基于EPON的配網(wǎng)通信技術(shù)研究

于 悅 李中銘

國(guó)網(wǎng)西安供電公司，陜西 西安 710000

基于EPON的配網(wǎng)通信技術(shù)研究

于 悅 李中銘

國(guó)網(wǎng)西安供電公司，陜西 西安 710000

配電網(wǎng)通信系統(tǒng)作為配電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，直接對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，是我國(guó)未來(lái)智能電網(wǎng)建設(shè)不可或缺關(guān)鍵技術(shù)之一，研究、應(yīng)用前沿性、可行性的配網(wǎng)通信技術(shù)對(duì)于配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展而言具有重要的意義。其中，EPON配電網(wǎng)通信技術(shù)以其傳輸速率高、運(yùn)行穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、組建方式靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)正好滿(mǎn)足了目前配電網(wǎng)發(fā)展需要。因此，有必要對(duì)EPON配網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行研究。

EPON；配電網(wǎng)；通信

近年來(lái)，隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大、電能質(zhì)量要求不斷提高，這就需要建設(shè)自動(dòng)化程度較高的智能電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的集中監(jiān)控、遠(yuǎn)方控制，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)離不開(kāi)信息通信技術(shù)的支撐。由于配電網(wǎng)終端設(shè)備具有分布廣、節(jié)點(diǎn)多、傳播數(shù)據(jù)大、施工難度高等特點(diǎn)，這就需要一個(gè)在技術(shù)、性能、造價(jià)、施工、維護(hù)等各方面都能滿(mǎn)足要求的通信組網(wǎng)方式。而EPON配電網(wǎng)通信技術(shù)正好滿(mǎn)足了以上要求，該技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)目前智能電網(wǎng)建設(shè)不可或缺的通信技術(shù)之一。可以說(shuō)，EPON技術(shù)在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅為配電網(wǎng)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，還提供了重要技術(shù)保障。因此，基于EPON配電網(wǎng)通信技術(shù)的重要性，有必要對(duì)其進(jìn)行研究。文章在簡(jiǎn)要概述配電網(wǎng)EPON通信技術(shù)原理及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了具體的通信組網(wǎng)方案，具有一定的實(shí)踐借鑒價(jià)值。

1 配電網(wǎng)EPON通信技術(shù)概述

EPON能夠成為目前配電網(wǎng)通信技術(shù)的優(yōu)先選擇，與其自身的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)是密不可分的，對(duì)其技術(shù)原理及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的了解是將EPON技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐的基本前提。

1．1 EPON技術(shù)原理

EPON技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)媒介共享，還具有點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。EPON下行采用廣播模式，OLT以廣播的形式將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，ONU選擇性地接收數(shù)據(jù)，這完全匹配了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的傳輸特性，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的共享，易于開(kāi)展視頻共享和數(shù)據(jù)交互等業(yè)務(wù)。EPON上行采用P2P模式，無(wú)源光合路器/分路器的定向性特點(diǎn)導(dǎo)致ONU的數(shù)據(jù)幀不能到達(dá)其他ONU，而只能到達(dá)OLT。這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信方式，采用時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)對(duì)各通道進(jìn)行了隔離，進(jìn)而保證了配電網(wǎng)信息數(shù)據(jù)的安全。

1．2 EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

配電網(wǎng)EPON通信網(wǎng)絡(luò)主要由光線(xiàn)路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光分配電網(wǎng)絡(luò)（ODN）這三部分組成，具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。可以看出，OLT處于EPON系統(tǒng)的局端位置，一般位于變電站側(cè)，可以是開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）參考模型中的第二層交換機(jī)或第三層路由器，為光接入網(wǎng)提供區(qū)域骨干網(wǎng)與本地接入網(wǎng)之間的接口，并經(jīng)由ODN與用戶(hù)側(cè)的ONU通信。EPON通信網(wǎng)絡(luò)中，OLT為多業(yè)務(wù)接入平臺(tái)，其與ONU為主從通信關(guān)系。而ODN為OLT與ONU之間的光傳輸通道，包括光纖光纜、無(wú)源分光器、光連接器等OLT與ONU中間連接的所有部分，其主要任務(wù)是分配光信號(hào)功率。基于配電網(wǎng)科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計(jì)考慮，光分配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)考慮光鏈路保護(hù)、分光級(jí)數(shù)、擴(kuò)容和資源預(yù)留等參數(shù)。

