配電通信網(wǎng)中光纖通信技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐微探

黃海濤

【摘要】 隨著我國(guó)配電網(wǎng)建設(shè)速度的不斷加快，也將更高的要求拋向了配電通信。所以，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為了當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中的焦點(diǎn)，其中，光纖通信技術(shù)作為智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵性技術(shù)之一，在促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。因此，為了能夠更好的掌握這方面的內(nèi)容，文章通過(guò)下文對(duì)配電網(wǎng)通信中光纖通信技術(shù)及應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探究。

【關(guān)鍵詞】 配電通信網(wǎng) 光纖通信技術(shù) 應(yīng)用分析

點(diǎn)多、覆蓋面廣、分散是配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的主要特征，所以，必須要從實(shí)際情況入手，正確的選擇區(qū)域配網(wǎng)的具體通訊情況。因?yàn)槌鞘薪ㄖ镒钃?、?fù)荷大、雜散電波多等因素的制約，這樣在應(yīng)用無(wú)線通信時(shí)會(huì)遇到困難。對(duì)應(yīng)的，光纖通信技術(shù)具有通信量大、安全性高、傳播速度快、傳輸距離遠(yuǎn)的有點(diǎn)，因此，在配電網(wǎng)通信技術(shù)中光纖通信技術(shù)得到了有效的應(yīng)用。

一、分析幾種常見(jiàn)的光纖通信技術(shù)

1.1工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

該技術(shù)就是通過(guò)發(fā)展比較成熟的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的一種新型光纖通信技術(shù)。對(duì)比傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)，它具有以下特征：首先，這種網(wǎng)絡(luò)一般在較為惡劣的環(huán)境內(nèi)運(yùn)行，要確保工業(yè)通信裝置能夠在高溫度、高海拔、高濕度的供電環(huán)境內(nèi)運(yùn)行；其次，民用以太網(wǎng)很多都是隨機(jī)性流量，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中存在較多的周期性流量，并且，能夠有效的預(yù)測(cè)到流量的產(chǎn)生情況；再次，有效的保證網(wǎng)絡(luò)寬帶應(yīng)用情況時(shí)民用網(wǎng)絡(luò)的首要目標(biāo)，通信設(shè)備的很多功能都是通過(guò)可用流量小于網(wǎng)絡(luò)流量時(shí)的流量控制策略。在特殊的情況內(nèi)，可能發(fā)生數(shù)據(jù)損失或者延時(shí)較大的問(wèn)題。而就工業(yè)網(wǎng)絡(luò)而言，工業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況會(huì)決定著通信流量情況，一般是不可以有數(shù)據(jù)損失出現(xiàn)的，也不應(yīng)用流量控制，通信設(shè)備必須要保證在大流量狀態(tài)下能夠正常收發(fā)數(shù)據(jù)。工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)需要通信的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、可靠、安全，并且，對(duì)自愈力有較高要求。工業(yè)網(wǎng)路多數(shù)為專用局域網(wǎng)絡(luò)。

1.2 EPON技術(shù)

這種技術(shù)是通過(guò)點(diǎn)到多的雙向單纖接入網(wǎng)絡(luò)，由POS、ONU、OLT三個(gè)部分一同構(gòu)成了EPO系統(tǒng)。OLT通過(guò)需求完成相應(yīng)的配置，通過(guò)多個(gè)ONU和POS將OLC連接到一起， POS是一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)備，不用電源帶動(dòng)。能夠被安置于全天候的環(huán)境中，一般有32、16、8個(gè)分線一同構(gòu)成了POS，此外，能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)共同連接。用廣播形式來(lái)呈現(xiàn)EPO系統(tǒng)，可以按照本身邏輯鏈路標(biāo)識(shí)將各個(gè)ONU的接收數(shù)據(jù)選擇出來(lái)。上行選擇應(yīng)用TDMA形式，通過(guò)EPON系統(tǒng)能夠統(tǒng)一調(diào)度各個(gè)ONU。通過(guò)系統(tǒng)時(shí)隙發(fā)送上行數(shù)據(jù)，進(jìn)而確保不發(fā)生數(shù)據(jù)的碰撞問(wèn)題。

二、配電通信網(wǎng)中光纖通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

在中壓配電網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)方面，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)一般都能夠靈活的運(yùn)行，能夠通過(guò)隨意的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在各種場(chǎng)合中出現(xiàn)，主要涵蓋：星型、網(wǎng)狀、總線和全連通等架構(gòu)。因?yàn)橹袎号潆娋W(wǎng)通信的基本特征，會(huì)非常廣泛的分布著各個(gè)子站通信終端設(shè)備，量多而又分散，所以，一般的時(shí)候都會(huì)應(yīng)用星型加環(huán)網(wǎng)保護(hù)模式，這樣不但可以相控制中心快速的傳遞終端數(shù)據(jù)，冗余網(wǎng)保護(hù)還可以確保數(shù)據(jù)能夠被穩(wěn)定的傳輸。

