Omdia首席分析師：光纖到機器助力電網(wǎng)數字化轉型

  概述

  作為全球公共基礎設施之一，電力不僅滿(mǎn)足了基本生活需求，還支撐著(zhù)高級應用和服務(wù)。隨著(zhù)用電量的持續快速增長(cháng)，但電網(wǎng)行業(yè)的現代化進(jìn)程卻較為滯后，亟需向可靠、安全、高效、可擴展和可持續的方向發(fā)展。智能電網(wǎng)，通過(guò)安全通信網(wǎng)絡(luò )中邊緣計算和云端應用實(shí)時(shí)傳輸數據，有效平衡了能源供求關(guān)系。無(wú)源光局域網(wǎng)(POL)是實(shí)現數字化轉型的關(guān)鍵，可提供可靠、安全和可持續的通信網(wǎng)絡(luò )，滿(mǎn)足惡劣電網(wǎng)環(huán)境下的嚴苛性能要求。因此，許多電網(wǎng)公司選擇使用POL來(lái)支撐內部和客戶(hù)寬帶通信服務(wù)，或與通信服務(wù)提供商(CSP)合作。

  挑戰

  傳統電力資源面臨瓶頸，亟需利用可再生能源，以滿(mǎn)足各行業(yè)、消費者及智慧城市日益增長(cháng)的用電需求。而電網(wǎng)系統本身較為復雜，打造一套更智能、可靠、安全的新電網(wǎng)并不容易。實(shí)現電網(wǎng)可持續發(fā)展是一項關(guān)鍵目標，但如何整合可再生能源同時(shí)降低峰值用電負荷卻頗具挑戰性。

  電網(wǎng)公司正致力于打造智慧電網(wǎng)，實(shí)現電流控制和檢測，以及對故障、安全問(wèn)題、用戶(hù)需求和多種能源集成等的響應。智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò )必須能夠在惡劣的環(huán)境中運行，并連接監控與數據采集(SCADA)和智能電表等多種數據源和傳感器。

  因此，電網(wǎng)公司需要改造其端到端通信網(wǎng)絡(luò )。智能電網(wǎng)的基本架構如圖1所示。

圖1：智能電網(wǎng)基本架構

  電網(wǎng)智能化轉型通過(guò)數據驅動(dòng)電網(wǎng)公司發(fā)展，提升運營(yíng)能力和性能，同時(shí)增強電網(wǎng)可持續性，詳見(jiàn)圖2。

圖2：電網(wǎng)智能化轉型的好處

  1 解決方案：使用POL將光纖連接到機器

  POL是一種局域網(wǎng)(LAN)類(lèi)型，它利用廣泛部署、可靠、安全的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò )(PON)技術(shù)，將基于光纖的PON設備安裝在工業(yè)或園區場(chǎng)景中，支持光纖到機器接入。POL使用單模光纖進(jìn)行無(wú)源布線(xiàn)，光網(wǎng)絡(luò )基于無(wú)源(免供電)分光器，避免了電磁干擾，這對電網(wǎng)來(lái)說(shuō)非常重要。

  如圖3所示，POL由一臺光線(xiàn)路終端(OLT)和多臺光網(wǎng)絡(luò )單元(ONU)組成。OLT部署在電網(wǎng)的通信機房中，而ONU則可部署在電網(wǎng)發(fā)電、輸電和配電的各個(gè)位置，也能安裝在智能電表網(wǎng)關(guān)中，支持語(yǔ)音、數據、視頻等多種業(yè)務(wù)和功能。

  POL為電網(wǎng)公司帶來(lái)諸多優(yōu)勢：

  高可靠、高冗余、高安全、易管理。POL采用電信級PON設備，可靠性高達"五個(gè)9"。如有需要，底層光分配網(wǎng)絡(luò )(ODN)可提供冗余設計，例如，安裝兩臺OLT并部署雙鏈路。如果其中一臺OLT或一條鏈路故障，業(yè)務(wù)流量會(huì )自動(dòng)切換到另一OLT或鏈路。此外，光纖不受電磁干擾、射頻和電磁脈沖的影響。PON網(wǎng)絡(luò )難以篡改，安全性較高，可以滿(mǎn)足安全部門(mén)的安全需求。POL解決方案包括端到端設備和業(yè)務(wù)開(kāi)通管理工具。

