中压配电通信网中光纤通信技术的应用及分析

袁长青 李文刚 刘建朝 国网新疆电力公司疆南供电公司

中压配电通信网中光纤通信技术的应用及分析

袁长青 李文刚 刘建朝 国网新疆电力公司疆南供电公司

随着我国对配电网的不断建设，对配电通信也提出了更高的要求。在智能配网通信网络中，选择光纤通信技术以及对通信业务的影响已经是目前配电通信网中的研究热点。本文就目前在配电通信系统中使用较为普遍的两类光纤通信技术进行主要的介绍，并根据实际使用状况对其进行简要的分析，通过对本文的分析，对今后在建设配电通信系统建设过程中对适合的通信技术的选取有所帮助。

中压配电网；光纤通信技术；工业以太网技术；EPON；应用分析

前言

配网通信网拥有分散、点多、覆盖面广等特点，因此要对各区域的配网的实际情况来进行通讯方式的选择。由于城市内负荷大、杂散电波复杂、建筑物阻挡等原因，不适宜使用无线通信。而光纤具有传输距离远、通信量大、传输速度快、安全可靠性好、业务扩展能力强等优势已经被广泛应用与配网通信中。目前，我国配电网中压配电通信已经发展的初具规模。配网通信系统中光纤通信主要是EPON以及工业以太网两种技术得到运用。对这两种技术进行分析，阐述其各自的优势，提出建设配电通信网时进行技术选取的建议。

1.光纤通信技术的应用

1.1 工业以太网的应用

工业以太网是利用已经发展较为成熟的以太网技术与工业应用相结合开发出的一种新的以太网技术。与普通以太网技术相比，工业以太网具有如下特征。第一，环境条件。工业网络通常情况下环境较为恶劣，要保证工业通信设备可以在高湿度、高温度、高海拔、供电质量差、电磁干扰严重等自然或人为条件下进行正常的通信。第二，通信流量。民用以太网多数是随机流量，工业网络的流量中，周期性流量占比较大，而且多数流量的产生是可预测的。第三，网络设计目标。民用网络的首要前提是对网络宽带利用要保证充分，通信设备多数功能均是采用可用流量低于网络流量时的流量控制技术，一般采用尽力而为原则。在特殊情况下，可以出现延时较大或数据损失情况的发生。而对于工业网络，大多数的通信流量均和工业系统运转情况相关，通常是不允许出现数据损失的，也不采取流量控制，通信设备一定要确保可以在大流量状况下对数据可以进行正常收发。第四，工业通信网络要求通信的安全、实时、可靠、稳定，同时拥有极强的自愈力。第五，民用网络全球化明显，而工业网络通常是专用局域网络[1]。

1.2 EPON技术应用

EPON技术是采用点到多的单纤双向接入网络，通常EPO系统是由OLT、POS、ONU三部分组成。 OLT由需要进行配置对快OLC，OLC通过POS与多个ONU进行连接，POS设备简单无需电源，可以在全天候环境下安置，通常POS具有8、16以及32个分线，同时可以进行多级连接。 EPO系统的下行利用广播形式，每个ONU均可以依据自身逻辑链路标识来选取接收数据。上行利用TDMA形式，每个ONU均可以依据EPON系统进行统一调度。在系统时隙进行上行数据发送，从而保证不会出现数据碰撞。

2.光纤通信技术的应用分析

2.1 组网结构比较分析

工业以太网在进行环形组网时，在进行系统扩建以及增加业务节点时，仅仅需将新建部分添加到原有网络中，在网络规模扩展时，不会对其他通信节点造成影响。当增加的数量过多时，为保证网络总体的安全性能，可以另行增加一对光纤芯来组建新的环路[2]。

EPON进行环形或双链型结构组网时，要对个节点处的光功率损耗状态及性能充分考虑，从而进行可级联ONU设备的数量设定。在进行星型组网时，要对各节点ONU的ONU设备数量进行充分考虑，从而进行系统分关比的设定。在进行系统扩建或改造时，若在建设前期对ONU设备的级数和分光比的设定不足，那么在进行扩建时就要对ONU设备的技术和分光比急性重新设定，这会对整个系统通信造成影响。

