電力通信系統(tǒng)中光通信技術應用研究

田春林

摘要：本文簡要分析了光通信技術的發(fā)展歷程，并結合EPON技術談光通信技術在當前電力通信系統(tǒng)中的應用，然后基于EPON技術在電力通信系統(tǒng)應用的可行性提出組網(wǎng)方案，以期推動我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：電力通信系統(tǒng)；光通信技術；應用研究

中圖分類號：TN929.1；TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0019-02

近年來，隨著智能電網(wǎng)的建設普及，電力通信系統(tǒng)也不斷革新，為智能電網(wǎng)的建設提供了重要的安全性保障。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國電力通信技術也逐漸從簡單落后走向了世界先進，其通信技術手段的發(fā)展也經(jīng)歷了從單一電纜到光纖、微波、衛(wèi)星等多遠通信技術相結合的發(fā)展歷程，特別是光通信技術的出現(xiàn)和應用，使電力通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量得到了跨越式的提升，增強了我國電力的綜合通信能力[1]。因此，針對電力通信系統(tǒng)中光通信技術應用進行研究具有很強的現(xiàn)實指導意義。

1 光通信技術概述

1.1 光通信技術的發(fā)展歷程

光通信技術，即光波為載波，通過光學纖維（光纖）進行傳輸?shù)囊环N有線通信系統(tǒng)。以光作為通信的手段，具有悠久的歷史，從古代的烽火狼煙，到十八世紀Bell發(fā)明光電話，光通信技術都還處于較為原始的狀態(tài)，受自然、氣候等外界因素的干擾較大，傳輸距離受限。直到1960年美國人梅曼發(fā)明出高強的、頻率和相位都相對穩(wěn)定的光——激光，才正式開始以光波作為載波的研究，并掀起60～70年代大氣激光通信的熱潮。1966年，英國華裔科學家高琨提出光纖可以像傳導電子一樣傳導光波，由此奠定了現(xiàn)代光纖通信的理論基礎，使光纖作為信息載體成為可能的現(xiàn)實，因此高琨被成為“光纖之父”。大體而言，光纖通信技術的應用開始于上世紀70年代，發(fā)展至今，光纖通信技術已經(jīng)歷了五代。

第一代光纖技術主要指1990～1999年大規(guī)模發(fā)展的SDH傳輸網(wǎng)，第二代光通信技術是高速發(fā)展于2000～2006年的MSTP和DWDM技術；第三代光通信技術以OTN和ASON為典型；在ASON之后，又提出了第四代OTN技術和第五代EPON技術[2]。從SDH到EPON技術，每一次變革都極大地推動了我國光通信技術的發(fā)展，拉近了我國光通信技術水平與國際間的距離。

1.2 光通信技術的特點

采用光波進行通信最大的優(yōu)勢表現(xiàn)為傳輸距離長、通信容量大。在電力通信中，采用采用光纖進行信息傳輸，其傳輸距離比數(shù)字微波、電力線載波、銅線纜等通信技術更遠，且在信息傳輸過程中不易受電磁波干擾，穩(wěn)定性更高，抗干擾能力強，且信息傳輸損耗少，更能確保電力通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2 光通信技術體制及在通信系統(tǒng)中的應用

目前，光通信技術正不斷向信息傳輸?shù)母咚倩较虬l(fā)展，而光網(wǎng)絡速率的提升有賴于光傳送網(wǎng)絡的增多。圖1是光傳送網(wǎng)總結構圖，從圖中可看出目前光傳送網(wǎng)正在超全光化的趨勢發(fā)展。

從光通信技術的發(fā)展來看中，光傳送網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了SDH→MSTP→ASON→OTN→EPON的發(fā)展歷程，而在這幾項技術中心，目前應用較為廣泛的是ASON，而OTN與EPON作為新一代的光傳送網(wǎng)絡技術，具有較大的技術優(yōu)勢和發(fā)展前景。以下主要對ASON技術、OTN技術與EPON技術在電力通信系統(tǒng)中的技術機制進行分析。

2.1 ASON技術

ASON網(wǎng)絡是指在一定程序指令下，對光傳送網(wǎng)進行鏈接和交換的網(wǎng)絡，并通過控制平面對收集到的資源進行分配，從而實現(xiàn)智能化的通信網(wǎng)絡。嚴格來說，ASON是應用于智能光網(wǎng)絡中的主流技術，它并不屬于光網(wǎng)絡，而屬于智能光網(wǎng)絡的分支。ASON的優(yōu)勢在于它除了具備傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)所具備的網(wǎng)管層面和設備層面之外，還具備控制層面，因此它可以通過自身的控制完成對光網(wǎng)絡的鏈接和自動交換。

