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EPON技术在电力通信网中的应用分析

2020-05-06唐凌云

通信电源技术 2020年24期
关键词:通信网分光光缆

李 西,徐 潜,唐凌云

(1.国网西藏电力有限公司经济技术研究院,西藏 拉萨 850000;2.国网西藏电力有限公司 建设管理分公司,西藏 拉萨 850000)

0 引 言

智能电网是我国现代电力系统的重要发展方向,通信网是信息沟通和汇聚的重要基础,早期以骨干通信网研究为主,近年来越加重视通信接入网技术研究。目前,光纤技术凭借着传播速度较快、距离较远以及安全性和可靠性较高等诸多优势得到了广泛应用,本文主要围绕EPON技术展开详细分析。

1 电力通信网技术体制选择

智能电网是我国现代电力系统的重要发展方向,其是建立在高速通信基础上的智能化电网,通过最新测量与控制技术,配合先进分析与决策系统,提高电网运行的效率、安全性以及可靠性。对于智能电网而言,通信技术是实现智能化的技术支撑,也是基础数据传输的重要基础。早期电力通信网指的是变电站通信的骨干通信网,经由多年发展,光通信技术逐渐发展起来,并开始从同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)技术向自动交换光网络(Automatically Switched Optical Network,ASON)技术、波分技术以及光传送网(Optical Transport Network,OTN)技术演进,整个骨干通信网开始具备高带宽和多业务接入能力[1]。

目前,基于智能电网的发展需求,通信支撑体系必须朝着10 kV和0.4 kV不断延伸,其属于是通信接入网,不同通信接入技术的特点对比如表1所示。

结合上述多种技术的对比情况分析,EPON技术优势如下。一是传输距离远,最大可达100 km,二是系统传输容量大且扩容方便,多业务接入能力强,三是组网灵活,包括树型、星型、总线型以及混合型等,四是ONU设备属于是工业级产品,可满足恶劣环境运行需要,五是系统可抗多点失效,安全性好,任何一个终端故障不会影响系统的运行稳定性,六是EPON技术相对成熟,实现了较大规模应用。总的来说,EPON技术在电力通信网中的应用,在安全性、多业务接入、应用适应性以及系统可扩展性方面有着显著优势[2]。

2 EPON技术在电力通信网中的应用

2.1 EPON技术原理

EPON是一种点到多点的光纤接入技术,其基本组成结构如图1所示,主要包括光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)和光网络单元(Optical Network Unit,ONU)设备,并通过分光器组成光分配网络(Optical Distribution Network,ODN)连接[3]。由于ODN使用的是无源器件,因此被称为是无源光网络技术。

图1 EPON基本组成结构

表1 不同通信接入技术的特点对比

EPON技术运用中,上、下行分别采用时分复用技术和广播方式,具体如图2所示。现对比分析宽带无源光网络(Broadband Passive Optical Network,BPON)、EPON以及无源光接入系统(Gigabit-Capable Passive Optical Network,GPON)几大技术的具体参数,结果如表2所示。

图2 EPON上、下行传输模式

表2 BPON、EPON、GPON技术参数

分析表中数据来看,GPON技术优势明显,EPON技术完全基于以太网。由于以太网是所有通信协议中最成功、应用最广的,且EPON核心模块相对成熟,实现了规模化生产,而GPON核心模块难以实现规模商用,相应的购买成本增加,因此决定了EPON技术成为目前智能电网通信接入的最佳选择。

2.2 EPON技术运用思路

2.2.1 光缆建设方面

在通信光缆型号选择方面,结合工作实践不难发现,10 kV及以下层面通信光缆采用光纤复合相线光缆(Opticalphase Conductor,OPPC)和光纤到户(Fiber To The Home,FTTH)等特种光缆,实际检修管理难度较大,建议尽量采用普通光缆,方便后期检修维护。纤芯规模方面,必须超前考虑主干光纤的芯数,提前实施纤芯规划,满足实际需求。

2.2.2 系统建设方面

在进行EPON系统建设时,需合理选择安全且易维护场地,小区层面OLT设备可安装在小区地下室,做好安全防护,合理规划系统组网结构,分光器和ONU设备需充分考虑接口预留,方便未来新的终端接入。

(1)10 kV层面组网。10 kV层面EPON规划时,设备配置要点如下,OLT设备优先设置在变电站机房内,ONU设备可与配电终端放置在一起,便于业务接入,分光器等ODN设备设在与ONU相距较近的光交柜和终端柜内。10 kV一次线路按结构分为单、双电源模式,10 kV层面环境相对复杂,EPON组网时需灵活根据一次线路构架情况设计,优先按环路结构实施光缆环网建设。

(2)0.4 kV层面组网。0.4 kV层面主要承载的是用电信息采集等业务,与10 kV层面主要差异在于末端节点主要位于公专变与低小区内,主要有两种EPON组网模式(根据OLT位置划分)。一种是将OLT设在变电站,此模式要求10 kV主干光纤资源充足,OLT设在110/35 kV变电站层面,小区设各级信号汇聚点,光纤到单元。此种方式网络结构简单,但小区规模越大占用的主纤资源越多。另一种是将OLT下沉至小区,此模式多用于小区规模较大的情况,可有效节省主干光缆资源。OTL直接放置在小区配电室等机房中,主要缺陷在于单个OLT设备的利用较低,且网络结构相对复杂,不利于后期新增节点[4,5]。

3 项目案例分析

3.1 项目背景

本文以某住宅小区接入网升级项目为例展开分析,区域共5个住宅小区,目前各小区不同程度地面临电缆绝缘劣化问题,拟结合智能配电和用电需求,对两处住宅小区进行EPON升级改造,切实满足小区语音、宽带上网、有线电视需求以及附近变台至主站智能抄表数据传递需求。

3.2 变台组网方案

本项目变台单独组网,其所需带宽小,具体组网方案如下。OLT设置在主站供电局处,ONU配置2个光纤上联口,以备接入不同路由光纤,ODN组网供电局侧1:2分光,光通道连接至变台ONU上联口。

3.3 住宅区组网方案

3.3.1 OLT容量与位置选取

根据预期计算,5个住宅小区约提供240 MHz带宽容量,EPON下行速度为1.25 Gb/s,带宽利用率70%,可用带宽875 MHz,1个PON下联口可满足需求,因此5个小区可共用一套EPON设备,共用OLT侧设备,动态分配带宽。本项目将OLT设置在110 kV变电站,对链路最大损耗进行计算显示满足EPON光功率预算要求[6]。

3.3.2 ONU容量与位置选取

本项目经综合分析,决定采用FTTB+数据用户线方式,主要需求如表3所示,ONU设置在住宅楼中间单元楼道,根据ONU类型确定ONU数量。

表3 各小区ONU设置情况

3.3.3 分光器规模与位置选取

本项目一、二级分光器设置在变电站通信机房,分光比为1:4和1:2,A、B住宅小区二级分光器分别设在2#楼中间单元楼道电表箱位置和3#楼靠近楼中间楼道电表箱处。

4 结 论

综上所述,EPON是一种成熟、稳定且性价比高的通信接入技术,适用于电力通信网的新建与改造,已经成为我国电力通信网技术体制的首选。在工程项目实施中,10 kV和0.4 kV通信接入网规划中需严格根据项目覆盖范围和运行环境等因素,综合开展EPON系统建设,满足多业务需求,促进我国智能电网全面发展。

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