配网自动化通信系统设计环节EPON技术的实际应用

吴恒嵩

(国网福建连江县供电有限公司,福建 福州 350500)

配网自动化通信系统设计环节EPON技术的实际应用

吴恒嵩

(国网福建连江县供电有限公司,福建 福州 350500)

经济的不断发展,极大地促进了我国电力行业的发展,相应的对电力系统的要求也越来越高,而与民众最为密切相关的就是供电的稳定性和可靠性,这就要求配电网必须实现自动化.而配电网的通信网络系统是实现配电自动化的一个非常重要的环节,也是国家智能电网建设的重要技术支撑平台.通过对EPON技术的分析及其在配网自动化系统中的应用,提出了配网通信系统建设的原则、方案及建设中需要注意的方面.

EPON技术;配网自动化;智能电网;通信系统

要实现整个配电网系统控制命令的稳定、高速、有效传输,就需要非常可靠的通信系统作为其技术支撑.EPON通信系统由于其自身的灵活性和拓展性都非常好,符合配电通信网络的要求,同时其所具有的远距离传输、损耗较小的优点又契合了智能电网低碳环保、高效经济的要求,所以EPON通信技术将会在配网自动化中扮演着越来越重要的角色.

1 EPON通信网络的优势

在通信技术日益发展的今天,EPON技术已经逐渐被应用到安防、监控等各个领域.它是一种无源光纤传输方式的带宽接入技术.EPON通信具有以下几点优势:①可靠性高.EPON技术是使用寿命长,是一种无源设备,与一般的设备不一样的是,它避免了因为停电、雷击或者过流过压而损坏的各种问题,相比其他设备可靠性更高且维护成本也不高.②成本低.EPON技术采用单芯光纤传输,相比于普通光纤可以节省将近一半的光纤.除此之外,EPON在传输中不需要任何外接电源,铺设简单,可以节约铺设成本.③高带宽.承载能力强,可以轻松地满足高强度的业务承载要求,而且每个ONU带宽能够在2M至1 Gmps间进行动态调整.④性价比高.EPON速率非常大,最大的速率可以达到10 Gb/s,传输路程最大可以达到20 km,适合覆盖中等规格的区域.⑤组网灵活,可以在最大程度上满足各种网络建设的要求.EPON技术采用树形网络的结构,通过不同的分光器组合连接到各用户,通过科学、合理的规划设计,能够最大限度地利用和节约资源,有效地解决网络节点较为分散的问题.

2 EPON通信网络规划原则

随着对EPON技术的不断深入研究和分析,其技术成熟度越来越高,也相应地制定完善了EPON技术的应用标准,具体如下:①在使用EPON技术和设备前,应对其使用范围、用途等进行细致规划,不要盲目地推广,必须在确保有明确的业务需求时才可以进行规模化的使用,以免造成投资浪费;②在选用EPON设备时,应当优先考虑购买经过严格设备检测和评估的有较强实力的厂家所生产的设备,以免在工程施

工和投运后由于设备质量问题,所引发的通信网络中断事件,同时,也有利于EPON网络设备的升级更换,不会发生因生产厂商的问题(比如停厂等)而造成所有通信设备需全部更换的问题,只需更换所需的部分设备,可以进一步降低系统的运维成本;③配电网通信系统采用EPON通信技术,就离不开光缆资源,这就需要加强与地方政府、房地产商的合作,在规划时预留好通信管道,以免后期对路面等设施造成破坏,也可以有效降低工程造价.

3 配电网通信网络构成及其特点

3.1 配电网通信网络构成

配电网EPON通信系统由局端侧的光线路终端(OLT:Optical Line Terminal)、用户侧的光网络单元(ONU:Optical Network Unit)和无源光分配网络(ODN)【或者称为无源光分路器/耦合器(POS)】组成.ODN由光纤、一个或多个无源光分路器、相关无源光器件等组成,在OLT和ONU间提供光传输通道,这也是将其称为"无源光网络"的主要原因.在下行方向(OLT到ONU),OLT发送的信号通过ODN到达各个ONU;在上行方向(ONU到OLT),ONU发送的信号只会到达OLT,而不会到达其他ONU.为了避免数据冲突并提高网络利用效率,上行方向采用TDMA多址接入方式并对各ONU的数据发送进行仲裁.

3.2 配电网通信网络特点

配电网EPON通信系统的主要特点如下.

3.2.1 适应多业务接入

OLT可提供各种广域网接口,与上连的IP网络设备相连,提供千兆以太网接口,并能提供IP网络二、三层的交换与路由功能.ONU提供FE、RS232、RS485等业务接口,这就为电力系统的各类终端多业务接入提供了丰富的接口资源,不用再通过协议转换器进行电气端口的转换,大大简化了网络中的设备种类,提高了通信网络的可靠性和稳定性.

3.2.2 动态带宽分配

EPON设备的接入方式为多个节点同时共享一路光纤通道,这样能够动态、实时地调整不同节点的分配,实现实时"按需"分配.也就是说,当一个用户侧的光网络单元(ONU1)空闲时,能及时释放它占用的资源,同时将富余的带宽分配给较忙碌的另一个用户侧的光网络单元(ONU2),更好地实现不同的用户间带宽需求,提高带宽使用率.

3.2.3 业务QoS保障

EPON系统保证面向连接业务的低延时,低延时通过EPON的DBA算法和时隙划分的"低颗粒度"(TinGranularity)来保障.在EPON的上下行信道上,OLT、ONU分别建立不同业务队列来区分不同用户的服务等级,提供不同的服务.

3.2.4 网络和信息安全

为保证每个ONU数据的保密性,需要在下行方向对每个ONU的数据进行加密;上行方向,为了保证系统的安全性,需要对MAC控制帧和OAM帧进行加密.

3.2.5 保护倒换

提供骨干光纤保护倒换方式和光纤全保护倒换方式,保障业务可靠、稳定地运行.

3.2.6 运行维护管理(OAM)

在OLT和ONU之间特别定义了OAM子层,提供在线的性能监测、各种故障告警和远端故障指示、远端近端环回等功能,OAM为网络管理员提供了监控网络及快速故障定位和错误告警的能力.同时,还可以通过访问操作控制策略等方法保证管理应用程序和管理信息不被非法访问和破坏.

将用户分为3个等级,不同等级的用户设置不同的管理权限,第一级用户拥有最高管理权限,可以使用网管系统提供的所有功能;低级用户在设置参数、操作设备等权限上被限制;高级用户拥有低级用户的所有权限,并能对低级用户进行管理.

4 结束语

本文通过分析EPON通信技术的优势、设计原则及其组网特点,提出了在配电网EPON通信系统设计建设过程中应当注意的事项,这样不仅可以节省EPON通信系统的建设成本和运维成本,同时也便于EPON网络的管理与维护.

[1]李文伟,邱利斌.配网自动化及通信系统的规划建设[J].电力系统通信,2012(2):5-7.

[2]徐艺,李武杭.无源光网络技术在配网自动化中的应用[J].电网技术,2016(8):95-96.

〔编辑:刘晓芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.134

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