光通訊技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用與組網(wǎng)方案探討

劉國(guó)祥

摘 要：光通訊技術(shù)以其更快的傳輸速率、更高的安全性、更大的傳輸容量等特點(diǎn)，在電力通訊組網(wǎng)技術(shù)中必將占據(jù)重要地位。文章對(duì)光通訊技術(shù)在電力通訊組網(wǎng)中的應(yīng)用以及相應(yīng)的組網(wǎng)方案進(jìn)行對(duì)比分析和探討，預(yù)測(cè)未來(lái)電力通信系統(tǒng)組網(wǎng)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：光通訊；電力通信；應(yīng)用；組網(wǎng)方案

引言

目前已經(jīng)形成多種通信方式并存的通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的電力通信系統(tǒng)隨著用電負(fù)荷的激增，通信速率以及通信質(zhì)量面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，電力供應(yīng)和調(diào)度企業(yè)對(duì)于新的高速安全通信方式的需求迫在眉睫。

1 現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題

1.1 有線通信網(wǎng)絡(luò)

有線通信網(wǎng)絡(luò)的幾種通信方式中，各有其特點(diǎn)，但同時(shí)也存在一定問(wèn)題。（1）SDH/MSTP通信方式保護(hù)機(jī)制健全，業(yè)務(wù)層次分明，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以成環(huán)，設(shè)備投資巨大，底層網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)帶寬浪費(fèi)現(xiàn)象；（2）以太網(wǎng)交換機(jī)通信方式優(yōu)勢(shì)在于網(wǎng)速快、帶寬大，工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，但是在環(huán)形組網(wǎng)形式中，難以滿足“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的需求，后期系統(tǒng)擴(kuò)容性能以及系統(tǒng)魯棒性能較差；（3）光貓通信方式具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、投資小以及終端配置靈活等特點(diǎn)，但是難以通過(guò)統(tǒng)一的網(wǎng)管進(jìn)行管理和配置，且在組網(wǎng)過(guò)程中由于各層之間需要額外增加通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，容易導(dǎo)致傳輸過(guò)程中的誤碼和故障。

1.2 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的幾種通信方式，則有以下特點(diǎn)和問(wèn)題。（1）230MHz數(shù)傳電臺(tái)利用超短波通訊，節(jié)省投資，組網(wǎng)方便，但是該技術(shù)較為落后，對(duì)于電臺(tái)數(shù)量有強(qiáng)烈的依賴，通訊范圍較小；（2）基于GPRS的通信方式覆蓋面積大，可利用無(wú)線運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，但是在組網(wǎng)過(guò)程帶寬較小，難以滿足高速通信實(shí)現(xiàn)三遙功能的需求，穩(wěn)定性差。

1.3 小結(jié)

通過(guò)以上分析可以看出，不同的通信方式都有其固有的優(yōu)勢(shì)，但也不可避免的存在許多問(wèn)題。依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于通信系統(tǒng)帶寬以及安全性等的要求，光纖通信方式在所有的通信方式中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，從而確定了“光進(jìn)銅退”的發(fā)展戰(zhàn)略。

2 光通訊組網(wǎng)技術(shù)

2.1 ASON技術(shù)

ASON技術(shù)的核心是ASON信令網(wǎng)控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)控制下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的連接以及自動(dòng)交換功能；其基本設(shè)計(jì)理念是采用控制平面對(duì)光傳送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)分配，從而保證網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用。ASON技術(shù)構(gòu)架包括三個(gè)層次，分別為網(wǎng)管層、控制層以及設(shè)備層，整體采用分布式控制方式，將動(dòng)態(tài)交換的理念首次引入。ASON技術(shù)的通訊協(xié)議為GMPLS協(xié)議，又稱廣義多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議，其功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)連接的多種操作，例如建立、刪除、恢復(fù)等。

2.2 OTN技術(shù)

OTN技術(shù)是以WDM作為基礎(chǔ)框架而形成的完整體系，能夠?qū)蛻舻乃行盘?hào)進(jìn)行透明化傳送，且其FEC糾錯(cuò)能力較為強(qiáng)大，能夠?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級(jí)管理，且管理機(jī)制健全。OTN技術(shù)的真正應(yīng)用始于2007年，由電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始正式使用，而在電力通信系統(tǒng)中，尚未開(kāi)始應(yīng)用。

