“手拉手”EPON讓配電數(shù)據(jù)安全傳輸

傅浩峰++陳思超

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的大力推廣，國家電網(wǎng)明確了 “以堅強網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息平臺為支撐，實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流高度融合統(tǒng)一”的建設(shè)思路。但是，作為電力輸送的最后一個環(huán)節(jié)——配電，長期以來主要依賴于人工現(xiàn)場操作、現(xiàn)場干預、現(xiàn)場讀取表計等方式實現(xiàn)。雖然有部分地區(qū)采用GPRS等手段對遙測、遙信數(shù)據(jù)進行了收集，但采用該種方式需要借助其他運營商網(wǎng)絡(luò)，在使用上受到一定的限制，導致帶來一定的信息安全風險。

伴隨著光纖和終端設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備成本大幅降低。在這一背景下，配網(wǎng)自動化EPON應用快速推進，加上具有電力特色的“手拉手”冗余型EPON網(wǎng)絡(luò)的組建，使得提供高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸通道成為可能。

EPON、RRPP技術(shù)是什么

EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是目前較新的一種光纖接入網(wǎng)技術(shù)。它采用點到多點、無源傳輸、波分復用、沖突避免等技術(shù)，可以實現(xiàn)單條光纜兩個方向上1Gbps的傳輸速率（目前主流設(shè)備），具有節(jié)約光纖資源、設(shè)備成本較低、協(xié)議透明且通用性強、部署簡單等諸多優(yōu)點。

RRPP（快速環(huán)網(wǎng)保護協(xié)議）是一種應用于以太網(wǎng)環(huán)的鏈路層協(xié)議，它在以太網(wǎng)環(huán)正常時能夠防止數(shù)據(jù)環(huán)路引起的廣播風暴產(chǎn)生；而當以太網(wǎng)環(huán)上一條鏈路（例如光纜）斷開時，它能迅速啟用備份鏈路以保證環(huán)網(wǎng)的最大連通性。利用該協(xié)議可實現(xiàn)毫秒級切換，傳輸側(cè)不會感知到切換發(fā)生并且RRPP可對各站點上下行帶寬進行QOS控制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓叫院瓦B通性。

EPON網(wǎng)絡(luò)接入層部署方式

星型部署模式：EPON在運營商中，主要部署的方式采用“星型部署，單點連接”。采用該種部署方式，成本低，架構(gòu)簡單。但是會存在單點故障的情況，OLT、ODN設(shè)備若發(fā)生故障會導致該區(qū)片的ONU全部無法正常連接網(wǎng)絡(luò)。

手拉手部署模式：電力企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)有連接高可靠性的要求，而電力光纜敷設(shè)與電纜敷設(shè)有同路徑的特點。在電力EPON接入層部署中，會采用獨具特色的“手拉手”環(huán)形連接。在兩側(cè)變電站中各布置OLT設(shè)備，并沿配網(wǎng)電纜路徑，同路徑敷設(shè)兩路普通光纜至對側(cè)變電站。采用“手拉手”部署模式后，可以實現(xiàn)OLT、主干光纜、EPON端口、分光器、分支光纜全網(wǎng)的榮譽保護，任何一個光端口、分光器、任何一條鏈路出現(xiàn)故障都不影響ONU的正常數(shù)據(jù)傳輸，且在手拉手保護方式下，切換時間小于50ms。在終端信息層采用的ONU可以提供FE、RS232等接口與RTU、FTU、TTU、DTU等遙測、遙信數(shù)據(jù)采集設(shè)備互聯(lián)。

基于RRPP的EPON網(wǎng)絡(luò)匯聚層部署

目前在網(wǎng)絡(luò)匯聚層，即OLT設(shè)備部署方面，存在著多種部署模式。

例如最常規(guī)的：SDH通道+中心機房匯聚設(shè)備部署方式，采用該種方式部署，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單，配置容易，且對運維人員的要求比較低。但是該種部署方式需要變電站點的SDH傳輸設(shè)備配備以太網(wǎng)盤，且當SDH環(huán)中的站點都需要安裝OLT設(shè)備時，會對SDH傳輸環(huán)自身帶寬帶來不小的壓力。并且SDH以太網(wǎng)盤需要具有傳輸TRUNK幀的功能，才能實現(xiàn)管理和業(yè)務(wù)隔離運行的方式。

這種方式部署，若中心機房匯聚設(shè)備發(fā)生單點故障，會導致所連接的EPON站點全部離線。在數(shù)通技術(shù)發(fā)展的同時，雖然SDH通道+中心機房匯聚設(shè)備單點故障的風險可利用不通的冗余部署的方式解決，例如在中心匯聚設(shè)備采用IRF彈性堆疊、VRRP虛擬網(wǎng)關(guān)、Smart-Link多重連接等方式來保障匯聚層面的冗余運行，但是依然無法擺脫SDH本身帶寬的限制。

而RRPP技術(shù)的優(yōu)點在于：可接入結(jié)點數(shù)量的多、切換速度快（毫秒級）、環(huán)路部署成本低（適合電力光纜電纜同路徑鋪設(shè)的特點）、帶寬利用率高等。在部署RRPP網(wǎng)絡(luò)時，為了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為清晰、便于運維，可將RRPP環(huán)中主節(jié)點放置于主機房，其他子節(jié)點放置在各變電站。并且多個環(huán)可直接在主機房內(nèi)相切，拓撲更簡單。

如圖2采用RRPP環(huán)與EPON結(jié)合部署模式后，接入層依然采用“手拉手”環(huán)的形式。只是在匯聚層面，不再采用SDH傳輸、核心部署匯聚交換機的形式，而是采用RRPP環(huán)傳輸，將多個VLAN數(shù)據(jù)放置于RRPP環(huán)中傳輸，在主機房通過ACCESS口，將采集數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等分開，并分別送達不同的業(yè)務(wù)交換機。

在該種部署模式下，如果RRPP環(huán)環(huán)網(wǎng)帶寬為1Gbps，則3個變電站的OLT可共享這1Gbps的帶寬，為爆發(fā)數(shù)據(jù)流提供更高的帶寬支持。且環(huán)1與環(huán)2之間的帶寬占用互不影響。在日常使用過程中，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，在OLT上行端口，一般會配置QOS以控制數(shù)據(jù)出入的速率，以保證大量數(shù)據(jù)同時傳輸時的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。

采用RRPP與EPON手拉手相結(jié)合的部署方式，可在接入層和匯聚層這兩個層面保證網(wǎng)架的冗余性和設(shè)備的備份部署。在設(shè)備投入及光纜資源投入不高的情況下，為配網(wǎng)自動化業(yè)務(wù)提供高可靠性的傳輸通道。

（作者單位：國網(wǎng)浙江杭州市蕭山區(qū)供電公司）