無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)應用于電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信

       【訊石光通訊咨詢(xún)網(wǎng)】長(cháng)期以來(lái)我國電力投資的重點(diǎn)都是發(fā)電廠(chǎng)以及輸電設備的建設和完善，對配網(wǎng)系統的投入相對較少，導致配網(wǎng)結構不合理。為了提高輸電網(wǎng)以及配電網(wǎng)的可靠性，我國必須進(jìn)一步完善電力應急機制和電力配電自動(dòng)化，因此迫切需要一種靈活性強、帶寬高、保護機制好、管理智能化以及性?xún)r(jià)比高的通信系統來(lái)實(shí)現配網(wǎng)自動(dòng)化，而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(Passive Optical Network，PON)正好符合這些要求，因此對無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信中的應用展開(kāi)研究具有重要的現實(shí)意義。

　　1 PON技術(shù)的概述

　　1.1 PON系統的工作原理

　　作為一種樹(shù)狀結構的全光網(wǎng)絡(luò )，PON采用點(diǎn)到多點(diǎn)拓撲結構。PON系統由局端的光線(xiàn)路終端(OLT)、用戶(hù)端的光網(wǎng)絡(luò )單元(ONU)和光分配網(wǎng)絡(luò )(ODN)構成。ODN全部采用無(wú)源器件，不含有任何電子器件及電子光源，包括光纖和光分路器或耦合器，用于連接一個(gè)OLT和多個(gè)ONU。OLT到ONU的傳輸(下行方式)采用TDM廣播方式，連續不斷地將信息傳輸給每個(gè)ONU。ONU到OLT的傳輸(上行方式)采用TDMA(時(shí)分多址復用)方式，各ONU只有在OLT分配給自己的時(shí)隙內將信息傳輸給OLT。

　　1.2 PON技術(shù)的分類(lèi)比較

　　無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò )PON消除了局端和用戶(hù)端之間的有源設備，大大降低了維護成本，提高了系統的可靠性，并且有效的節約了光纖資源，是未來(lái)FTTH的主要解決方案。目前PON技術(shù)主要可分為以下三種：

　　(1)APON，其二層采用的是ATM封裝和傳送技術(shù)，最高速率為622Mbps，但由于成本較高、帶寬較低、ATM技術(shù)復雜等原因，目前已經(jīng)基本退出了市場(chǎng)；

　　(2)EPON，其二層采用的是以太網(wǎng)技術(shù)，它提供1.25Gbps的速率，將來(lái)速率還能升級為10Gbps。它將以太網(wǎng)技術(shù)與PON技術(shù)完美地結合在一起，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，因此非常適合IP業(yè)務(wù)的寬帶接入技術(shù)，其芯片和設備發(fā)展都比較成熟，市場(chǎng)占有率較高；

　　(3)GPON，其二層采用的是ITU-U定義的GFP，能提供所有標準的上行速率和1.25、2.5Gb/s下行速率。在高速率業(yè)務(wù)支持方面，GPON占據明顯的優(yōu)勢，但成本要高于EPON，另外產(chǎn)品的成熟度也略遜于EPON。

　　2 有源光網(wǎng)絡(luò )和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )的區別

　　有源光網(wǎng)絡(luò )(Active Optical Network，AON)中，ONU設備串聯(lián)在光纖網(wǎng)絡(luò )中，每個(gè)ONU收到的信號時(shí)經(jīng)上級ONU光-電-光變換后的信號。而在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )中，ONU設備是通過(guò)光分路器并接在光纖網(wǎng)絡(luò )上，各ONU收到的信號都由OLT直接發(fā)送下來(lái)。

　　當網(wǎng)絡(luò )需要增加支路時(shí)，有源光網(wǎng)絡(luò )系統必須在支路節點(diǎn)增加光接口板以實(shí)現光方向的增加，而無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )系統則只需更換光分路器，采用分路數更多的光分路器即可增加光方向，因此無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )系統擴充比有源光網(wǎng)絡(luò )系統更方便，且投資成本更低。與此同時(shí)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )系統具有更可靠的網(wǎng)絡(luò )安全保護機制，具體包括：(1)單節點(diǎn)保護，網(wǎng)絡(luò )中某一節點(diǎn)設備故障不影響其他節點(diǎn)工作，同時(shí)具備抵抗多節點(diǎn)同時(shí)失效的能力；(2)全網(wǎng)保護，可以采用完全相同的雙光平面保護機制，提供1+1的通道保護盒1+1的電路保護，自動(dòng)切換光平面，有效保證網(wǎng)絡(luò )的安全性。

