以太网无源光网络技术在智能配用电通信网中的应用

郝晓伟，郭丽

（1.国网山西省电力公司信息通信公司，山西太原030001；2.国网山西省电力公司，山西太原030001）

以太网无源光网络技术在智能配用电通信网中的应用

郝晓伟1，郭丽2

（1.国网山西省电力公司信息通信公司，山西太原030001；2.国网山西省电力公司，山西太原030001）

简述了智能电网的概念，说明了配用电通信网在智能配用电系统中的作用。通过对3种无源光网络技术的比较，阐述了以太网无源光网络技术的优势，以及应用该技术实现智能配用电通信网的具体方案，并对实际建设中可能存在的问题进行了探讨。

以太网无源光网络；智能配用电；通信网

0 引言

智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。在智能电网构架中，智能配用电系统是非常重要的一个环节，应用何种技术来实现智能配用电系统中的通信网络是研究重点。

1 智能配用电系统的特征

配用电系统主要任务是把从电源或输电网获得的电能直接分配给不同电压等级的用户，是用户直接感受供电服务质量的主要环节。如何提升配用电系统综合服务质量，建设经济、高效、实用的智能配电网已成为电力公司的重要发展方向。

配用电通信网作为配用电系统各类信息传输的载体，支撑配电自动化、电能质量监测、分布式电源、用电信息采集及电动汽车充换电等业务接入，是实现智能配用电系统的基础。配用电通信网是指覆盖110 kV及以下变电站、10 kV开关站、配电室、环网单元、柱上开关、配电变压器、分布式能源站点、电动汽车充电站和10 kV（或20 kV/6 kV）配电线路等，由终端业务节点接口到骨干网下联接口之间一系列传送实体（如线路设施和通信设备等）组成，实现配电终端与系统间的信息交互，具有多业务承载、信息传送、网管等功能。

传统的GPRS或“CDMA1×”方式、有源光网络、无源光网络无疑都可以实现，但是传统的GPRS或“CDMA1×”方式带宽小、网络不稳定，难以实现智能配用电系统对实时、高可靠性的要求。有源光网络AON（Active Optical Network）当网络需要增加支路时，AON系统必须在支路节点增加光接口板以实现光方向的增加，从而使网络成本激增。相较于前两种技术，无源光网络PON技术具有接入能力强、高可靠性、组网灵活的特点，在实现双向通信网络上具有很大的优势[1]。

2 PON技术概述

无源光网络PON（Passive OpticalNetwork）主要由OLT光线路终端、ONU光网络单元、ODN分光器三部分构成[2]。

PON技术主要包括APON、EPON、GPON三种技术。

APON是ATM PON的简称。利用ATM的集中和统计复用特性，提供从窄带到宽带等各种业务，不仅支持可变速率业务，也支持时延要求较小的业务，具有支持多业务多比特率的能力。对称速率为155.52Mb/s，非对称速率为下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s，传输距离最大20 km，支持的光分路比在32～64之间。APON技术存在利用ATM信元造成的传输效率较低、带宽受限、系统相对复杂、价格较贵、需要进行协议之间的转换等缺点。

以太网无源光网络EPON（Ethernet Passive OpticalNetwork）是一种新型的无源光纤接入网技术，采用点到多点结构进行组网。EPON系统在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，EPON系统融合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、灵活快速的服务重组、与现有以太网的兼容性等。目前，EPON技术已非常成熟，能够满足绝大多数的应用需求，现主要应用于电力公司用电信息采集系统和配电自动化业务系统，EPON系统传输速率、可靠性均能很好地满足配用电业务要求，在已开展的配用电试点工程中取得较好的应用效果。

相比于EPON技术，GPON（Gigabit-capable PassiveOpticalNetwork）具有高带宽、全业务接入、封装简单、OAM能力强等特点，而且其非对称特性更能适应宽带数据业务市场。但GPON系统技术复杂度、组网成本均高于EPON，在我国电力系统内应用很少，在配电环境中其适用性还有待验证。

3 智能配用电通信网络的解决方案

综上所述，APON、EPON和GPON各有其优、缺点。但是对于智能配用电通信网而言，EPON技术无疑是相对比较成熟可靠的。解决方案如图1所示。

图1 智能配用电通信网

若干OLT节点以光纤相连构成核心主干环网，采用环状结构极大提高了核心网络的可靠性，当环上某一条链路断开时，能迅速启用备份链路以恢复环网上各个节点之间的通信通路，保证业务不间断。

接入层网络结构与核心层网络采用的以太网方式相同，只是终端设备的接口不一样，若干个开关站分布在变电站附近，主要负责生产管理数据和监控数据的接入，各开关站根据实际地理位置及光源的衰减情况，配置相应的分光器，每个开关站配置1台ONU设备，2个千兆EPON光口上行，4个FE接口下行，满足开关站最多3个终端接入的实际需求。

