淺談GPON技術在工業控制網絡中的應用

◆宋華堯

(大冶有色金屬集團控股有限公司 湖北 435005)

淺談GPON技術在工業控制網絡中的應用

◆宋華堯

(大冶有色金屬集團控股有限公司 湖北 435005)

隨著社會與計算機網絡信息技術的發展，人們越來越依賴網絡，而且對網絡信息服務與帶寬的需求提出了更高的要求。而PON技術作為一種優質、廉價的寬帶接入技術，順應了時代發展。完美解決了傳統接入方法中存在的問題是 PON技術應用的最大優點，其真正實現了多網多業務的網絡接入，具有低廉的建設成本、覆蓋區域廣、傳輸效率高等優點，為人們提供了更多優質的功能性網絡服務，因此受到了社會各界的高度關注。

GPON技術；接入網；工業控制網絡；應用

0 引言

接入網中GPON技術的普遍運用，給接入網帶來了技術性的革命，使通信網絡的運行容量與速度得以明顯的提高，不但使網絡通信質量大大提升，還讓用戶對其使用功能的需求充分得到滿足，對于網絡建設有著非常重要的作用和意義。所以，本文針對在接入網中GPON技術的應用實施做出初步的探討分析，重點講述了其在接入網、工業控制網絡中的應用，并提出個人的認識與觀點。

1 GPON技術簡介

PON（無源光網絡）由下面3大部分組成，如表1所示：

表1 PON 部件組成

其為樹形的拓撲結構，采用無源光分路器將OLT（光線路終端）與 ONT（光網絡終端）連接起來。光分路器又稱分光器，是光纖鏈路中重要的無源器件之一，是具有多個輸入端和多個輸出端的光纖匯接器件。在 ODN（光分配網絡）中這個處于 OLT和 ONU（光網絡單元）之間的部件，沒有一個有源電子設備。PON（無源光網絡）的典型接入網結構如圖1所示。

圖1 無源光網絡典型結構示意圖

在 PON 中采用波分復合技術，能同時實施處理雙向信號傳輸，以不同波長在一根光纖中分別對上、下行信號進行傳送。在局端機房中，OLT上合成語音信號和數據信號，采用 1490nm在PON下行方向傳輸語音和數據信號；從用戶端向局端 ONU以1310nm波長傳送上行語音和數據信號。在 PON中還可采用1550nm波長傳送上行或下行視頻信號。PON無源網絡技術還具備很多優點，比如無供電壓力、適應性強的 ODN 環境、受電磁干擾非常小、實施網絡建設可以大幅節省建設成本和降低運行維護費用等，因此在接入網中的需求能夠很好的得到滿足。

2 GPON 技術在接入網中的應用

2.1 FTTB應用模式

2.1.1 FTTB+LAN的應用模式

這種應用模式的方式為光纖用戶側接點布設在樓道或者樓層中，ONU負責供應多種入網接口。需要注意的是，在距離上有所限制的入網五類線，一定要確保ONU到達最后用戶的走線間距不能長于100m時才可以完成。

2.1.2 FTTB+xDSL的應用模式

這種模式的完成方式為將光纖端接點布設在樓道或者樓層中，用戶則應用xDSL接口以雙絞線進入用戶。這種運用模式讓雙絞線資源獲得了充分運用，憑借比較成熟的 ADSL2+、VDSL技術，讓目前的線路獲得了有效運用，節約資源。

2.2 FTTH接入應用模式

GPON技術的網絡接入模式能夠依據詳細的狀況實施設計，FTTH的接入就是光纖到家庭用戶的接入方式，連接通信局端與家庭住宅的接入，關鍵是運用光纖傳輸媒質實施連接用戶的網絡，經過引入光纖到單個用戶使用，使網絡的傳輸速率提高。這種接入方式，在物理網絡組成上、FTTH在光線路終端OLT和無源光分配網絡ONU之間實現全程光纖的接入方式，確保通信網絡的上行與下行的高速率傳輸。把ONU光節點依據實際的需要布設在用戶側；這樣，ONU作為ONT網絡接入方式，可以直接的經過UN（I用戶網絡側接口）為用戶端相同UNI接口設備連接。

在FTTH的網絡接入運用模式中，OLT和ONU之間使用無源光分配網絡技術，主要由光分路器與光纖組成網絡，產生一個動態管理的體系，可以完成視頻、語音、交互式大型網絡游戲等業務流相對大的網絡信息傳輸，能夠依據需要在小區機房或者專業的遠程機房中放置 OLT設備，這種接入設備的供電形式能夠使用AC 220v的電源供電，也能夠使用專用的UPS實施供電，確保系統的穩定性。

3 工業控制網絡設計方案實現

3.1 系統組成

工業控制網絡智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，實現工控網絡的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵、抵御攻擊以及資產的優化高效運行。采用具備保護功能的 PON 網絡構建的智能工業控制網絡解決方案，主要是實現自動化控制信號的傳輸，關鍵業務的用戶數據的采集和生產設備的控制。

3.2 業務解決

ONT 通過承載 RS485/RS232 的串口控制/采集信號，可以為工業控制網絡提供基于 GPON 技術的解決方案如圖2所示。

圖2 工業控制網絡解決方案

工業控制網絡解決方案技術特點：根據智能工業控制網絡要求設計的支持雙PON接口保護、并提供 RS232/RS485 串口多功能終端，滿足工業控制網絡中對自動化控制和信息采集的串行接口需求；同時為企業用戶提供手拉手的保護功能，從前端、中間光纖線路到終端的全線路保護，滿足工業控制網絡的高可靠性要求；采用 GPON 技術構建的工業控制網絡，為企業用戶提供數據業務平臺和 RS485/RS232 工業控制信號的統一傳輸平臺。信息采集業務通過 ONT 端提供的 RJ45 接口，可以對接工業控制網絡中的數據業務采集點，對視頻采集業務、用戶信息收集業務和電表信息收集等方面進行業務采集，傳輸到機房管理系統中。RS485 控制信號業務通過 ONU 端提供 RS485/RS232 接口，接入到 RS485 接口的工業控制設備或 RS485 信息采集設備，通過機房管理平臺下發的控制信號對工業設備進行控制，同時也能將通過 RS485 采集的信息傳送到管理機房。

4 結語

在接入網層面上GPON技術提供了一個統一的接入平臺，不但可以滿足現有FTTx的大多數業務需求，并且也節約了使用單位的故障處理成本與維護成本。經過分析GPON技術的應用，技術漏洞能夠更清晰地找出，從而可以進行有針對性的技術改進。在保障業務發展的狀況下，使網絡質量得到進一步的提升，也可以為GPON技術在將來的業務發展提供一些技術積累。

[1]何振玲．GPON技術在接入網技術中的運用研究[J]．電子應用技術，2012．

[2]郝瑞，王立軍． GPON技術下全業務傳輸接入網的研究[J]．中國新通信，2014．

[3]徐儉．GPON 光纖接入網技術與應用[J]．有線電視技術，2013．