接入層與核心層是中壓配電通信網(wǎng)中工業(yè)以太網(wǎng)的基本組網(wǎng)架。

接入層把各個(gè)開(kāi)關(guān)柜、變電箱、數(shù)據(jù)采集裝置、配電房和柱上開(kāi)關(guān)等配電裝置接入到通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。按照具體的接入點(diǎn)情況，選擇合理的環(huán)網(wǎng)接入方法，也可以按照具體接入點(diǎn)的分布狀況，劃分耦合環(huán)、雙歸環(huán)、相切環(huán)和變電鏈路等方法，這樣都能夠?qū)㈡溌返谋Ｗo(hù)功能發(fā)揮出來(lái)。

核心層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且清晰，構(gòu)成環(huán)形保護(hù)帶，從而將核心層網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性增加。核心層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c架構(gòu)不會(huì)因?yàn)榕渚W(wǎng)自動(dòng)化接入點(diǎn)的變化而改變。可以按照變電站結(jié)構(gòu)區(qū)組織與規(guī)劃核心層，應(yīng)該利用最合理的路徑實(shí)現(xiàn)路徑穩(wěn)定、清晰和簡(jiǎn)單的覆蓋。

這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)：

①核心層結(jié)構(gòu)可靠簡(jiǎn)潔，便于規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成可靠的核心層架構(gòu)。

②接入層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠靈活的按照電力光纜的鋪設(shè)形式完成規(guī)劃與施工，支持各種耦合環(huán)、相交環(huán)、雙歸環(huán)、相切環(huán)的運(yùn)行。

③在后期，能夠靈活的修改和增加接入層的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)彈性非常優(yōu)越。

④接入層利用環(huán)網(wǎng)的形式能夠把網(wǎng)絡(luò)向廣大的配電網(wǎng)接入點(diǎn)內(nèi)延伸，并且，會(huì)在50ms以內(nèi)控制鏈路保護(hù)的冗余時(shí)間，從而能夠?qū)⑴渚W(wǎng)通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性提升。

⑤強(qiáng)大的路由功能與三層交換功能，可以更好的完成點(diǎn)到點(diǎn)之間的通信。

2.2在配電網(wǎng)通信網(wǎng)中應(yīng)用EPON技術(shù)

在中壓配電網(wǎng)通信內(nèi)，在變電站出設(shè)置OLT，分別將主干網(wǎng)數(shù)據(jù)設(shè)備或者傳輸設(shè)備安裝到各個(gè)變電站中，變電站通信層負(fù)責(zé)匯聚通信終端數(shù)據(jù)，并且，利用主干數(shù)據(jù)網(wǎng)或者傳輸網(wǎng)和主站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。OLT能夠設(shè)置出兩個(gè)PON口，然后構(gòu)成兩個(gè)鏈相互備份，每個(gè)ONU能夠利用雙PON流分別向這兩條鏈路上連接，從而將網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃栽鰪?qiáng)。為了將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)，關(guān)鍵的站點(diǎn)還能夠通過(guò)兩個(gè)OLT各呈現(xiàn)出一個(gè)PON的口，將手牽手的兩條鏈的組網(wǎng)方式展現(xiàn)出來(lái)。分別向這兩條鏈上各個(gè)雙PON口ONU，這樣能夠完成主干光纖、分光器、分支光纜全網(wǎng)、PON端口、OLT設(shè)備的保護(hù)。每一個(gè)PON口、任何一條光纜、任何一臺(tái)OLT、任何一個(gè)分光器產(chǎn)生問(wèn)題，對(duì)ONU的運(yùn)行情況都不會(huì)產(chǎn)生影響。在手拉手的保護(hù)策略下，會(huì)在50ms以內(nèi)控控制切換時(shí)間。

三、具體的應(yīng)用情況對(duì)比分析

3.1比較分析擴(kuò)容與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

工業(yè)以太網(wǎng)的擴(kuò)容只需要將光鏈路以及新的交換設(shè)備添加進(jìn)去即可，不用再次添加其余設(shè)備。同時(shí)，因?yàn)槠鋫鬏斁嚯x要遠(yuǎn)于EPON系統(tǒng)。所以在組件環(huán)網(wǎng)時(shí)，不會(huì)過(guò)于嚴(yán)重的限制設(shè)備數(shù)量，為了維護(hù)方便，應(yīng)該在50個(gè)以內(nèi)控制環(huán)網(wǎng)以太網(wǎng)數(shù)量。而且組網(wǎng)靈活、簡(jiǎn)單，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要求不嚴(yán)格，在不同的組網(wǎng)方式中都可以被應(yīng)用。

