電力通信系統(tǒng)中光通信技術(shù)應(yīng)用研究

田春林

摘要：本文簡要分析了光通信技術(shù)的發(fā)展歷程，并結(jié)合EPON技術(shù)談光通信技術(shù)在當(dāng)前電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，然后基于EPON技術(shù)在電力通信系統(tǒng)應(yīng)用的可行性提出組網(wǎng)方案，以期推動我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電力通信系統(tǒng)；光通信技術(shù)；應(yīng)用研究

中圖分類號：TN929.1；TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0019-02

近年來，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)普及，電力通信系統(tǒng)也不斷革新，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了重要的安全性保障。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國電力通信技術(shù)也逐漸從簡單落后走向了世界先進(jìn)，其通信技術(shù)手段的發(fā)展也經(jīng)歷了從單一電纜到光纖、微波、衛(wèi)星等多遠(yuǎn)通信技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展歷程，特別是光通信技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使電力通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量得到了跨越式的提升，增強(qiáng)了我國電力的綜合通信能力[1]。因此，針對電力通信系統(tǒng)中光通信技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 光通信技術(shù)概述

1.1 光通信技術(shù)的發(fā)展歷程

光通信技術(shù)，即光波為載波，通過光學(xué)纖維（光纖）進(jìn)行傳輸?shù)囊环N有線通信系統(tǒng)。以光作為通信的手段，具有悠久的歷史，從古代的烽火狼煙，到十八世紀(jì)Bell發(fā)明光電話，光通信技術(shù)都還處于較為原始的狀態(tài)，受自然、氣候等外界因素的干擾較大，傳輸距離受限。直到1960年美國人梅曼發(fā)明出高強(qiáng)的、頻率和相位都相對穩(wěn)定的光——激光，才正式開始以光波作為載波的研究，并掀起60～70年代大氣激光通信的熱潮。1966年，英國華裔科學(xué)家高琨提出光纖可以像傳導(dǎo)電子一樣傳導(dǎo)光波，由此奠定了現(xiàn)代光纖通信的理論基礎(chǔ)，使光纖作為信息載體成為可能的現(xiàn)實(shí)，因此高琨被成為“光纖之父”。大體而言，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用開始于上世紀(jì)70年代，發(fā)展至今，光纖通信技術(shù)已經(jīng)歷了五代。

第一代光纖技術(shù)主要指1990～1999年大規(guī)模發(fā)展的SDH傳輸網(wǎng)，第二代光通信技術(shù)是高速發(fā)展于2000～2006年的MSTP和DWDM技術(shù)；第三代光通信技術(shù)以O(shè)TN和ASON為典型；在ASON之后，又提出了第四代OTN技術(shù)和第五代EPON技術(shù)[2]。從SDH到EPON技術(shù)，每一次變革都極大地推動了我國光通信技術(shù)的發(fā)展，拉近了我國光通信技術(shù)水平與國際間的距離。

1.2 光通信技術(shù)的特點(diǎn)

采用光波進(jìn)行通信最大的優(yōu)勢表現(xiàn)為傳輸距離長、通信容量大。在電力通信中，采用采用光纖進(jìn)行信息傳輸，其傳輸距離比數(shù)字微波、電力線載波、銅線纜等通信技術(shù)更遠(yuǎn)，且在信息傳輸過程中不易受電磁波干擾，穩(wěn)定性更高，抗干擾能力強(qiáng)，且信息傳輸損耗少，更能確保電力通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 光通信技術(shù)體制及在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，光通信技術(shù)正不斷向信息傳輸?shù)母咚倩较虬l(fā)展，而光網(wǎng)絡(luò)速率的提升有賴于光傳送網(wǎng)絡(luò)的增多。圖1是光傳送網(wǎng)總結(jié)構(gòu)圖，從圖中可看出目前光傳送網(wǎng)正在超全光化的趨勢發(fā)展。

從光通信技術(shù)的發(fā)展來看中，光傳送網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了SDH→MSTP→ASON→OTN→EPON的發(fā)展歷程，而在這幾項(xiàng)技術(shù)中心，目前應(yīng)用較為廣泛的是ASON，而OTN與EPON作為新一代的光傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢和發(fā)展前景。以下主要對ASON技術(shù)、OTN技術(shù)與EPON技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的技術(shù)機(jī)制進(jìn)行分析。

2.1 ASON技術(shù)

ASON網(wǎng)絡(luò)是指在一定程序指令下，對光傳送網(wǎng)進(jìn)行鏈接和交換的網(wǎng)絡(luò)，并通過控制平面對收集到的資源進(jìn)行分配，從而實(shí)現(xiàn)智能化的通信網(wǎng)絡(luò)。嚴(yán)格來說，ASON是應(yīng)用于智能光網(wǎng)絡(luò)中的主流技術(shù)，它并不屬于光網(wǎng)絡(luò)，而屬于智能光網(wǎng)絡(luò)的分支。ASON的優(yōu)勢在于它除了具備傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)所具備的網(wǎng)管層面和設(shè)備層面之外，還具備控制層面，因此它可以通過自身的控制完成對光網(wǎng)絡(luò)的鏈接和自動交換。