2.2 OTN技術

OTN技術是以分波復用技術為基礎，以WDM為基礎框架而形成的一整套完整體系。它主要通過光層組織網(wǎng)絡進行信號傳送，是下一代的骨干傳送網(wǎng)[3]。與以往的SDH、WDM等光傳輸網(wǎng)絡相比，OTN傳輸網(wǎng)絡具有突出的優(yōu)勢，主要包括：①具有分級管理的特性，可有效彌補SDH在傳送層中功能缺乏的不足；②提供了強大的FEC糾錯能力，提高了誤碼性能和光傳輸?shù)目缇?；③傳輸性能好，任何客戶的信號都可以通過OTN技術進行透明傳遞；④可對各層網(wǎng)絡進行管理監(jiān)控，提高了開銷和維護的管理能力。我國電信運營商2007年開始使用這一技術，但由于該項技術在當前的維護成本相對其他技術更高，所以目前尚沒有廣泛應用于電力通信系統(tǒng)。但OTN技術代表了未來光通信技術的發(fā)展方向，在傳送技術上具有廣闊的發(fā)展前景，成為電力通信改進的重要方向。

2.3 EPON技術

EPON技術是基于Ethernet的PON技術，它結合了Ethernet與PON的技術特點，對促進智能電網(wǎng)系統(tǒng)信息平臺的搭建具有積極推動作用。EPON技術與其他光纖技術相比，具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：①維護簡便且成本較低；②寬帶較大，上下行數(shù)據(jù)可升級到10G；③可實現(xiàn)更長距離的信息傳輸，網(wǎng)絡覆蓋面積大，可進行大規(guī)模組網(wǎng)；④支持由一點到多點的傳輸，適用于終端設備較多的電力通信系統(tǒng)；⑤具有分光特性，有效節(jié)約了光纖資源，提高了系統(tǒng)的工作效率。

3 EPON技術在電力通信系統(tǒng)中的應用模型

ASON、OTN與EPON技術雖然都是目前較為先進的光通信技術，但這三種網(wǎng)絡均無法滿足當前配電網(wǎng)關于高效性、穩(wěn)定性與可靠性的通信需求。雖然目前ASON技術已經(jīng)在電力通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，但從單項技術來看，EPON技術是實現(xiàn)“配電站到自動化終端”這一層面最佳的通信方式。而要確保EPON的可行性和穩(wěn)定性，必須在接入電力系統(tǒng)時采用恰當?shù)慕M網(wǎng)方式。目前電力系統(tǒng)的組網(wǎng)方式主要包括單電源輻射網(wǎng)拓撲結構和“手拉手” 環(huán)網(wǎng)拓撲結構兩種。因此，將EPON應用于電力通信系統(tǒng)中，需滿足EPON系統(tǒng)的組網(wǎng)結構與電力通信系統(tǒng)相匹配，這樣才能避免開辟另外的通道，而EPON系統(tǒng)恰好滿足這一點，這證明EPON技術在電力通信系統(tǒng)中的運用具有可行性。

3.1 單電源輻射狀接線方式

這種應用模型的特點是接線清晰、投資節(jié)約，運維簡單。一般情況下，單電源輻射網(wǎng)的主干線路主要采用分段開關將其分為3～4段，供電的半徑約為4cm，在實際組網(wǎng)時，EPON的組網(wǎng)方式主要分為集中分光模式、串聯(lián)多級分光模式兩種方式。①集中式分光模式，如圖2所示，OLT分布在分電站上，而分光器主要位于主干光纜上的配電設備或附近的電線桿上，ONU主要放置在設備箱內(nèi)。②串聯(lián)多級分光模式，如圖3所示，OLT主要放置在變電所的位置，而分光器可以和ONU設備放在同一設備箱。

3.2 手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式

這種應用模式的結構方式如圖4所示，在兩個配電子之間安裝OLT設備，然后通過兩個光方向利用POS級聯(lián)延伸，ONU的每個上行鏈路都采用冗余設計，實行鏈路1+1冗余保護，可保障網(wǎng)絡運行安全。采用這種方式進行組網(wǎng)，不僅接線簡單，而且環(huán)供可靠性、穩(wěn)定性較高，適用于城市電力配電網(wǎng)的供電要求，目前已經(jīng)成為了電信配電線路的主要建設模式之一。

4 結語

隨著我國電力通信技術的發(fā)展，電力通信中的光通信技術也不斷更新?lián)Q代。EPON技術在電力通信網(wǎng)絡中具有加大的可行性，能進一步保障電力通信網(wǎng)絡傳輸?shù)陌踩裕嵘覈娏νㄐ偶夹g水平。因此，我國應大力加強EPON技術的應用開發(fā)，不斷探討適合EPON系統(tǒng)的組網(wǎng)方案，從而不斷推動我國電力通信事業(yè)的不斷發(fā)展，更好地滿足人們的用電用網(wǎng)需求。

參考文獻

[1]王俊霖，鐘波.光纖技術在電力通信中的應用研究[J].中國新通信，2016，18（13）：107.

[2]龔萌.光纖通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用研究[J].城市建設理論研究：電子版，2016，（12）：591.

[3]程剛.光纖通信技術在電力通信系統(tǒng)中的應用研究[J].工程技術：引文版，2016，（5）：00193-00193.