在擴(kuò)容時(shí)，EPON系統(tǒng)需要更換光路器，通過(guò)增加分路器來(lái)增加分路器光的方向。因此，在設(shè)計(jì)EPON系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該將光功率余量與光纖資源預(yù)留出來(lái)，保證能夠向擴(kuò)容點(diǎn)設(shè)備中傳遞更多的光功率。新增加的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該增加OMU以及分光器，通過(guò)此確保網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容。然而，無(wú)源器件時(shí)EPON分光器的主要特征，不能夠放大信號(hào)，所以，需要在20KM以內(nèi)控制最遠(yuǎn)通信，同時(shí)，會(huì)有插入損耗情況出現(xiàn)在分光路器中，所以，EPON進(jìn)行組環(huán)時(shí)，需要在12級(jí)以內(nèi)控制各個(gè)單環(huán)，在7級(jí)以內(nèi)控制各個(gè)手拉環(huán)，而此限制并不會(huì)出現(xiàn)在工業(yè)以太網(wǎng)中。

3.2對(duì)比分析業(yè)務(wù)安全接入情況

工業(yè)以太網(wǎng)一般是通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行的，自身并不具備安全接入的認(rèn)證功能，應(yīng)該通過(guò)802.1x協(xié)議限制用戶經(jīng)由訪問(wèn)端口進(jìn)行訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)或者沒(méi)有授權(quán)的設(shè)備。

EPON技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)管理和用戶都應(yīng)用了多種機(jī)制。主要涵蓋以下方式：首先，EPON系統(tǒng)呢每個(gè)ONU所發(fā)放出的數(shù)據(jù)很難被其余NU所接收，也就是不會(huì)竊取上行信息，下行通過(guò)廣播方式，按照邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，ONU會(huì)選擇是否去接收；其次，適合應(yīng)用三重加密計(jì)算法，OMU會(huì)將秘鑰生成出來(lái)，并且會(huì)定期更改這些秘鑰，然后加密處理這些數(shù)據(jù)；再次，對(duì)ONU的多種認(rèn)證接入方式都可以給予支持，比如混合認(rèn)證、MAV地質(zhì)、LOID加passWord，防止認(rèn)證不通過(guò)的ONU向系統(tǒng)中接入；第四，對(duì)用戶認(rèn)證一同支持有關(guān)端口的標(biāo)識(shí)認(rèn)證給予支持；第五，有著較強(qiáng)的DHCP保護(hù)功能；具有較強(qiáng)的IP/MAC的保護(hù)功能。不但能夠上報(bào)用戶端口，此外，還可以有效的監(jiān)測(cè)認(rèn)證工程，將用戶端口的源MAC于源IP過(guò)濾條目自動(dòng)生成出來(lái)，僅允通過(guò)認(rèn)證的源MAC與源IP向網(wǎng)絡(luò)中接入，從而很好的防止MAC或者IP地質(zhì)的虛假性，避免接入非法流量。

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)上文分析得知，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)以及EPON技術(shù)室我國(guó)配電網(wǎng)所主要選擇和應(yīng)用的光纖通信技術(shù)。工業(yè)以太網(wǎng)非常適合應(yīng)用環(huán)形組網(wǎng)，具備優(yōu)越的環(huán)境適應(yīng)能力，而且，還具備網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力強(qiáng)、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，然而，接入措施安全性能差，標(biāo)準(zhǔn)不完善的問(wèn)題也時(shí)常存在。對(duì)應(yīng)的EPON技術(shù)非常適合應(yīng)用樹(shù)形組網(wǎng)或者星型組網(wǎng)，具備產(chǎn)業(yè)鏈完善、標(biāo)準(zhǔn)成熟、安全接入性能好的優(yōu)點(diǎn)。然而，也具有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容難度大，工業(yè)運(yùn)用性能差的劣勢(shì)。綜合上述特征，將專門的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用到配電網(wǎng)中，對(duì)工業(yè)應(yīng)用特性、安全方面和環(huán)保方面都提出了較高的要求，所以，可以優(yōu)先選擇應(yīng)用EPON網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)。為了確保相關(guān)單位及工作人員更好的掌握這些組網(wǎng)技術(shù)，文章通過(guò)上文對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)探究，從而為有關(guān)單位及工作人員在實(shí)際工作中提供一定的理論和技術(shù)幫助。

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