2.2 OTN技術(shù)

OTN技術(shù)是以分波復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，以WDM為基礎(chǔ)框架而形成的一整套完整體系。它主要通過光層組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳送，是下一代的骨干傳送網(wǎng)[3]。與以往的SDH、WDM等光傳輸網(wǎng)絡(luò)相比，OTN傳輸網(wǎng)絡(luò)具有突出的優(yōu)勢，主要包括：①具有分級管理的特性，可有效彌補(bǔ)SDH在傳送層中功能缺乏的不足；②提供了強(qiáng)大的FEC糾錯能力，提高了誤碼性能和光傳輸?shù)目缇啵虎蹅鬏斝阅芎茫魏慰蛻舻男盘柖伎梢酝ㄟ^OTN技術(shù)進(jìn)行透明傳遞；④可對各層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理監(jiān)控，提高了開銷和維護(hù)的管理能力。我國電信運(yùn)營商2007年開始使用這一技術(shù)，但由于該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前的維護(hù)成本相對其他技術(shù)更高，所以目前尚沒有廣泛應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)。但OTN技術(shù)代表了未來光通信技術(shù)的發(fā)展方向，在傳送技術(shù)上具有廣闊的發(fā)展前景，成為電力通信改進(jìn)的重要方向。

2.3 EPON技術(shù)

EPON技術(shù)是基于Ethernet的PON技術(shù)，它結(jié)合了Ethernet與PON的技術(shù)特點(diǎn)，對促進(jìn)智能電網(wǎng)系統(tǒng)信息平臺的搭建具有積極推動作用。EPON技術(shù)與其他光纖技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：①維護(hù)簡便且成本較低；②寬帶較大，上下行數(shù)據(jù)可升級到10G；③可實(shí)現(xiàn)更長距離的信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積大，可進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng)；④支持由一點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸，適用于終端設(shè)備較多的電力通信系統(tǒng)；⑤具有分光特性，有效節(jié)約了光纖資源，提高了系統(tǒng)的工作效率。

3 EPON技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用模型

ASON、OTN與EPON技術(shù)雖然都是目前較為先進(jìn)的光通信技術(shù)，但這三種網(wǎng)絡(luò)均無法滿足當(dāng)前配電網(wǎng)關(guān)于高效性、穩(wěn)定性與可靠性的通信需求。雖然目前ASON技術(shù)已經(jīng)在電力通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但從單項(xiàng)技術(shù)來看，EPON技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“配電站到自動化終端”這一層面最佳的通信方式。而要確保EPON的可行性和穩(wěn)定性，必須在接入電力系統(tǒng)時采用恰當(dāng)?shù)慕M網(wǎng)方式。目前電力系統(tǒng)的組網(wǎng)方式主要包括單電源輻射網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和“手拉手” 環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩種。因此，將EPON應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)中，需滿足EPON系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與電力通信系統(tǒng)相匹配，這樣才能避免開辟另外的通道，而EPON系統(tǒng)恰好滿足這一點(diǎn)，這證明EPON技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的運(yùn)用具有可行性。

3.1 單電源輻射狀接線方式

這種應(yīng)用模型的特點(diǎn)是接線清晰、投資節(jié)約，運(yùn)維簡單。一般情況下，單電源輻射網(wǎng)的主干線路主要采用分段開關(guān)將其分為3～4段，供電的半徑約為4cm，在實(shí)際組網(wǎng)時，EPON的組網(wǎng)方式主要分為集中分光模式、串聯(lián)多級分光模式兩種方式。①集中式分光模式，如圖2所示，OLT分布在分電站上，而分光器主要位于主干光纜上的配電設(shè)備或附近的電線桿上，ONU主要放置在設(shè)備箱內(nèi)。②串聯(lián)多級分光模式，如圖3所示，OLT主要放置在變電所的位置，而分光器可以和ONU設(shè)備放在同一設(shè)備箱。

3.2 手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式

這種應(yīng)用模式的結(jié)構(gòu)方式如圖4所示，在兩個配電子之間安裝OLT設(shè)備，然后通過兩個光方向利用POS級聯(lián)延伸，ONU的每個上行鏈路都采用冗余設(shè)計(jì)，實(shí)行鏈路1+1冗余保護(hù)，可保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全。采用這種方式進(jìn)行組網(wǎng)，不僅接線簡單，而且環(huán)供可靠性、穩(wěn)定性較高，適用于城市電力配電網(wǎng)的供電要求，目前已經(jīng)成為了電信配電線路的主要建設(shè)模式之一。

4 結(jié)語

隨著我國電力通信技術(shù)的發(fā)展，電力通信中的光通信技術(shù)也不斷更新?lián)Q代。EPON技術(shù)在電力通信網(wǎng)絡(luò)中具有加大的可行性，能進(jìn)一步保障電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩裕嵘覈娏νㄐ偶夹g(shù)水平。因此，我國應(yīng)大力加強(qiáng)EPON技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)，不斷探討適合EPON系統(tǒng)的組網(wǎng)方案，從而不斷推動我國電力通信事業(yè)的不斷發(fā)展，更好地滿足人們的用電用網(wǎng)需求。

參考文獻(xiàn)

[1]王俊霖，鐘波.光纖技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用研究[J].中國新通信，2016，18（13）：107.

[2]龔萌.光纖通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，（12）：591.

[3]程剛.光纖通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)：引文版，2016，（5）：00193-00193.