浅谈GPON技术在工业控制网络中的应用

◆宋华尧

(大冶有色金属集团控股有限公司 湖北 435005)

浅谈GPON技术在工业控制网络中的应用

◆宋华尧

(大冶有色金属集团控股有限公司 湖北 435005)

随着社会与计算机网络信息技术的发展，人们越来越依赖网络，而且对网络信息服务与带宽的需求提出了更高的要求。而PON技术作为一种优质、廉价的宽带接入技术，顺应了时代发展。完美解决了传统接入方法中存在的问题是 PON技术应用的最大优点，其真正实现了多网多业务的网络接入，具有低廉的建设成本、覆盖区域广、传输效率高等优点，为人们提供了更多优质的功能性网络服务，因此受到了社会各界的高度关注。

GPON技术；接入网；工业控制网络；应用

0 引言

接入网中GPON技术的普遍运用，给接入网带来了技术性的革命，使通信网络的运行容量与速度得以明显的提高，不但使网络通信质量大大提升，还让用户对其使用功能的需求充分得到满足，对于网络建设有着非常重要的作用和意义。所以，本文针对在接入网中GPON技术的应用实施做出初步的探讨分析，重点讲述了其在接入网、工业控制网络中的应用，并提出个人的认识与观点。

1 GPON技术简介

PON（无源光网络）由下面3大部分组成，如表1所示：

表1 PON 部件组成

其为树形的拓扑结构，采用无源光分路器将OLT（光线路终端）与 ONT（光网络终端）连接起来。光分路器又称分光器，是光纤链路中重要的无源器件之一，是具有多个输入端和多个输出端的光纤汇接器件。在 ODN（光分配网络）中这个处于 OLT和 ONU（光网络单元）之间的部件，没有一个有源电子设备。PON（无源光网络）的典型接入网结构如图1所示。

图1 无源光网络典型结构示意图

在 PON 中采用波分复合技术，能同时实施处理双向信号传输，以不同波长在一根光纤中分别对上、下行信号进行传送。在局端机房中，OLT上合成语音信号和数据信号，采用 1490nm在PON下行方向传输语音和数据信号；从用户端向局端 ONU以1310nm波长传送上行语音和数据信号。在 PON中还可采用1550nm波长传送上行或下行视频信号。PON无源网络技术还具备很多优点，比如无供电压力、适应性强的 ODN 环境、受电磁干扰非常小、实施网络建设可以大幅节省建设成本和降低运行维护费用等，因此在接入网中的需求能够很好的得到满足。

2 GPON 技术在接入网中的应用

2.1 FTTB应用模式

2.1.1 FTTB+LAN的应用模式

这种应用模式的方式为光纤用户侧接点布设在楼道或者楼层中，ONU负责供应多种入网接口。需要注意的是，在距离上有所限制的入网五类线，一定要确保ONU到达最后用户的走线间距不能长于100m时才可以完成。

2.1.2 FTTB+xDSL的应用模式

这种模式的完成方式为将光纤端接点布设在楼道或者楼层中，用户则应用xDSL接口以双绞线进入用户。这种运用模式让双绞线资源获得了充分运用，凭借比较成熟的 ADSL2+、VDSL技术，让目前的线路获得了有效运用，节约资源。

2.2 FTTH接入应用模式

GPON技术的网络接入模式能够依据详细的状况实施设计，FTTH的接入就是光纤到家庭用户的接入方式，连接通信局端与家庭住宅的接入，关键是运用光纤传输媒质实施连接用户的网络，经过引入光纤到单个用户使用，使网络的传输速率提高。这种接入方式，在物理网络组成上、FTTH在光线路终端OLT和无源光分配网络ONU之间实现全程光纤的接入方式，确保通信网络的上行与下行的高速率传输。把ONU光节点依据实际的需要布设在用户侧；这样，ONU作为ONT网络接入方式，可以直接的经过UN（I用户网络侧接口）为用户端相同UNI接口设备连接。

在FTTH的网络接入运用模式中，OLT和ONU之间使用无源光分配网络技术，主要由光分路器与光纤组成网络，产生一个动态管理的体系，可以完成视频、语音、交互式大型网络游戏等业务流相对大的网络信息传输，能够依据需要在小区机房或者专业的远程机房中放置 OLT设备，这种接入设备的供电形式能够使用AC 220v的电源供电，也能够使用专用的UPS实施供电，确保系统的稳定性。

3 工业控制网络设计方案实现

3.1 系统组成

工业控制网络智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现工控网络的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励、抵御攻击以及资产的优化高效运行。采用具备保护功能的 PON 网络构建的智能工业控制网络解决方案，主要是实现自动化控制信号的传输，关键业务的用户数据的采集和生产设备的控制。

3.2 业务解决

ONT 通过承载 RS485/RS232 的串口控制/采集信号，可以为工业控制网络提供基于 GPON 技术的解决方案如图2所示。

图2 工业控制网络解决方案

工业控制网络解决方案技术特点：根据智能工业控制网络要求设计的支持双PON接口保护、并提供 RS232/RS485 串口多功能终端，满足工业控制网络中对自动化控制和信息采集的串行接口需求；同时为企业用户提供手拉手的保护功能，从前端、中间光纤线路到终端的全线路保护，满足工业控制网络的高可靠性要求；采用 GPON 技术构建的工业控制网络，为企业用户提供数据业务平台和 RS485/RS232 工业控制信号的统一传输平台。信息采集业务通过 ONT 端提供的 RJ45 接口，可以对接工业控制网络中的数据业务采集点，对视频采集业务、用户信息收集业务和电表信息收集等方面进行业务采集，传输到机房管理系统中。RS485 控制信号业务通过 ONU 端提供 RS485/RS232 接口，接入到 RS485 接口的工业控制设备或 RS485 信息采集设备，通过机房管理平台下发的控制信号对工业设备进行控制，同时也能将通过 RS485 采集的信息传送到管理机房。

4 结语

在接入网层面上GPON技术提供了一个统一的接入平台，不但可以满足现有FTTx的大多数业务需求，并且也节约了使用单位的故障处理成本与维护成本。经过分析GPON技术的应用，技术漏洞能够更清晰地找出，从而可以进行有针对性的技术改进。在保障业务发展的状况下，使网络质量得到进一步的提升，也可以为GPON技术在将来的业务发展提供一些技术积累。

[1]何振玲．GPON技术在接入网技术中的运用研究[J]．电子应用技术，2012．

[2]郝瑞，王立军． GPON技术下全业务传输接入网的研究[J]．中国新通信，2014．

[3]徐俭．GPON 光纤接入网技术与应用[J]．有线电视技术，2013．