EPON在配電通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究

黃澤冰（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510000）

EPON在配電通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究

黃澤冰
（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510000）

本文介紹了配電網(wǎng)在通信方面的需求；研究分析主流PO N的系統(tǒng)架構(gòu)、利弊以及發(fā)展趨勢(shì)；并引入EPO N技術(shù)到配電通信網(wǎng)中，以促進(jìn)配電網(wǎng)的發(fā)展。

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)；配電網(wǎng)；EPO N系統(tǒng)

1 前言

配電網(wǎng)扮演著重要的角色，是貫穿于輸電網(wǎng)、各類用戶和分布式電源的樞紐，在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中有著舉足輕重的作用。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，配電網(wǎng)如何保持穩(wěn)定供電和具備強(qiáng)大的故障恢復(fù)能力顯得極其重要，也有了更高的要求。要保證穩(wěn)定的供電能力，建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)是很有必要的。隨著配電業(yè)務(wù)的發(fā)展，將有更多業(yè)務(wù)逐步過(guò)渡到光纖方式。PON（Passive Optical Network，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）具有經(jīng)濟(jì)高效、寬帶高、一對(duì)多和靈活的接入能力等多種優(yōu)勢(shì)，結(jié)合配電網(wǎng)當(dāng)前點(diǎn)多面廣的應(yīng)用環(huán)境，PON無(wú)疑是最佳選擇。

2 主要PON技術(shù)

PON是一種應(yīng)用于接入網(wǎng)，局端設(shè)備(OLT)與多個(gè)用戶端設(shè)備(ONU/ONT)之間通過(guò)無(wú)源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網(wǎng)(ODN)連接的網(wǎng)絡(luò)。圖1是PON系統(tǒng)的參考結(jié)構(gòu)。目前在現(xiàn)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的PON技術(shù)包括EPON（以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）和GPON（吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)）兩種主流技術(shù)，EPON上下行帶寬均為1.25 Gbit/s，GPON下行帶寬為2.5Gbit/s，上行帶寬為1.25 Gbit/s。

圖1PON系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)

EPON來(lái)源于以太網(wǎng)技術(shù)，能夠和以往的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共同存在，也可使用相關(guān)接入網(wǎng)管理手段，比如Q3接口等；相比較于EPON，GPON更加完善，通過(guò)互通定義，使OLT廠商的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具備了完善的OAM功能，能夠?qū)S商的ONU實(shí)施正常的認(rèn)證、性能管理、安全管理等。雖然GPON成本明顯高于EPON，但GPON能夠提供2倍多的帶寬，所以針對(duì)增長(zhǎng)迅速的帶寬節(jié)點(diǎn)，采用GPON是非常合適的；相反，對(duì)于帶寬的需求不高情況下，選擇EPON則是更為經(jīng)濟(jì)的。

3 EPON應(yīng)用分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

EPON系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有單雙鏈路結(jié)構(gòu)、樹(shù)形結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)等，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定主要參考鏈路保護(hù)和分光模式的要求。

配電網(wǎng)根據(jù)負(fù)荷密度、用戶等級(jí)、用電要求等因素劃分為A+、A、B、C、D、E六類供電區(qū)域。其中，A+類、A類全部區(qū)域和B來(lái)部分區(qū)域需要采用“三遙”終端。一般來(lái)說(shuō)，A+、A類區(qū)域的物理電網(wǎng)為多環(huán)、單環(huán)、多分段適度聯(lián)絡(luò)為主，三遙節(jié)點(diǎn)占比較高，EPON系統(tǒng)宜采用非均分級(jí)聯(lián)模式，環(huán)形結(jié)構(gòu)或雙鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；B類區(qū)域以單環(huán)、多分段適度聯(lián)絡(luò)為主，三遙節(jié)點(diǎn)占比較低，EPON系統(tǒng)宜采用均分模式，樹(shù)形或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究得出，C、D類區(qū)域要配置三遙節(jié)點(diǎn)，可參照B類區(qū)域，也可借助EPON光鏈路延伸處理。總之，具體問(wèn)題具體分析，通過(guò)比較分析經(jīng)濟(jì)技術(shù)來(lái)確定要采取哪種方式。

3.2 升級(jí)系統(tǒng)

