EPON配電通信網(wǎng)絡規(guī)劃技術分析

楊 曉

（國網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司信通分公司，陜西 商洛 726000）

0 引 言

在互聯(lián)網(wǎng)大環(huán)境下，寬帶與人們生活息息相關，幾乎無法分離，因此，網(wǎng)絡通信運營商需要不斷改進網(wǎng)絡技術，提升寬帶傳播速度和范圍。EPON作為一種新型技術，能滿足運營商和客戶的需求，已逐漸成為主流市場的選擇。它將配電子站、終端控制設備以及傳輸線路等結(jié)合在一起，實現(xiàn)信息化、自動化的配網(wǎng)運行管理，保證了供電可靠性和信息的安全性[1]。筆者通過與傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術的對比，討論EPON技術的優(yōu)點，探索其發(fā)展前景，在研究其運行原理的同時，提出幾種配網(wǎng)組網(wǎng)方案，并對不合理之處加以注意和改進，為配網(wǎng)通信技術的發(fā)展奠定基礎。

1 EPON及其發(fā)展前景

寬帶業(yè)務的進一步發(fā)展，為運營商寬帶提速創(chuàng)造了需求。EPON是Ethernet Passive Optical Network的縮寫，即太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡，是一種實現(xiàn)光纖到戶的重要技術。它以太網(wǎng)的PON技術為基礎，對點到多點的結(jié)構單纖數(shù)據(jù)采用廣播方式實現(xiàn)雙向的光纖傳輸。EPON技術由IEEE802.3 EFM工作組進行標準化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發(fā)布了EPON標準——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005標準）。該標準將以太網(wǎng)和PON技術結(jié)合，在物理層采用PON技術，在數(shù)據(jù)鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，并利用PON的拓撲結(jié)構實現(xiàn)以太網(wǎng)接入[2]。

2 EPON技術的特點

2.1 成本低，管理方便，擴展性能強

EPON是一種通信技術，主要采用單芯光纖形式完成傳播，整個過程中不需要電源支持，同時它沒有零件，只是一種單純的技術，實施起來也比較容易，因此在建設和投資時能大大節(jié)約成本。此外，經(jīng)過長時間的運行，它基本上不需要維修的，出現(xiàn)故障的幾率很小，管理起來也比較方便。正是由于其成本較低，也不會占用太多的資源，投資回報率非常高，隨著IP用戶的不斷增加，EPON技術成為了未來網(wǎng)絡通信技術的主流，是很多運營商的首選。

2.2 運行速度快，服務范圍大

EPON目前可提供的寬帶網(wǎng)速上下對稱可達1.25 Gb/s，基本可以滿足業(yè)務需求，而隨著技術的發(fā)展和支持力度的加大，以太技術最高可以達到10 Gb/s，同時其服務范圍較廣，傳輸距離可達20 km。這是由于它采用的技術不同于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)，主要運用點到多點原理，利用局端單個的模塊和光纖，最終布滿整個網(wǎng)絡范圍，并不斷擴大網(wǎng)絡范圍，保障偏遠地區(qū)網(wǎng)絡的使用，使村村互通成為可能[3]。

2.3 安全性強，可靠性高

由于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)對數(shù)據(jù)安全性考慮不周全，在技術本身局限性驅(qū)使下，使數(shù)據(jù)處于同一個區(qū)域，信息存在同一個范圍內(nèi)。EPON技術則不同，每一個信號的傳輸都對應相應的分光器和光纖線路，每一個數(shù)據(jù)都對應不同的接受者，信息傳輸安全性能較強。同時，它還具備傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力，并可結(jié)合IEEE802.3以太網(wǎng)格式進行傳輸，輔以電信級的網(wǎng)管系統(tǒng)，足以保證每個數(shù)據(jù)的安全。

3 影響EPON技術發(fā)展的因素

3.1 網(wǎng)絡技術需求

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，已告別通信不發(fā)達的時代，不需要依靠固定電話進行聯(lián)絡，電話線逐漸被光纖代替，移動電話得到普及。隨著電信運營市場的逐漸擴大，運營商為提升自身營業(yè)額和保證自己在市場上的競爭力，需要不斷提升自身網(wǎng)絡建設，擴大IP業(yè)務市場和運營范圍。運營商在擴大運營市場時首先會重點建設網(wǎng)絡，而在城域網(wǎng)接入階段，大部分運營商會選擇運用太網(wǎng)技術，這是因為太網(wǎng)技術具有低成本、高帶寬、擴展性強、與現(xiàn)有以太網(wǎng)兼容以及方便管理等優(yōu)勢，也是當下最能滿足網(wǎng)絡需求的技術。

