中壓配電通信網中光纖通信技術的應用及分析

袁長青 李文剛 劉建朝 國網新疆電力公司疆南供電公司

中壓配電通信網中光纖通信技術的應用及分析

袁長青 李文剛 劉建朝 國網新疆電力公司疆南供電公司

隨著我國對配電網的不斷建設，對配電通信也提出了更高的要求。在智能配網通信網絡中，選擇光纖通信技術以及對通信業務的影響已經是目前配電通信網中的研究熱點。本文就目前在配電通信系統中使用較為普遍的兩類光纖通信技術進行主要的介紹，并根據實際使用狀況對其進行簡要的分析，通過對本文的分析，對今后在建設配電通信系統建設過程中對適合的通信技術的選取有所幫助。

中壓配電網；光纖通信技術；工業以太網技術；EPON；應用分析

前言

配網通信網擁有分散、點多、覆蓋面廣等特點，因此要對各區域的配網的實際情況來進行通訊方式的選擇。由于城市內負荷大、雜散電波復雜、建筑物阻擋等原因，不適宜使用無線通信。而光纖具有傳輸距離遠、通信量大、傳輸速度快、安全可靠性好、業務擴展能力強等優勢已經被廣泛應用與配網通信中。目前，我國配電網中壓配電通信已經發展的初具規模。配網通信系統中光纖通信主要是EPON以及工業以太網兩種技術得到運用。對這兩種技術進行分析，闡述其各自的優勢，提出建設配電通信網時進行技術選取的建議。

1.光纖通信技術的應用

1.1 工業以太網的應用

工業以太網是利用已經發展較為成熟的以太網技術與工業應用相結合開發出的一種新的以太網技術。與普通以太網技術相比，工業以太網具有如下特征。第一，環境條件。工業網絡通常情況下環境較為惡劣，要保證工業通信設備可以在高濕度、高溫度、高海拔、供電質量差、電磁干擾嚴重等自然或人為條件下進行正常的通信。第二，通信流量。民用以太網多數是隨機流量，工業網絡的流量中，周期性流量占比較大，而且多數流量的產生是可預測的。第三，網絡設計目標。民用網絡的首要前提是對網絡寬帶利用要保證充分，通信設備多數功能均是采用可用流量低于網絡流量時的流量控制技術，一般采用盡力而為原則。在特殊情況下，可以出現延時較大或數據損失情況的發生。而對于工業網絡，大多數的通信流量均和工業系統運轉情況相關，通常是不允許出現數據損失的，也不采取流量控制，通信設備一定要確保可以在大流量狀況下對數據可以進行正常收發。第四，工業通信網絡要求通信的安全、實時、可靠、穩定，同時擁有極強的自愈力。第五，民用網絡全球化明顯，而工業網絡通常是專用局域網絡[1]。

1.2 EPON技術應用

EPON技術是采用點到多的單纖雙向接入網絡，通常EPO系統是由OLT、POS、ONU三部分組成。 OLT由需要進行配置對快OLC，OLC通過POS與多個ONU進行連接，POS設備簡單無需電源，可以在全天候環境下安置，通常POS具有8、16以及32個分線，同時可以進行多級連接。 EPO系統的下行利用廣播形式，每個ONU均可以依據自身邏輯鏈路標識來選取接收數據。上行利用TDMA形式，每個ONU均可以依據EPON系統進行統一調度。在系統時隙進行上行數據發送，從而保證不會出現數據碰撞。

2.光纖通信技術的應用分析

2.1 組網結構比較分析

工業以太網在進行環形組網時，在進行系統擴建以及增加業務節點時，僅僅需將新建部分添加到原有網絡中，在網絡規模擴展時，不會對其他通信節點造成影響。當增加的數量過多時，為保證網絡總體的安全性能，可以另行增加一對光纖芯來組建新的環路[2]。

EPON進行環形或雙鏈型結構組網時，要對個節點處的光功率損耗狀態及性能充分考慮，從而進行可級聯ONU設備的數量設定。在進行星型組網時，要對各節點ONU的ONU設備數量進行充分考慮，從而進行系統分關比的設定。在進行系統擴建或改造時，若在建設前期對ONU設備的級數和分光比的設定不足，那么在進行擴建時就要對ONU設備的技術和分光比急性重新設定，這會對整個系統通信造成影響。