圖1 EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

從EPON通信技術(shù)的技術(shù)原理和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以看出，其應(yīng)用于配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，符合我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)際需求，這也充分說(shuō)明了研究配電網(wǎng)EPON通信技術(shù)具有重要的實(shí)際意義。

2 配電網(wǎng)EPON通信網(wǎng)絡(luò)具體方案

配電網(wǎng)EPON通信技術(shù)研究的關(guān)鍵還是將其應(yīng)用于實(shí)踐，唯此才能發(fā)揮EPON通信技術(shù)的真正價(jià)值和優(yōu)勢(shì)，筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了以下配電網(wǎng)EPON通信網(wǎng)絡(luò)組建具體方案，具有一定的借鑒價(jià)值。

2．1 組網(wǎng)方式選擇

在配電網(wǎng)EPON通信網(wǎng)絡(luò)組建過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合配電網(wǎng)一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來(lái)布局，整個(gè)EPON通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)與配電網(wǎng)線(xiàn)路結(jié)構(gòu)相符合，進(jìn)而可采用單輻射、雙電源雙T網(wǎng)、手拉手環(huán)網(wǎng)等組網(wǎng)模式。基于配電系統(tǒng)各業(yè)務(wù)的高可靠性要求，宜采用雙無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）口、雙介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）地址的ONU設(shè)備向相應(yīng)OLT注冊(cè)。另外，EPON網(wǎng)絡(luò)宜采用光路全保護(hù)方式，如手拉手全鏈路保護(hù)模式。

從目前配電網(wǎng)EPON通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，主要是基于非均勻分光的鏈形結(jié)構(gòu)和基于均勻分光的星形結(jié)構(gòu)。其中，非均勻分光會(huì)帶來(lái)較大插損，且OLT與ONU之間的多個(gè)光纖熔接點(diǎn)和活接頭也會(huì)帶來(lái)插損，再加上分光器數(shù)量較多，在一定程度上增加的現(xiàn)場(chǎng)終端施工難度。因此，基于配電網(wǎng)通信系統(tǒng)運(yùn)行、造價(jià)及未來(lái)的擴(kuò)容、調(diào)整等需求考慮，均勻分光結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)勢(shì)，是EPON通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)先選擇。在選擇均勻分光結(jié)構(gòu)過(guò)程中需遵行一定的方法及原則，以采用變電站和環(huán)網(wǎng)柜兩級(jí)均勻分光配合的模式為例：其一，對(duì)于10kV配電主干線(xiàn)路環(huán)網(wǎng)柜，采用分光器位于變電側(cè)的一級(jí)均勻分光，基于配用電業(yè)務(wù)的智能化發(fā)展需求，可因地制宜選擇1∶2或1∶4均勻分光；其二，對(duì)于大分支線(xiàn)路或分支分界開(kāi)關(guān)，可在環(huán)網(wǎng)柜側(cè)采用二級(jí)均勻分光，根據(jù)實(shí)際情況選擇1∶4或1∶8均勻分光。

2．2 通信光纜敷設(shè)

雖然近些年光纜價(jià)格不斷降低，但施工及賠償費(fèi)用且在逐年提高，重復(fù)布放光纜將會(huì)帶來(lái)較大的建設(shè)成本。因此，基于可行性、經(jīng)濟(jì)性考慮，光纜敷設(shè)應(yīng)充分考慮未來(lái)配用電業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求：首先，光纜路徑應(yīng)以變電站為中心，并考慮配電終端地理分布、施工、維護(hù)、搶修等實(shí)際需求，宜沿靠公路，兩端接入不同變電站，互為冗余。其次，一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮光纜的敷設(shè)，在配電網(wǎng)線(xiàn)路建設(shè)過(guò)程中應(yīng)預(yù)留通信專(zhuān)用管孔。最后，根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展、分光點(diǎn)的布置來(lái)綜合、超前選擇光纜芯數(shù)。

2．3 通道損耗設(shè)計(jì)

