如無供電壓力、適應(yīng)性強(qiáng)的 ODN 環(huán)境、受電磁干擾非常小、實(shí)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)可以大幅節(jié)省建設(shè)成本和降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等，因此在接入網(wǎng)中的需求能夠很好的得到滿足。

2 GPON 技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 FTTB應(yīng)用模式

2.1.1 FTTB+LAN的應(yīng)用模式

這種應(yīng)用模式的方式為光纖用戶側(cè)接點(diǎn)布設(shè)在樓道或者樓層中，ONU負(fù)責(zé)供應(yīng)多種入網(wǎng)接口。需要注意的是，在距離上有所限制的入網(wǎng)五類線，一定要確保ONU到達(dá)最后用戶的走線間距不能長(zhǎng)于100m時(shí)才可以完成。

2.1.2 FTTB+xDSL的應(yīng)用模式

這種模式的完成方式為將光纖端接點(diǎn)布設(shè)在樓道或者樓層中，用戶則應(yīng)用xDSL接口以雙絞線進(jìn)入用戶。這種運(yùn)用模式讓雙絞線資源獲得了充分運(yùn)用，憑借比較成熟的 ADSL2+、VDSL技術(shù)，讓目前的線路獲得了有效運(yùn)用，節(jié)約資源。

2.2 FTTH接入應(yīng)用模式

GPON技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)接入模式能夠依據(jù)詳細(xì)的狀況實(shí)施設(shè)計(jì)，F(xiàn)TTH的接入就是光纖到家庭用戶的接入方式，連接通信局端與家庭住宅的接入，關(guān)鍵是運(yùn)用光纖傳輸媒質(zhì)實(shí)施連接用戶的網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過引入光纖到單個(gè)用戶使用，使網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率提高。這種接入方式，在物理網(wǎng)絡(luò)組成上、FTTH在光線路終端OLT和無源光分配網(wǎng)絡(luò)ONU之間實(shí)現(xiàn)全程光纖的接入方式，確保通信網(wǎng)絡(luò)的上行與下行的高速率傳輸。把ONU光節(jié)點(diǎn)依據(jù)實(shí)際的需要布設(shè)在用戶側(cè)；這樣，ONU作為ONT網(wǎng)絡(luò)接入方式，可以直接的經(jīng)過UN（I用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口）為用戶端相同UNI接口設(shè)備連接。

在FTTH的網(wǎng)絡(luò)接入運(yùn)用模式中，OLT和ONU之間使用無源光分配網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要由光分路器與光纖組成網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)管理的體系，可以完成視頻、語(yǔ)音、交互式大型網(wǎng)絡(luò)游戲等業(yè)務(wù)流相對(duì)大的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸，能夠依據(jù)需要在小區(qū)機(jī)房或者專業(yè)的遠(yuǎn)程機(jī)房中放置 OLT設(shè)備，這種接入設(shè)備的供電形式能夠使用AC 220v的電源供電，也能夠使用專用的UPS實(shí)施供電，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)組成

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工控網(wǎng)絡(luò)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)、抵御攻擊以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。采用具備保護(hù)功能的 PON 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的智能工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)解決方案，主要是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制信號(hào)的傳輸，關(guān)鍵業(yè)務(wù)的用戶數(shù)據(jù)的采集和生產(chǎn)設(shè)備的控制。

3.2 業(yè)務(wù)解決

ONT 通過承載 RS485/RS232 的串口控制/采集信號(hào)，可以為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)提供基于 GPON 技術(shù)的解決方案如圖2所示。

圖2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)解決方案

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)解決方案技術(shù)特點(diǎn)：根據(jù)智能工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)要求設(shè)計(jì)的支持雙PON接口保護(hù)、并提供 RS232/RS485 串口多功能終端，滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中對(duì)自動(dòng)化控制和信息采集的串行接口需求；同時(shí)為企業(yè)用戶提供手拉手的保護(hù)功能，從前端、中間光纖線路到終端的全線路保護(hù)，滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的高可靠性要求；采用 GPON 技術(shù)構(gòu)建的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)用戶提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺(tái)和 RS485/RS232 工業(yè)控制信號(hào)的統(tǒng)一傳輸平臺(tái)。信息采集業(yè)務(wù)通過 ONT 端提供的 RJ45 接口，可以對(duì)接工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采集點(diǎn)，對(duì)視頻采集業(yè)務(wù)、用戶信息收集業(yè)務(wù)和電表信息收集等方面進(jìn)行業(yè)務(wù)采集，傳輸?shù)綑C(jī)房管理系統(tǒng)中。RS485 控制信號(hào)業(yè)務(wù)通過 ONU 端提供 RS485/RS232 接口，接入到 RS485 接口的工業(yè)控制設(shè)備或 RS485 信息采集設(shè)備，通過機(jī)房管理平臺(tái)下發(fā)的控制信號(hào)對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)也能將通過 RS485 采集的信息傳送到管理機(jī)房。

4 結(jié)語(yǔ)

在接入網(wǎng)層面上GPON技術(shù)提供了一個(gè)統(tǒng)一的接入平臺(tái)，不但可以滿足現(xiàn)有FTTx的大多數(shù)業(yè)務(wù)需求，并且也節(jié)約了使用單位的故障處理成本與維護(hù)成本。經(jīng)過分析GPON技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)漏洞能夠更清晰地找出，從而可以進(jìn)行有針對(duì)性的技術(shù)改進(jìn)。在保障業(yè)務(wù)發(fā)展的狀況下，使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升，也可以為GPON技術(shù)在將來的業(yè)務(wù)發(fā)展提供一些技術(shù)積累。

[1]何振玲．GPON技術(shù)在接入網(wǎng)技術(shù)中的運(yùn)用研究[J]．電子應(yīng)用技術(shù)，2012．

[2]郝瑞，王立軍． GPON技術(shù)下全業(yè)務(wù)傳輸接入網(wǎng)的研究[J]．中國(guó)新通信，2014．

[3]徐儉．GPON 光纖接入網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用[J]．有線電視技術(shù)，2013．