2.2 業務安全接入的比較分析

工業以太網通常是利用局域網進行工作的，本身并不具有有關的安全接入認證能力，需要采取802.1x協議來對沒有授權的設備或用戶經由訪問端口進行訪問網絡加以限制。

EPON技術內部的用戶、網絡、系統管理均采用了不同的機制。主要包含如下方式。第一，EPON系統中任一ONU所發出的數據無法被其他ONU所接收，也就是上行信息不會被竊取。下行利用廣播形式， ONU依據邏輯鏈路標識選擇是否接收。第二，支持三重加密算法，OMU生成密鑰，而且密鑰會定期更改，同時對所有數據進行加密處理。第三，支持ONU多種認證接入方式，諸如MAC地址、 LOID加PassWord、混合認證等，禁止未經認證的ONU接入系統[3]。第五，支持用戶認證同時支持相應的端口標識認證。第六，具有DHCP保護能力。第七，具有源MAC/IP防護功能，不但對用戶端口上報，同時對認證工程進行監測，自動生成用戶端口的源IP和源MAC過濾條目，僅允許通過認證的源IP和源MAC得流量可以接入網絡，從而有效的避免IP或MAC地址欺騙，防止非法流量的接入。

2.3 擴容和網絡規模的比較分析

工業以太網的擴容僅僅需要添加新的交換設備以及光鏈路，不再需要增添其他設備。此外，由于其是由于設備，因此傳輸距離較EPON系統遠。在進行環網組建時沒有設備數量上的限制，為了維護方便，將環網以太網交換機數量限制在50個以下。而且組網簡單靈活，對網絡規劃要求較低，可以適用于不同的組網方式[4]。

EPON系統在擴容時要對光分路器進行更換，采用分路數的增加來使分路器光的方向增加。所以在進行EPON系統設計時要預留出光纖資源和光功率余量，在主干光纖上使用非均分無源分光器，確保把光功率大量留給擴容節點設備。新增節點需要增加分光器以及OMU，以此來保證網絡的擴容。但是EPON的分光器是無源器件，不能對信號進行放大，因此通常最遠通信不可以高于20kM。而且，分光路器具有插入損耗，因此EPON進行組環時單環不能超過12級，拉手環不能超過7級。而工業以太網不存在該限制。

2.4 環境適應性比較分析

工業以太網是根據工業需求進行設計的，在環境適應性上可以對高溫、高濕、防護等級、安裝方式、抗干擾能力都有很強的適應性。而EPON技術則主要是普通商業設備，設備對于工業上環境的考驗還需進一步的驗證[5]。

3.結語

綜上所述，目前我國配電通信中所選取的主要的光纖通信技術是EPON以及工業以太網技術。工業以太網適宜采取環形組網，擁有良好的適應能力、設備運行穩定、網絡擴展能力強等優勢，但是其具有不完善的標準、介入措施安全性差等劣勢。而EPON技術適宜采用星型或樹形組網，擁有標準成熟、安全接入性好、產業鏈完善等優勢，但是存在工業運用性差、網絡擴容難等劣勢。綜合以上特點，對于配電通信是專用網絡，對安全方面的要求較高、環境、工業應用性要求強等特點，建議選擇環形結構，優先使用以太網技術。在信息采集時選擇星型或樹形結構，選取EPON或以太網技術均可。

[1]曾宏鋒.光纖通信技術在電力系統中的應用探究[J].通訊世界，2016，02（02）∶251-252.

[2]張亮，郭安樂，胡博.EPON和McWill技術在配電通信網中的應用[J].科技視界，2016，03（03）∶259+288.

[3]蔡繼濤.淺談工業以太網交換機在廣州電網配電通信網中的應用[J].通訊世界，2014，10（19）∶30-31.

[4]胡誠，沈晗陽.智能配電通信網中的信道編碼技術探討[J].信息通信，2015，05（05）∶165.

[5]孫圓圓.無源光網絡技術在配、用電通信網中的組網研究[J].寧夏電力，2013，03（03）∶37-41+64.