光通道損耗為ODN的重要性能指標(biāo)，因此，為了保證滿(mǎn)足OLT與ONU之間光功率預(yù)算要求，配電網(wǎng)EPON通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中都需詳細(xì)考慮光通道損耗。光通道損耗為分光器插入損耗、光纜本身?yè)p耗、光纜熔接點(diǎn)損耗等各項(xiàng)損耗的總和，必須控制ODN中最大的衰減值，建議控制在26dB以?xún)?nèi)。一般情況下，EPON網(wǎng)絡(luò)光通道損耗計(jì)算可按1：4和1：8兩級(jí)均勻分光考慮，10kV主干線(xiàn)采用48芯光纜按10km考慮，支線(xiàn)采用24芯光纜按0.5km考慮。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然EPON的配網(wǎng)通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，但其應(yīng)用過(guò)程具有一定的復(fù)雜性，文章只是結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)提出了普遍性EPON配網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)施方案，在實(shí)踐過(guò)程中，還需考慮配電網(wǎng)的實(shí)際情況及未來(lái)發(fā)展，以此充分發(fā)揮EPON通信技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

[1]唐海國(guó),冷華,朱吉然,等．智能配電網(wǎng)EPON 通信技術(shù)的應(yīng)用分析[J]．供用電,2015,(8)．

3-8-3 安康 B3F B3F(B1) 2.14 5 2.39 3-4-3 安康 B3F B3F(B1) 1.83 3-3-4 安康 B3F B3F(B1) 2.45 3-4-2 寶雞 B2F B3F(B1) 2.31 1-1-9 寶雞 B2F B3F(B1) 2.34 2-5-8 寶雞 B2F B3F(B1) 2.43 3-8-4 寶雞 B3F B3F(B1) 3.2 2-3-4 安康 B3F B3F(B1) 2.44 3-7-8 安康 B3F B3F(B1) 1.98 3-4-10 安康 B3F B3F(B1) 2.04 2-7-4 安康 B3F B3F(B1) 2.12 2-5-3 寶雞 B2F B3F(B1) 2.84 3-4-4 寶雞 B2F B3F(B1) 2.54 2-4-2 寶雞 B2F B3F(B1) 2.82 3-8-10 寶雞 B3F B3F(B1) 2.2 6 2.37 3-6-5 安康 B3F B3F(B1) 1.86 2-6-7 安康 B3F B3F(B1) 1.92東-4-4 安康 B3F B3F(B1) 2.12 3-3-3 寶雞 B2F B3F(B1) 2.64東1-3 寶雞 B2F B3F(B1) 2.68 2-6-8 寶雞 B2F B3F(B1) 2.81 1-2-4 寶雞 B3F B3F(B1) 2.94 7 2.42

從表中可以看出，將原煙分為7個(gè)批次來(lái)進(jìn)煙，每批次內(nèi)各個(gè)原煙等級(jí)的配比接近模塊打葉的配方比例，且每批次的參考平均煙堿值與估算出成品的煙堿值非常接近，這樣就大大減少了由于原煙煙堿含量的波動(dòng)對(duì)模塊打葉均勻性的造成的影響，從而模塊打葉的均勻性。從下表可以看出，通過(guò)不斷地調(diào)整和改進(jìn)，煙堿變異系數(shù)為4.7%。

加工廠家 原煙等級(jí)及產(chǎn)地 成品等級(jí) 煙堿變異系數(shù)廣東中煙 安康B3F,寶雞B2F/B3F B3F(B1) 4.7

結(jié)論

提高模塊打葉均勻性作為一個(gè)新興的打葉復(fù)烤工藝課題，研究并提高模塊打葉均勻性使其成為企業(yè)加工工藝的一個(gè)亮點(diǎn)，模塊打葉均勻性提高后，成品片煙品質(zhì)得到進(jìn)一步的提升，客戶(hù)的滿(mǎn)意度和公司的產(chǎn)品質(zhì)量信譽(yù)度得到有效提升，其產(chǎn)生的積極影響雖然難以直接用經(jīng)濟(jì)效益來(lái)衡量，但是卻體現(xiàn)著一個(gè)打葉復(fù)烤企業(yè)面對(duì)工藝改革的適應(yīng)能力和工藝技術(shù)的研發(fā)能力，在提升企業(yè)形象，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］陶成金．對(duì)烤煙實(shí)施配方打葉的實(shí)踐與思考［J］．煙草在線(xiàn)，2006，(8)．

［2］陶成金．對(duì)烤煙實(shí)施配方打葉的探索［J］．社會(huì)主義 論壇，2007（2）：14-17．

［3］楊再斌 張其龍，打葉復(fù)烤配方加工新模式的探索//中國(guó)煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)工藝學(xué)組2008年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集。

姚小龍（1972-），男，漢，陜西咸陽(yáng)，咸陽(yáng)煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，本科，助理工程師。研究方向：打葉復(fù)烤模塊加工均質(zhì)化研究。