2.3 EPON技術(shù)

與OTN技術(shù)一樣，目前EPON技術(shù)尚未在電力通信領(lǐng)域得到應(yīng)用。該技術(shù)應(yīng)用WDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)單根光纖的上下行傳輸，其中上行數(shù)據(jù)采用TDMA技術(shù)進(jìn)行復(fù)用，而下行數(shù)據(jù)采用廣播技術(shù)進(jìn)行復(fù)用。

3 基于EPON技術(shù)的電力通信組網(wǎng)方案

3.1 可行性研究

與其他技術(shù)相比，EPON技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）維護(hù)簡(jiǎn)便，該技術(shù)可不適用額外電源，后期擴(kuò)容時(shí)，可相應(yīng)增加分光器以及相應(yīng)的ONU即可完成，維護(hù)成本較低；（2）帶寬較大，目前的EPON技術(shù)可以為上下行數(shù)據(jù)分別提供1.2G的帶寬，且后期升級(jí)潛力可達(dá)到10G，能夠滿足電力通信發(fā)展的需求；（3）網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，EPON技術(shù)在電信運(yùn)營(yíng)商已得到應(yīng)用，可進(jìn)行大規(guī)模的組網(wǎng)，支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的應(yīng)用，對(duì)于終端設(shè)備多的電力通信網(wǎng)絡(luò)適用性強(qiáng)；（4）安全可靠性高，該組網(wǎng)方案中，單個(gè)ONU與終端設(shè)備之間采用并聯(lián)方式進(jìn)行通信，當(dāng)某一ONU發(fā)生故障時(shí)，對(duì)于其他配對(duì)設(shè)備沒(méi)有影響，且通訊協(xié)議采用AES加密算法，對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)陌踩杂袠O大保障；（5）網(wǎng)絡(luò)層次簡(jiǎn)單，由于采用了無(wú)源分光器，對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中繼系統(tǒng)進(jìn)行了極大簡(jiǎn)化。

3.2 組網(wǎng)方案

基于EPON技術(shù)的組網(wǎng)拓?fù)浞桨缚梢苑譃殒溞谓M網(wǎng)、全鏈路保護(hù)組網(wǎng)兩種方式，其中全鏈路保護(hù)組網(wǎng)又可分為兩種，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下。

3.2.1 鏈形組網(wǎng)。鏈型組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1，該結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是將OLT設(shè)備配置在每個(gè)配電子站，而后通過(guò)PON接口與分光器進(jìn)行連接，分光器可布置在分段開(kāi)關(guān)處。該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞耐ㄐ虐霃郊s為20km，能夠滿足單電源供電范圍的需求。

3.2.2 全鏈路保護(hù)組網(wǎng)（一）。該組網(wǎng)方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2，主要特點(diǎn)是對(duì)于配電網(wǎng)中的“手拉手環(huán)網(wǎng)”具有天然適配性，將OLT設(shè)備分別置于兩個(gè)子站之間，ONU的每個(gè)上行鏈路均采用冗余設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2.3 全鏈路保護(hù)組網(wǎng)（二）。該組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3，與手拉手型相比，該方案中，OLT設(shè)備的光方向一致，設(shè)備位置基本趨同。

3.3 EPON組網(wǎng)可靠性分析

基于EPON技術(shù)的組網(wǎng)方案中，采用并聯(lián)方式連接各無(wú)源光分光器與ONU設(shè)備從而形成光纖網(wǎng)絡(luò)，光信號(hào)自O(shè)LT設(shè)備傳出通過(guò)至各分光器，經(jīng)過(guò)物理路徑，設(shè)備可靠性較高。當(dāng)其中某一個(gè)或某幾個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，并不會(huì)影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)目前電力通信系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)基于EPON技術(shù)組網(wǎng)的方案可行性分析，提出幾種適于電力通信的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為電力通信系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)方案的選擇提供一定的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉冬明.光纖通信技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用[J].電子世界，2014，13：174-175.

[2]韓亞男.光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，7：41.