3.2 IP業(yè)務的增長

當前，IP用戶數(shù)量呈現(xiàn)直線化增長，這其中游戲市場的擴大占據(jù)了重要比例。近年來，網(wǎng)絡游戲數(shù)量不斷增加，需要網(wǎng)絡技術的支持才能保證游戲運行順利進行，得以滿足用戶需求。因此，很多運營商為謀取利益，會把用于計算機局域網(wǎng)的以太網(wǎng)技術一成不變地搬到接入網(wǎng)中，這種做法可以大大提高網(wǎng)絡運行速度，短期時間內(nèi)增加用戶，這樣做雖然提高了游戲用戶的運行質(zhì)量，然而賬戶和賬戶之間的信息卻無法做到隔離，信息之間存在互通性。在同一個局域網(wǎng)下，如果有用戶在使用局域網(wǎng)開展電子商務工作，那么其信息就會面臨泄露風險，隨時會被黑客攻擊，造成數(shù)據(jù)丟失，形成經(jīng)濟損失，造成致命打擊。對于運營商而言也有不利之處，長期下去會使其丟失市場，走向衰微。傳統(tǒng)的用于計算機局域網(wǎng)的以太網(wǎng)技術弊端，會給業(yè)務發(fā)展造成隱患，影響整個市場的健康發(fā)展[4]。

3.3 傳統(tǒng)寬帶接入網(wǎng)技術存在弊端

基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)與傳統(tǒng)技術不同，它借用了以太網(wǎng)的幀結(jié)構和接口，可實現(xiàn)網(wǎng)絡運行，保證信息的安全性和網(wǎng)絡運行速度，實現(xiàn)強大的網(wǎng)管功能，同時還能保證用戶的多種使用模式。在接入寬帶時，以太網(wǎng)提供給用戶的是標準的以太網(wǎng)接口，兼容所有帶標準以太網(wǎng)接口的終端，因而不需要用戶另配任何新的接口卡或協(xié)議軟件。而且基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)無論是網(wǎng)絡設備還是用戶端設備，都比ADSL、Cable Modem等便宜很多，為客戶節(jié)約一定成本，企業(yè)也能節(jié)省一定的人力物力，因而屬于一種十分廉價的寬帶接入技術。這些都是傳統(tǒng)技術做不到的，也是傳統(tǒng)技術無法保證的。此外，基于以太網(wǎng)技術的寬帶接入網(wǎng)可以應用在公網(wǎng)環(huán)境中，為用戶提供穩(wěn)定可靠的寬帶接入服務，這一優(yōu)勢使其更加受到營運商青睞，市場前景廣闊。

4 EPON配電通信網(wǎng)絡規(guī)劃技術方案

4.1 匹配于單電源輻射狀的通信結(jié)構

配電子站在通過遠程終端控制系統(tǒng)輸出后，會將信號傳輸至各個配電變壓器監(jiān)測終端，終端采集和控制變壓器信息，并將信息傳輸出去，饋線終端設備在接受信號后，會對信息進行控制與檢測，最后再傳輸至各個監(jiān)測終端。此種方式叫做單電源輻射狀通信結(jié)構，具體模型如圖1所示?？梢钥闯觯梢杂泻芏鄠€檢測終端，并且終端分布比較分散、不集中，這是這種配電通信方式設計的難點。

圖1 單電源輻射狀的通信模型

針對這種模型可以采用以下幾種模式：

（1）集中分光模式。即在配電站或控制線路的站點設置光線路終端，同時在它周圍的電線桿或配電箱等配電設備內(nèi)設置分光器，并在設備箱內(nèi)設置光網(wǎng)絡單位，這樣就能實現(xiàn)集中分光。此方式缺點在于只適用于用戶比較集中，相互之間距離較短的情況，但其光路設計較為簡單，布置起來比較容易[5-6]。

（2）兩級分光模式。即在需要改進的地區(qū)選取配電設備或在信息采集點集中的地區(qū)分別設置光線路終端，將信號從主干的路線上分開，相當于采用兩條線路分開通信，并且互不干涉，其優(yōu)點在于主干路線的信息較為集中。

（3）串聯(lián)多級分光模式。這種方式與兩級分光模式正好相反，適用于配電設備或信息點比較分散的地方，需在各個地方設置分光裝置，最后像電路串聯(lián)一樣將所有的分光裝置鏈接起來，匯聚到光線路終端，很好地體現(xiàn)出光纖網(wǎng)絡的延展性和擴展性。