  大帶寬、易升級、操作簡(jiǎn)單。帶寬高是光纖化POL的一大優(yōu)勢?；赑ON網(wǎng)絡(luò )，POL支持更高帶寬，可輕松升級至10G及以上。部署POL后，IT部門(mén)還可以根據具體帶寬要求決定升級哪些光網(wǎng)絡(luò )終端(ONT)。PON設備無(wú)需調測，簡(jiǎn)化了POL網(wǎng)絡(luò )升級。此外，在遵守安全協(xié)議的前提下，添加ONU設備也較為容易。

  節省電力、空間等資本支出和運營(yíng)支出。與傳統LAN相比，光LAN(POL)減少了布線(xiàn)、機架和交換機，大幅降低資本和運營(yíng)支出。PON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)的接入技術(shù)，實(shí)現了整網(wǎng)光纖共享，從而降低資本成本。POL的無(wú)源網(wǎng)絡(luò )還可節省能源，促進(jìn)可持續發(fā)展。此外，POL網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍可輕松達到20甚至40公里，這對電網(wǎng)來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。

  支持寬帶業(yè)務(wù)光纖化擴展。部署POL后，電網(wǎng)運營(yíng)商能夠直接向其客戶(hù)或通過(guò)與通信服務(wù)提供商(CSP)的合作提供光纖寬帶服務(wù)。電網(wǎng)擁有路權，可支持光纖布線(xiàn)。此外，電網(wǎng)幾乎覆蓋了城市、郊區和鄉村的每個(gè)角落，每個(gè)家庭、企業(yè)或政府辦公室都能連接到寬帶基礎設施。

圖3：展示了POL網(wǎng)絡(luò )架構及PON設備在整張電網(wǎng)中的位置。

圖3：電網(wǎng)場(chǎng)景下，使用PON設備(OLT和ONU)的POL

  2 案例分析

  CEMIG是巴西最大的發(fā)電和輸配電公司之一，為700多座城市的800萬(wàn)客戶(hù)提供服務(wù)。CEMIG選擇部署POL，在電網(wǎng)中實(shí)現高度可靠的寬帶通信。POL除了上一節提到的優(yōu)勢外，還可幫助CEMIG對電網(wǎng)進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)監控，節省資源并減少了中斷時(shí)間。此外，PON網(wǎng)絡(luò )大帶寬支持高分辨率成像，可提供清晰的資產(chǎn)分析視頻。CEMIG發(fā)電和輸電經(jīng)理William Dorneles Rocha表示：

  "能源已經(jīng)成為影響經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的一個(gè)重要因素。我們正在利用數字化轉型提高客戶(hù)滿(mǎn)意度和服務(wù)質(zhì)量，而目前最先進(jìn)的光通信網(wǎng)絡(luò )是打造穩定、高可靠能源系統的有力支撐"。

  Energie AG Oberosterreichis(Energie AG)是奧地利一家綜合性公用事業(yè)公司。該公司選擇部署POL來(lái)實(shí)現語(yǔ)音、數據和視頻服務(wù)接入。此外，得益于POL，Energie AG還實(shí)現了能源、水和廢物的數字化管理。

  3 建議

  全球許多電網(wǎng)正在采用POL，實(shí)現從發(fā)電到輸配電和智能電表的安全、高可靠寬帶通信?；趶V泛部署的PON技術(shù)和解決方案，POL網(wǎng)絡(luò )可以與電網(wǎng)同時(shí)運行，支持實(shí)時(shí)數據采集和分析、云端應用和邊緣計算。

  POL推動(dòng)了電網(wǎng)的現代化，減少中斷時(shí)間，優(yōu)化資產(chǎn)管理，從而實(shí)現了可持續發(fā)展目標。POL不僅為電力公司內部提供了強大可靠的光纖化寬帶通信網(wǎng)絡(luò )，還幫助電力公司直接向其客戶(hù)(或通過(guò)與CSP的合作)提供三網(wǎng)合一通信服務(wù)。

  因此，建議電網(wǎng)公司仔細研究POL(光纖到機器)及其推動(dòng)電網(wǎng)轉型的能力。

  作者介紹：Julie Kunstler在通信組件、設備和軟件行業(yè)擁有超過(guò)30年的經(jīng)驗。她負責Omdia對固定寬帶接入行業(yè)的覆蓋，包括組件、設備和軟件，專(zhuān)注于PON、xDSL/Gfast和電纜。Julie密切關(guān)注技術(shù)發(fā)展及其對供應商生態(tài)系統的影響，曾擔任私人和公開(kāi)交易的通信公司的高管、投資者和董事會(huì )成員。在加入Omdia之前，Julie曾擔任Teknovus的業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁。