中心城区光纤入户方案探讨

白玉东

（徐州供电公司，江苏 徐州 221005）

配电网是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节，智能配电网是属于智能电网发展规划中的一部分。“智能电网”（SmartGrid），最早出自美国“未来能源联盟智能电网工作组”在2003年6月份发表的报告。报告将智能电网定义为“集成了传统的现代电力工程技术、高级传感和监视技术、信息与通信技术的输配电系统，具有更加完善的性能并且能够为用户提供一系列增值服务”。在此之后，陆续有一些文章[1—4]、研究报告[5]提出智能电网的定义。

随着现代电力技术的发展，智能电网成为未来电网的发展趋势，其中智能配电网是智能电网的一个非常重要的组成部分，是发展低碳经济的一个重要途径，而配电网的通信网络的建设是配电网实现智能化的物质基础。智能配电网[6]所需实现的配电自动化、安全可靠高质量的供电、分布式电源的接入、支持与用户互动、配电网及其设备的可视化管理、配电和用电管理的信息化等功能，都离不开通信网络，通信网络就是配电网的“神经系统”，担负着配电网的“感知”、“调整”、“控制”、“保护”任务。所以要实现电网智能化，通信网络建设即光纤入户是基础，而中心城区是现代城市发展到一定程度的产物，具有配电网坚强、电缆化率高、自动化程度高等特点，具有建设智能配电网的物质基础。本文以中心城区用户侧通信光纤入户实施方案为切入点，给出了典型供电区中商贸区、住宅区以及工业区的光纤入户建设改造方案，解决了中低压配电网络的数据传输、存储问题，为建设灵活可靠、全面自愈的智能配电网络提供数据支持。

1 智能配电网简介

智能配电网是智能电网发展规划中的一部分，又由于其直接与用户相连并向用户分配电能，因此智能化配电网必须支持各种分布式发电与储能设备的即插即用，支持与用户之间的互动智能。与传统配电网相比，智能配电网具有实时、在线连续的运行评价和预测分析能力，以及自我预防、自我诊断、自我恢复的能力，减少扰动对电网的影响和停电对用户的影响。通过配电网及其设备，智能配电网可以进行可视化管理，实现各级电网数据实时共享。

2 智能配电网模式下的FTTx组网方案探讨

在光纤接入网建设和改造中需要针对不同的用户群体采用不同的FTTx组网方案[7—8]，以便最大程度地降低光纤接入网的建设成本。光纤到户显然是接入网发展的最终目标，但是基于成本和需求的考虑，在一段时间内将还是呈现光纤到路边、光纤到楼和光纤到户等多种接入方式并存的情况。

2.1 EPON接入+FTTH（光纤到户）组网方案

该方案采用EPON[9]进行接入，EPON的OLT设备放置于10 kV配电站（K型站、P型站、W型站），ODN主要采用树形结构，以一级分光方式为主，一级分光点置于小区的主配电房中，也可以采用二级分光方式，需要根据用户分布密度、应用环境等进行考虑。这种组网方式一般采用从局端OLT引出光缆到目标小区，在小区内的一个相对中心的位置布放分光器，然后通过小芯数管道光缆或者新型的小芯直埋光缆连至用户家中的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)。ONU设备安装在用户家中，光纤直接进入用户家庭，ONU设备独享，为用户提供语音、视频和数据业务，一个PON口可以接入32个用户，其组网结构图如图1所示。

图1 EPON接入+FTTH组网方案

该方案能够一步到位真正实现光纤到户，但是初期建设成本较高，适用于新建小区的新建工程以及用户业务要求标准较高、通信业务需求量大的用户群的改造工程，如：高档住宅小区、别墅区、工贸商住区的改造工程。

2.2 EPON接入+FTTB/FTTF（光纤到楼/楼层）组网方案

EPON接入+FTTB组网结构图如图2所示。

FTTF和FTTB的区别是前者在一栋大楼内分层布置多台ONU设备，后者整栋大楼中布置一台ONU设备。EPON的OLT设备放置于10 kV开关站，小区配电房为一级分光点。采用MDU型ONU安装在楼道，光纤到大楼或楼层，最后的100m用五类线或双绞线，ONU共享，一个PON口可覆盖128至196户。

图2 EPON接入+FTTB组网方案

FTTB宽带接入是采用单模光纤高速网络实现千兆到社区、局域网百兆到楼宇、10M到用户。由于FTTB完全仿佛是互联网里面的一个局域网，所以使用FTTB不需要拨号，并且FTTB专线接入互联网，用户只要开机即可接入。FTTB接入ISP（互联网服务提供商），当然也不会像普通拨号上网那样遇忙，FTTB上网只有快或慢的区别，不会产生接入遇忙的情况，并且因为通过FTTB上网并没有经过电话交换网接入互联网，只占用宽带网络资源，用FTTB浏览互联网时，不产生电话费。

FTTB对硬件要求和普通局域网的要求一样（计算机和10M以太网卡），所以对用户来说硬件投资非常少。FTTB高速专线上网用户不但可享用互联网所有业务，通过互联网查询信息、寻求帮助、邮件通信、电子商务、股票证券操作，而且还可享用ISP另外提供的诸多宽带增值业务、远程教育、远程医疗、交互视频（VOD、NVOD）、交互游戏、广播视频等，并且FTTB和HFC（混合光纤同轴电缆网）相比可以充分保证每个用户的带宽，因为每个用户最终的10M带宽是独享的。

该方案适用于改造工程，采取“光进铜退”的策略逐步用光纤取代铜缆通信网，可以充分利用现有的铜缆资源，做到物尽其用，减少初期的投资成本。因为是采用一级分光方式，可以平滑地进行“楼到户”的光纤改造，最终实现FTTH。该方案适用于中低端用户住宅小区的改造。

3 基于FTTx组网模式的中心城区光纤入户建设方案

3.1 商贸区的光纤入户建设和改造方案

中心商贸区是各类商业、金融、办公、娱乐、宾馆等机构高度集聚之地，而且这些地区发展成熟，除了部分老建筑存在拆迁的可能，大部分建筑的生命周期长，而且地区格局变动不会大，改造方案中需要考虑未来变动的因素比较小，是通过在电缆通道中单独敷设光纤实现光纤到户改造的首选地区。考虑到用户需求和支付能力等因素，新建工程和改造工程均采用FTTB方案较为合适。

由于中心商贸区用地稀缺、地价昂贵，使得中心商贸区建筑向高层发展，楼宇总用户向大客户群发展。对于大客户的接入，往往需要一台或数台OLT进行用户的接入和汇聚，所以应选择FTTB模式。OLT可以放置于与楼宇配电间，而ONU则采用MTU（多商户单元）型ONU，可以具备宽带接入终端功能，如图3所示。

图3 大型客户（楼栋集中）FTTB接入方案

对于楼栋分散的大客户，可采用如图4所示的方案。

图4 大型客户（楼栋分散）FTTB接入方案

3.2 住宅区的光纤入户建设和改造方案

随着无源光网络技术的发展和设备以及建设成本的下降，“四网合一”的光纤入户成为国家未来的发展战略，同时由于新建小区可以从规划、设计、施工一步到位地利用OPLC实现光纤到户，避免重复的通道建设和改造，所以对于新建小区而言，采用“四网合一”的FTTH方案是必然的选择。而对于旧的小区改造方案，在FTTx光接入网发展的初级阶段，用户数量和业务量均较小，为了节省建设成本，避免一次性投资过大，可以采用FTTB、FTTH混合运用模式，分阶段性实施。充分发挥接入网主干段的富余光缆资源，采用FTTC/FTTB实现光纤到小区机房或光纤到居民住宅的路边，根据用户分布情况布置一个或多个ONU。在根据用户接入资源状况选择xDSL或LAN实现用户接入。对于光纤入户FTTH，需要根据实际需求敷设入户光缆。所以根据不同用户的需求和消费水平，总体而言，对于业务需求较高、消费能力较强的高档小区（分为别墅小区、高层住宅小区和多层住宅小区）均采用FTTH改造方案，而对于业务需求和消费能力相对低一些的中低档小区（分为高层住宅小区和多层住宅小区），宜采用FTTB改造方案。

3.3 工业区的光纤入户建设和改造方案

一般中心城区规划主要以住宅区、商贸区为主，工业区将会逐渐减少，现有的工业区属于城市工业区。园区内的用户一般均为企业用户，用户对网络的带宽等需求比较高，一般每个用户都会需要一个大容量的端口来建立企业内部的局域网，同时由于单个企业用户的厂区面积都会比较大，所以整个工业区的用户比较分散，用户密度比较小，所以工业区的光纤入户改造宜采用FTTB方案。同时企业用户的用电量都比较大，园区的配电开关站分布较广，用户有专门的配电房，通过用户专变进行供电，而且单个用户都建有通信网络机房，所以对于工业区的光纤到户改造工程，ONU设备可以放置于用户机房，而OLT设备则放置于给相应供电块供电的配电开关站中，光纤网络分布可以根据开关站出线通道进行分布，因为用户密度较低，需要根据用户的地理排列方式选择合适的分光比，可以采用不等功率的二级分光模式，如图5所示。同时有的企业用户的厂区建有员工宿舍，需要在改造过程中预留一定数量的用户接入点。由于用户对网络的可靠性要求较高，主干网需要考虑采用双路保护。

4 结束语

结合智能配电网概念，本文论证了中心城区建设智能配电网的可行性，并以中心城区用户侧通信光纤入户实施方案为切入点，提出了光纤到楼和光纤到户的组网接入方案，并进一步结合中心城区的特点，给出了典型供电区中商贸区、住宅区以及工业区的光纤入户建设改造方案，解决了中低压配电网络的数据传输、存储问题，为建设灵活可靠、全面自愈的智能配电网络提供数据支持，具有一定的技术指导价值。

图5 工业区的FTTB改造方案

[1] 余贻鑫,栾文鹏.智能电网评述[J].中国电机工程学报,2009,29(34)：1-8.

[2] 帅军庆.加快建设中国式智能电网[J].上海电力,2009(4)：341-344.

[3] 齐佳鑫.智能电网的研究与应用[J].电气开关,2011(3)：63-66.

[4] 张建平,胡建绩.面向智能电网的多适应性规划体系设计[J].电力系统自动化,2011,35(10)：1-7.

[5]2009特高压输电技术国际会议报告[R].2009.

[6] 刘东.智能配电网的特征及实施基础分析[J].电力科学与技术学报,2011,26(1)：82-85.

[7] 张鲲,王福林.FTTx的技术发展和实际应用综述[J].电信网技术,2010(9)：28-33.

[8] 周杰.XPON技术服务于FTTx的大发展[J].电信快报,2010(4)：9-11.

[9] 姚吉.EPON网络接入技术的组网研究[J].现代营销,2011(5)：174.