4.2 雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)形式的通信結(jié)構

這種模式是從不同的配電子站傳輸出信息，形成不同的線路，每個線路在相近的兩個終端單元放置光線路終端設備，各線路的遠程終端單元最終匯集到一個總的終端單元，且不同的線路采用不同比例設置遠程終端單元，再由遠程終端單元分散到饋線終端設備或者直接傳輸給變電器監(jiān)測設備，同時傳輸給遠程終端單元的信息可以再傳輸給配電變壓器監(jiān)測終端。具體的運行模型如圖2所示。這種模型的遠程終端單元是按照網(wǎng)狀形式設置的，將不同的配電子網(wǎng)站鏈接起來，形成手拉手狀態(tài)，可以連接接入到子網(wǎng)站，實現(xiàn)所有網(wǎng)站手拉手模式。該模式需要較大的投資建設。在配電設備比較密集的地區(qū)，可以采用主干光纖保護模式，需要建設主線路，也是現(xiàn)如今模式下最主要的方式。手拉手全光路保護模式適用于地理位置比較寬廣，信息接受分布點比較分散的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)，其優(yōu)點是支線路出現(xiàn)網(wǎng)絡故障時不會影響整個線路的運輸和運行，其他站點都會運行正常[7]。

4.3 EPON雙T組網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構

雙T組網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構方法和雙電源手拉手環(huán)網(wǎng)形式類似，唯一的不同是要將光線路終端設備放在不同的配電網(wǎng)站上，并采用同比例的分光器，而終端設備輸出的信號線路不變，需在最開始的時候?qū)嵭芯€路分光。

圖2 手拉手環(huán)網(wǎng)模型

5 配電網(wǎng)通信方案分析

5.1 配電網(wǎng)通信方案設計原則

在整個電網(wǎng)系統(tǒng)中，配電網(wǎng)是直接連接客戶終端的最后環(huán)節(jié)，直接保證用戶質(zhì)量，并將接收到的信息傳達給客戶。因而為保證用戶使用質(zhì)量，需要確保最基本的電力網(wǎng)絡通信結(jié)構能在正常的范圍值內(nèi)運行。在無法滿足要求時，應及時進行調(diào)整和加強，在EPON技術的支持下選擇合適的通信方案。

5.2 選擇適合配電網(wǎng)需求的通信方案

在設計配電網(wǎng)總體構架時，為保證通信網(wǎng)絡的順利運行，需要滿足配電網(wǎng)網(wǎng)絡構架和通信模式的基本要求，從而促使配電業(yè)務運行更加的可靠和順利，不給用戶帶來障礙。首先，要清楚電力配電網(wǎng)的構建，現(xiàn)金基本都是采用三級配電網(wǎng)結(jié)構，第一級次是配電主站，二級是配電子站，三級則是配電終端的采集設備[8]。當前已基本實現(xiàn)了一級和二級之間的網(wǎng)絡通信，且這兩個級次的數(shù)量也比較集中，然而由于配電終端的數(shù)量較多，種類也比較復雜，且有些地區(qū)在地理因素影響下分布比較分散，管理存在問題。因此，選擇最適合配電網(wǎng)結(jié)構的通信方式極其重要。

5.3 配電網(wǎng)總體通信方案分析

首先，在主站系統(tǒng)內(nèi)設有多個管理業(yè)務的服務器，實現(xiàn)對所有端口的初始配置，在接下來的二級環(huán)網(wǎng)中需設置不同的OLT設備，完成所有的信息轉(zhuǎn)換。在運行的過程中難免會出現(xiàn)故障，降低故障的收斂時間需要RRPP技術支持。由于配電網(wǎng)的主節(jié)點配置參數(shù)不同，在正常運行時，主端口會定期發(fā)送Hello報文，端口接受到發(fā)送的報文，會馬上閉塞，而RRPP協(xié)議能夠進行一定程度的自愈，在故障發(fā)生的相鄰處便可發(fā)現(xiàn)故障的發(fā)生點，并將信息發(fā)送至主節(jié)點。主節(jié)點在接收到故障信息后，會立即開放相應的其他端口鏈路，并將信息傳達給其他端口，使其改變傳輸方向，從而恢復線路工作。

6 結(jié) 論

當前，互聯(lián)網(wǎng)技術日益成熟，寬帶業(yè)務的需求也在逐漸增加，電信企業(yè)為擴大市場，會挖掘不同的網(wǎng)絡技術以提升市場影響力，游戲用戶的大量增加就是最好的體現(xiàn)。然而，隨著IP用戶的增加，傳統(tǒng)的技術已不能滿足用戶需求，EPON技術應運而生。它可以提升配電性能，保證供電穩(wěn)定性。EPON技術的運行離不開IT技術的支持，企業(yè)應注重人才培養(yǎng)，積極學習先進的技術，提升員工創(chuàng)新能力。