10G-EPON系統(tǒng)與1G-EPON能夠全面兼容，進(jìn)行混合組網(wǎng)，然后逐漸過(guò)渡到全10G系統(tǒng)。EPON的下行是廣播模式，由于速率不同，導(dǎo)致ONU無(wú)法兼容，因此10G系統(tǒng)必須采用與1G系統(tǒng)下行方向一致的WDM方式。而1575-1580nm是10G-EPON下行信號(hào)的波長(zhǎng)范圍，標(biāo)稱波長(zhǎng)1577 nm在其范圍之內(nèi)，盡量避開(kāi)1G-EPON使用的1480-1500nm下行波長(zhǎng)、模擬視頻波長(zhǎng)（1550nm）、OTDR測(cè)試波長(zhǎng)（1600-1650nm）。在上行方向，由于各ONU之間沒(méi)串?dāng)_，則采取TDMA方式較為合適，1G-EPON上行信號(hào)的波長(zhǎng)范圍是1260-1360nm，10G-EPON上行信號(hào)的波長(zhǎng)范圍是1260-1280nm，因此與之重疊。

3.3 保護(hù)電路

EPON系統(tǒng)的保護(hù)主要分為兩種：OLT的PON口保護(hù)以及光纜的保護(hù)。PON口的保護(hù)可以通過(guò)光模塊倒換或主備PON口方式解決。光模塊倒換，指每個(gè)PON口擁有兩個(gè)光模塊，而且兩者都有備用的功能，當(dāng)信號(hào)丟失后，PON MAC芯片在兩個(gè)光模塊間相互切換。主備PON口方式，原理其實(shí)一樣，指采用兩個(gè)獨(dú)立的PON口，同時(shí)具有轉(zhuǎn)換功能。光纜保護(hù)的常用方式是組網(wǎng)，如雙鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與環(huán)型結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。工程應(yīng)用中，采用主備PON口保護(hù)或光纜保護(hù)較為普遍；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)可靠性要求較高的區(qū)域，建議采用光纜保護(hù)中的雙鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.4 數(shù)據(jù)安全

EPON系統(tǒng)中，ODN有著很寬廣的隔離度，一般超過(guò)40dB，對(duì)于任何一個(gè)ONU來(lái)說(shuō)，要想接收到來(lái)自其它ONU的上行信號(hào)是非常難的，因此，上行數(shù)據(jù)在EPON系統(tǒng)加密是沒(méi)必要的，只需業(yè)務(wù)系統(tǒng)加密即可。

EPON系統(tǒng)的下行，如果應(yīng)用單拷貝廣播方式，會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，比如，“監(jiān)聽(tīng)威脅”，惡意用戶可以很輕易地獲取到其他用戶的資料信息。配電網(wǎng)中，由于下行信號(hào)是遙控的，它產(chǎn)生的作用和影響也是直接的，所以必須采取嚴(yán)密的安全措施，來(lái)保證穩(wěn)定供電和整個(gè)電網(wǎng)的安全。一方面，為確保數(shù)據(jù)安全，可采取時(shí)間時(shí)效性、數(shù)字簽名等多重方式對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行加密。另一方面，EPON系統(tǒng)應(yīng)采取認(rèn)證、幀過(guò)濾、三重?cái)噭?dòng)和隔離用戶端口等方式加強(qiáng)。除此之外，還應(yīng)通過(guò)測(cè)試和巡檢來(lái)加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

PON作為被廣泛應(yīng)用的接入網(wǎng)技術(shù)，具有很大的優(yōu)勢(shì)，非常適合配電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境。本文通過(guò)研究和分析比較，建議采用EPON技術(shù)組網(wǎng)，對(duì)EPON工程應(yīng)用提出了相關(guān)建議。此外，雖然GPON的投入成本高，但其網(wǎng)管能力更強(qiáng)，在條件適當(dāng)?shù)那闆r下，建議可以在PTN的區(qū)域組網(wǎng)并加以研究，然后去衡量利弊再做定論。

[1]伍仕寶，湯磊，陳明華．O FD M－PO N技術(shù)及其應(yīng)用[J]．光通信研究，2012(6)：31-34．

[2]蔡武，林伯東．接入網(wǎng)技術(shù)要求——EPO N系統(tǒng)互通性[S]，2014．

Research on theApplication of EPON in Distribution Communication Network

Huang Zebing
(Guangdong Telecom Planning&Design Institute Co.,Ltd.Guangdong Guangzhou 510000)

This paper briefly introduces the demand of distribution communication network,studies and analyzes the system architecture,advantages and disadvantages and development trend of PON.It applies EPON technology in the distribution network to promote its development.

passive optical network;distribution network;EPON system

TN929.1；TM73

A

1008-6609(2016)12-0071-02

黃澤冰（19 90-），男，江蘇人,本科，助理工程師，研究方向?yàn)閭魉途W(wǎng)設(shè)備。