        3 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信中的應用

　　作為整個(gè)配網(wǎng)系統的關(guān)鍵，通信系統的功能至關(guān)重要，因此才配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統的設計時(shí)必須具備如下特性：系統能夠穩定運行在各種惡劣的環(huán)境中，應變能力和穩定性能要高；系統能對網(wǎng)絡(luò )中的任何緊急事件作出快捷準確的反應，實(shí)時(shí)性要好；系統的拓撲靈活多變，設備適應性強，安裝、攜帶和維護比較方便；系統支持全雙工，既滿(mǎn)足主站向終端下發(fā)控制命令，又滿(mǎn)足終端向主站上傳數據，必要時(shí)還需同時(shí)雙向收發(fā)信息；系統必須充分利用已有資源，努力縮減投資，極大地提高整個(gè)系統的資金、設備和人力投入。

　　必須綜合考慮電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)和業(yè)務(wù)要求，采用PON技術(shù)實(shí)現業(yè)務(wù)接入，其常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò )結構有如下兩種：

　　(1)星形結構。主站(供電公司)和每個(gè)子站(變電站)之間都有一芯光纖連接。OLT放置在主站中心機房，分路器可以放置在中心機房也可以放置距離各個(gè)站點(diǎn)相對距離都比較近的集控站或營(yíng)業(yè)廳，分路器和OLT之間通過(guò)一芯光纖連接，從而節省光纜的數量。在站點(diǎn)內放置用戶(hù)終端ONU，子站設備通過(guò)ONU實(shí)現與主站設備的互聯(lián)互通。由于ONU有多個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口，每個(gè)接口的優(yōu)先級和帶寬都可以靈活設置，可以對立劃分不同的虛網(wǎng)，因此，PON系統不但可以為各種業(yè)務(wù)提供靈活的網(wǎng)絡(luò )接入，也可為站點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入提供良好的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。通過(guò)增加相應的語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)設備和合波設備，電話(huà)和有線(xiàn)電視也可以通過(guò)PON系統在一芯光纜上實(shí)現，從而為用戶(hù)提供更多的信息接入服務(wù)。

　　(2)鏈形結構。鏈形結構是PON系統的另一種接入方式，由于光纖呈鏈式分布，因此與星形接入相比可以更大程度上節省主干光纖資源。鏈式結構中，PON系統可采用多級分光且分光功率不等的光分路器方案，即在只有一芯或幾芯光纜資源的情況下采用功率不等的光分路器逐點(diǎn)匯聚。在鏈式結構中供電公司(主站)和各個(gè)站點(diǎn)由一根光纖連接起來(lái)，從OLT沿著(zhù)光纜敷設的路徑到達第1個(gè)站點(diǎn)時(shí)，由分路器進(jìn)行分光。分光后，一路經(jīng)一芯光纖接人站點(diǎn)ONU設備，另一路接著(zhù)到下一個(gè)站點(diǎn)，依此類(lèi)推。這種接入方式可以大大節省主干光纖資源，提高光纖資源的利用率。各個(gè)站點(diǎn)雖然經(jīng)過(guò)多級分光實(shí)現，但從網(wǎng)絡(luò )管理上仍然是二級結構，即從OLT到每一個(gè)ONU都是直接連接的中間，不經(jīng)過(guò)其他設備，從而保證了扁平化管理。

　　4 小結

　　接入網(wǎng)是用戶(hù)將網(wǎng)絡(luò )終端設備通過(guò)電話(huà)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)設備或光纖等接入國際互聯(lián)網(wǎng)，以實(shí)現相互通信的方法，其主要方式有公共交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )、綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)、數字用戶(hù)線(xiàn)路、光纖到戶(hù)接入等多種方式。其中光纖到戶(hù)接入的快速發(fā)展已成為寬帶城域網(wǎng)建設中的必然趨勢，其技術(shù)主要為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(PON)和有源光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)(AON)，其中PON技術(shù)相對而言發(fā)展更快些，設備安全性高、成本低、帶寬高、機房投資少且建網(wǎng)速度快，無(wú)疑會(huì )成為未來(lái)光纖到戶(hù)接入最理想的接入方式。