2.2 业务安全接入的比较分析

工业以太网通常是利用局域网进行工作的，本身并不具有有关的安全接入认证能力，需要采取802.1x协议来对没有授权的设备或用户经由访问端口进行访问网络加以限制。

EPON技术内部的用户、网络、系统管理均采用了不同的机制。主要包含如下方式。第一，EPON系统中任一ONU所发出的数据无法被其他ONU所接收，也就是上行信息不会被窃取。下行利用广播形式， ONU依据逻辑链路标识选择是否接收。第二，支持三重加密算法，OMU生成密钥，而且密钥会定期更改，同时对所有数据进行加密处理。第三，支持ONU多种认证接入方式，诸如MAC地址、 LOID加PassWord、混合认证等，禁止未经认证的ONU接入系统[3]。第五，支持用户认证同时支持相应的端口标识认证。第六，具有DHCP保护能力。第七，具有源MAC/IP防护功能，不但对用户端口上报，同时对认证工程进行监测，自动生成用户端口的源IP和源MAC过滤条目，仅允许通过认证的源IP和源MAC得流量可以接入网络，从而有效的避免IP或MAC地址欺骗，防止非法流量的接入。

2.3 扩容和网络规模的比较分析

工业以太网的扩容仅仅需要添加新的交换设备以及光链路，不再需要增添其他设备。此外，由于其是由于设备，因此传输距离较EPON系统远。在进行环网组建时没有设备数量上的限制，为了维护方便，将环网以太网交换机数量限制在50个以下。而且组网简单灵活，对网络规划要求较低，可以适用于不同的组网方式[4]。

EPON系统在扩容时要对光分路器进行更换，采用分路数的增加来使分路器光的方向增加。所以在进行EPON系统设计时要预留出光纤资源和光功率余量，在主干光纤上使用非均分无源分光器，确保把光功率大量留给扩容节点设备。新增节点需要增加分光器以及OMU，以此来保证网络的扩容。但是EPON的分光器是无源器件，不能对信号进行放大，因此通常最远通信不可以高于20kM。而且，分光路器具有插入损耗，因此EPON进行组环时单环不能超过12级，拉手环不能超过7级。而工业以太网不存在该限制。

2.4 环境适应性比较分析

工业以太网是根据工业需求进行设计的，在环境适应性上可以对高温、高湿、防护等级、安装方式、抗干扰能力都有很强的适应性。而EPON技术则主要是普通商业设备，设备对于工业上环境的考验还需进一步的验证[5]。

3.结语

综上所述，目前我国配电通信中所选取的主要的光纤通信技术是EPON以及工业以太网技术。工业以太网适宜采取环形组网，拥有良好的适应能力、设备运行稳定、网络扩展能力强等优势，但是其具有不完善的标准、介入措施安全性差等劣势。而EPON技术适宜采用星型或树形组网，拥有标准成熟、安全接入性好、产业链完善等优势，但是存在工业运用性差、网络扩容难等劣势。综合以上特点，对于配电通信是专用网络，对安全方面的要求较高、环境、工业应用性要求强等特点，建议选择环形结构，优先使用以太网技术。在信息采集时选择星型或树形结构，选取EPON或以太网技术均可。

[1]曾宏锋.光纤通信技术在电力系统中的应用探究[J].通讯世界，2016，02（02）∶251-252.

[2]张亮，郭安乐，胡博.EPON和McWill技术在配电通信网中的应用[J].科技视界，2016，03（03）∶259+288.

[3]蔡继涛.浅谈工业以太网交换机在广州电网配电通信网中的应用[J].通讯世界，2014，10（19）∶30-31.

[4]胡诚，沈晗阳.智能配电通信网中的信道编码技术探讨[J].信息通信，2015，05（05）∶165.

[5]孙圆圆.无源光网络技术在配、用电通信网中的组网研究[J].宁夏电力，2013，03（03）∶37-41+64.