为了使分站到开关站之间的通信更加稳定，采用手拉手主备模式，配置2个激光收发单元LU和RU，通过网络中不同的光纤路由，分别构成系统的2个通信方向，一个为工作方向，另一个为保护方向。组成这样的网络后，可靠性大大提高，不仅能抵抗单节点失效和多节点失效，还能抵抗光纤断路。

4 实例应用

山西省电力公司在2010年启动EPON工程，考虑首先应用于用电采集系统，其设计方案如下。

山西省县级城市以上用电用户用电信息采用PLC通信模式接入无源光网络通信系统，光缆利用城市10 kV线路建设，ONU单元放置在台表侧，采取分光器节约纤芯资源接入相邻变电站OLT设备，各地区调度中心到各变电站已经具备了SDH光传输网和综合数据网的条件。本方案采用双OLT双PON端口，主备或分担模式建设EPON网，并采用100M/VPN网络方式接入变电站综合数据网路由器，在综合数据网中采用专用VPN方式，高可靠性隔离防护方式运行，以保证营销采集信息的交互性、时效性、安全性，结合山西省电力综合数据网现有运行模式实现省—地、地—县、县—开闭站（营业所）的一体化管理方式。

在省中心设置EPON管理中心和数据库，在各地市分公司设置二级管理中心和本市备份数据库，用于省市两级管理中心对辖区范围内的EPON设备系统进行监控和管理。考虑到该光通信平台将承载的配网自动化、用电信息采集等不同种类业务系统，因此应具备将所承载业务系统划分在不同逻辑环境的设备技术系统。

在具体实施过程中需考虑以下问题。

a）根据配电网网架结构的实际情况，EPON通信网可以采用单辐射、手拉手、环形、星型等网络接线方式；ONU终端设备全部选用双PON口设备，为全网最终形成手拉手及多联络自愈保护环结构预留空间。

b）具备有效的安全隔离措施：如端口隔离与限速，MAC绑定，终端绑定，OLT集成安全部署等。

c）统一网络管理功能。包括用户、业务和资源的统一管理，实现EPON网络的拓扑管理、性能监控、告警管理和故障检测等强大功能。

d）分光器的具体串接方式应根据现场实际光缆情况来设计，不能统一按照一个标准来盲目的施工。如原先可能设计为串接12个1∶2分光器，但根据光缆情况，只能串接8个，或者需要改为1∶3的分光器。

e）工程实施中光缆的架设问题。一是利用原有管道敷设光缆难度大，存在管道空间已满等问题。二是主干线杆塔到台变的最后几十米采用何种方式敷设光缆，如采用三通接头盒可能造成盘留光缆过多，影响市容市貌等问题。应根据实际情况选择光缆架设方式，实在无法进行光缆敷设的区域，可考虑结合无线方式组网。

f）业务流量的估算问题。对于配用电通信网今后所承载的所有业务应进行流量估算，保证EPON设备的容量配置满足业务需求，可扩展对未来智能用电服务业务的开展，如智能小区等。必要时还要考虑地区骨干通信网的升级扩容。

5 结束语

通过EPON技术实现智能配用电通信网，把开关站的各类防盗、监控、监测等信息通过光纤传回中心站，从而提高了这些信息的安全性和稳定性，同时彻底解决了传统方式中有源光Modem易受断电的影响，以及开关站同时存在光纤和GPRS的设备重复投资的问题，从而实现较好的社会效益和经济效益。

［1］王成山，王守相，郭力.我国智能配电技术展望［J］.南方电网技术，2010，4（1）：18-22.

［2］于晓东，于昉.无源光网络技术在配用电通信网中的应用［J］.电力系统通信，2010（5）：28-29.

The Schemes of Applying EPON Technology to Smart Power Distribution Communication Network

HAO Xiao-wei1，GUO Li2
（1.State Grid Shanxi Electric Power Corporation Information Comm unication Center，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

The conceptof smartgrid is elaborated and the role of distribution communication network in smart power distribution system is introduced.Through comparing three PON technologies，the advantagesofEPON technology are highlighted，and the scheme of applying EPON technology to realize smartpower distribution communication network is elaborated.Finally，the issues thatmay exist in the construction areexplored.

EPON；smartdistribution；communication network

TN915

B

1671-0320（2014）04-0050-03

2014-05-06，

2014-06-15

郝晓伟（1982-），男，山西运城人，2004年毕业于华北电力大学电子信息工程专业，工程师，从事电力通信传输运行、维护工作；

郭丽（1978-），女，山西运城人，2007年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电网运行、变电设计、同业对标等工作。