芻議基于EPON的電力配電通信網(wǎng)技術(shù)

張振杰

摘要：配電通信網(wǎng)是智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)的信息基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集的主要手段，為智能配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)做好奠基。文章結(jié)合配電網(wǎng)絡(luò)的需求以及實(shí)際情況，進(jìn)行分析，論證常用的組網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合理的配電通信網(wǎng)建設(shè)方案，分析當(dāng)前典型“手拉手”保護(hù)式配電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：EPON;配電通信網(wǎng)

引言

在供電能力和供電效率以及配電準(zhǔn)確度上都有更高的要求。只有整個(gè)智能電網(wǎng)的建成和使用才能滿足電力用戶對電力系統(tǒng)的要求。智能配電通信網(wǎng)作為配電環(huán)節(jié)的一個(gè)信息基礎(chǔ)和組成部分，是整個(gè)智能電網(wǎng)里不可或缺的一部分。為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化提高供電可靠性，擴(kuò)大供電能力，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，配電通信網(wǎng)在智能電網(wǎng)中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用，也是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的主要基礎(chǔ)之一。配電通信接入網(wǎng)是屬于配電通信網(wǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)電力系統(tǒng)的信息來源采集手段，是智能配電網(wǎng)的技術(shù)支撐平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)配電智能化提供了技術(shù)保障。

1 常見通信組網(wǎng)技術(shù)的介紹在電力配電通信網(wǎng)中，配電通信系統(tǒng)涉及到對每家每戶用電情況的數(shù)據(jù)采集，區(qū)域配電情況的掌控，故障定位和故障修護(hù)等問題，因此，其業(yè)務(wù)量比較大，對應(yīng)的帶寬需求，傳輸速率都隨著用戶需求的增多而需要進(jìn)一步拓寬，提升。基于以上的兩個(gè)特點(diǎn)，對以下幾種組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行對比，選擇最優(yōu)的電力配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)。

1.1 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（ EPON）

EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）是點(diǎn)對多點(diǎn)，無源光纖傳輸?shù)囊环N光纖接入技術(shù)。是將以太網(wǎng)技術(shù)和高速光傳輸技術(shù)結(jié)合起來的一種高速組網(wǎng)技術(shù)。EPON是利用無源光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入，基于高速以太網(wǎng)平臺(tái)和 TDM 時(shí)分MAC 媒體訪問控制方式、提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)。在物理層采用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（PON），單纖波分復(fù)用實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸，最大傳輸距離為20km，最多鏈路節(jié)點(diǎn)數(shù)不超過8個(gè)，在鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議。EPON組網(wǎng)是PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)結(jié)合體，具有成本低、帶寬寬、擴(kuò)展性好，組網(wǎng)靈活、運(yùn)行維護(hù)簡單，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但傳輸距離比較短的特點(diǎn)。

1.2 千兆無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）

GPON技術(shù)是最新一代寬帶無源光綜合接入標(biāo)準(zhǔn)，以高達(dá)2.5Gbps 的速率，提供足夠大的帶寬滿足日益增長的帶寬需求。與EPON和 APON相比較，GPON技術(shù)的帶寬最高，全業(yè)務(wù)接入能夠提供 QoS 保證、封裝簡單、支持 TDM業(yè)務(wù)、OAM能力強(qiáng)的特點(diǎn)，而且其上下鏈路上的非對稱特性比其他對稱性組網(wǎng)方式更能適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)市場。但GPON系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜度高、技術(shù)還不夠成熟，在市場應(yīng)用上還比較少。

1.3無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前，無線網(wǎng)絡(luò)具有技術(shù)成熟，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，使用客戶多的特點(diǎn)。在公用無線通信網(wǎng)絡(luò)下，針對現(xiàn)有的資源有網(wǎng)絡(luò)成本低的特點(diǎn)，但是就其可靠性和實(shí)時(shí)性而言，無線公網(wǎng)顯然不能滿足電力配電通信系統(tǒng)的需求。在無線專網(wǎng)方面，TDLTE技術(shù)為電力行業(yè)預(yù)留 230MHz的專用段。TD-LTE技術(shù)具有傳輸速率高、覆蓋廣、實(shí)時(shí)性和頻譜適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于無線專網(wǎng)采用的是蜂窩式，其組網(wǎng)能力得到大幅提升，傳輸時(shí)延和效率相比無線公網(wǎng)也有倒得明顯改善，還具有覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，但無線專網(wǎng)方面，成本相對高使其應(yīng)用得不到推廣的主要原因。分析上述的幾種組網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)，在可靠性和安全性上電力線載波和無線網(wǎng)絡(luò)不適合作為電力配電通信接入網(wǎng)的選擇，從技術(shù)成熟度上比較GPON技術(shù)還有待穩(wěn)定成熟，從配電通信網(wǎng)的組網(wǎng)成本上看 SDH 技術(shù)也不是很好的選擇。綜合以上分析可以得出，EPON技術(shù)不管從可靠性、安全性、誤碼率、傳輸時(shí)延、組網(wǎng)成本和技術(shù)成熟度上都是電力配電通信接入網(wǎng)的最優(yōu)方案。

2“手拉手”電力配電通信接入網(wǎng)

2.1 EPON概述

EPON 是基于以太網(wǎng)的無源光纖網(wǎng)絡(luò)，不需要復(fù)雜的協(xié)議設(shè)計(jì)，而是應(yīng)用技術(shù)成熟的以太網(wǎng)協(xié)議，通過光纖網(wǎng)絡(luò)中的光信號直接將信息傳送到終端。EPON 采用1000BASE 的以太網(wǎng)技術(shù)，采用TDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在各自的時(shí)隙內(nèi)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)包，避免碰撞的發(fā)生，不需要使用碼分復(fù)用（CDM）技術(shù)，節(jié)約帶寬，提高資源利用率。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖峡梢圆捎眯切?、鏈型、樹型、混合型等結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潇`活，最大能夠提供10Gbit/s 對稱的以太網(wǎng)速率，支持 20km 的最大傳輸距離。EPON系統(tǒng)在應(yīng)用上能夠兼容現(xiàn)有的以太網(wǎng)，以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)為其底層網(wǎng)絡(luò)。日常應(yīng)用中采用1：N 的點(diǎn)對多點(diǎn)構(gòu)架，最大能支持1：64的分路，即最多可以有64個(gè)光終端節(jié)點(diǎn)接入。

2.2 EPON配電通信接入網(wǎng)中的“手拉手”保護(hù)組網(wǎng)方式對整個(gè)配電通信網(wǎng)分為骨干層和接入層，配電主站與配電子站之間的通信信道為骨干通信網(wǎng)絡(luò)，目前骨干網(wǎng)的組網(wǎng)方式主要采用SDH技術(shù)。在變電站至各終端站點(diǎn)的通信接入成為接入網(wǎng)。在接入網(wǎng)應(yīng)用上，目前有工業(yè)以太網(wǎng)、EPON、SDH、電力線載波通信等技術(shù)。本文主要分析EPON技術(shù)在配電通信接入網(wǎng)中應(yīng)用。為了保證配電通信網(wǎng)與電網(wǎng)故障的關(guān)聯(lián)性減少到最低，提高配電通信網(wǎng)在大多數(shù)故障的情況下系統(tǒng)存活率，我們經(jīng)綜合比選后，采用“手拉手”保護(hù)的方式建設(shè)EPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 EPON配電通信接入網(wǎng)的“手拉手”的名稱是由于電力配電通信網(wǎng)的光纖結(jié)構(gòu)和手手相握相像，在原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變的情況下實(shí)現(xiàn)全光纖鏈路的保護(hù)，是當(dāng)前電力智能配電通信系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在電力配電通信接入網(wǎng)中，基于EPON技術(shù)采用的保護(hù)組網(wǎng)方式還有全鏈路保護(hù)雙電源雙T網(wǎng)、單電源冗余保護(hù)樹型網(wǎng)、環(huán)形保護(hù)網(wǎng)。各種組網(wǎng)方式在可用度、性價(jià)比方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。在配電網(wǎng)建設(shè)中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)配電通信網(wǎng)接入層的EPON技術(shù)組網(wǎng)工程已有投入使用。采用EPON技術(shù)組建的“手拉手”保護(hù)網(wǎng)具有帶寬高、可靠性高、易于部署、易于維護(hù)的特點(diǎn)。不僅滿足電力配電通信網(wǎng)可靠性、安全性能和帶寬需求的要求，還具有技術(shù)成熟度高、部署維護(hù)容易，容錯(cuò)性好的優(yōu)勢?！笆掷帧北Ｗo(hù)組網(wǎng)方式，在整個(gè)鏈路上實(shí)現(xiàn)主備兩條通路，對OLT環(huán)路、ONU設(shè)備以及PON口的進(jìn)行保護(hù)，對智能配電通信網(wǎng)中的通道進(jìn)行保護(hù)，節(jié)約資源，提高可靠性、迅速倒換縮短時(shí)間。EPON技術(shù)是在當(dāng)前成熟的以太網(wǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)PON技術(shù)，其安全、可靠、高帶寬、技術(shù)成熟等優(yōu)勢為整個(gè)電網(wǎng)供電提供了堅(jiān)實(shí)的通信保障。

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