EPON配电通信网络规划技术分析

杨 晓

（国网陕西省电力公司商洛供电公司信通分公司，陕西 商洛 726000）

0 引 言

在互联网大环境下，宽带与人们生活息息相关，几乎无法分离，因此，网络通信运营商需要不断改进网络技术，提升宽带传播速度和范围。EPON作为一种新型技术，能满足运营商和客户的需求，已逐渐成为主流市场的选择。它将配电子站、终端控制设备以及传输线路等结合在一起，实现信息化、自动化的配网运行管理，保证了供电可靠性和信息的安全性[1]。笔者通过与传统以太网技术的对比，讨论EPON技术的优点，探索其发展前景，在研究其运行原理的同时，提出几种配网组网方案，并对不合理之处加以注意和改进，为配网通信技术的发展奠定基础。

1 EPON及其发展前景

宽带业务的进一步发展，为运营商宽带提速创造了需求。EPON是Ethernet Passive Optical Network的缩写，即太网无源光网络，是一种实现光纤到户的重要技术。它以太网的PON技术为基础，对点到多点的结构单纤数据采用广播方式实现双向的光纤传输。EPON技术由IEEE802.3 EFM工作组进行标准化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作组发布了EPON标准——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005标准）。该标准将以太网和PON技术结合，在物理层采用PON技术，在数据链路层使用以太网协议，并利用PON的拓扑结构实现以太网接入[2]。

2 EPON技术的特点

2.1 成本低，管理方便，扩展性能强

EPON是一种通信技术，主要采用单芯光纤形式完成传播，整个过程中不需要电源支持，同时它没有零件，只是一种单纯的技术，实施起来也比较容易，因此在建设和投资时能大大节约成本。此外，经过长时间的运行，它基本上不需要维修的，出现故障的几率很小，管理起来也比较方便。正是由于其成本较低，也不会占用太多的资源，投资回报率非常高，随着IP用户的不断增加，EPON技术成为了未来网络通信技术的主流，是很多运营商的首选。

2.2 运行速度快，服务范围大

EPON目前可提供的宽带网速上下对称可达1.25 Gb/s，基本可以满足业务需求，而随着技术的发展和支持力度的加大，以太技术最高可以达到10 Gb/s，同时其服务范围较广，传输距离可达20 km。这是由于它采用的技术不同于传统的局域网，主要运用点到多点原理，利用局端单个的模块和光纤，最终布满整个网络范围，并不断扩大网络范围，保障偏远地区网络的使用，使村村互通成为可能[3]。

2.3 安全性强，可靠性高

由于传统的以太网对数据安全性考虑不周全，在技术本身局限性驱使下，使数据处于同一个区域，信息存在同一个范围内。EPON技术则不同，每一个信号的传输都对应相应的分光器和光纤线路，每一个数据都对应不同的接受者，信息传输安全性能较强。同时，它还具备传输TDM、IP数据和视频广播的能力，并可结合IEEE802.3以太网格式进行传输，辅以电信级的网管系统，足以保证每个数据的安全。

3 影响EPON技术发展的因素

3.1 网络技术需求

随着我国经济的快速增长，已告别通信不发达的时代，不需要依靠固定电话进行联络，电话线逐渐被光纤代替，移动电话得到普及。随着电信运营市场的逐渐扩大，运营商为提升自身营业额和保证自己在市场上的竞争力，需要不断提升自身网络建设，扩大IP业务市场和运营范围。运营商在扩大运营市场时首先会重点建设网络，而在城域网接入阶段，大部分运营商会选择运用太网技术，这是因为太网技术具有低成本、高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容以及方便管理等优势，也是当下最能满足网络需求的技术。

3.2 IP业务的增长

当前，IP用户数量呈现直线化增长，这其中游戏市场的扩大占据了重要比例。近年来，网络游戏数量不断增加，需要网络技术的支持才能保证游戏运行顺利进行，得以满足用户需求。因此，很多运营商为谋取利益，会把用于计算机局域网的以太网技术一成不变地搬到接入网中，这种做法可以大大提高网络运行速度，短期时间内增加用户，这样做虽然提高了游戏用户的运行质量，然而账户和账户之间的信息却无法做到隔离，信息之间存在互通性。在同一个局域网下，如果有用户在使用局域网开展电子商务工作，那么其信息就会面临泄露风险，随时会被黑客攻击，造成数据丢失，形成经济损失，造成致命打击。对于运营商而言也有不利之处，长期下去会使其丢失市场，走向衰微。传统的用于计算机局域网的以太网技术弊端，会给业务发展造成隐患，影响整个市场的健康发展[4]。

3.3 传统宽带接入网技术存在弊端

基于以太网技术的宽带接入网与传统技术不同，它借用了以太网的帧结构和接口，可实现网络运行，保证信息的安全性和网络运行速度，实现强大的网管功能，同时还能保证用户的多种使用模式。在接入宽带时，以太网提供给用户的是标准的以太网接口，兼容所有带标准以太网接口的终端，因而不需要用户另配任何新的接口卡或协议软件。而且基于以太网技术的宽带接入网无论是网络设备还是用户端设备，都比ADSL、Cable Modem等便宜很多，为客户节约一定成本，企业也能节省一定的人力物力，因而属于一种十分廉价的宽带接入技术。这些都是传统技术做不到的，也是传统技术无法保证的。此外，基于以太网技术的宽带接入网可以应用在公网环境中，为用户提供稳定可靠的宽带接入服务，这一优势使其更加受到营运商青睐，市场前景广阔。

4 EPON配电通信网络规划技术方案

4.1 匹配于单电源辐射状的通信结构

配电子站在通过远程终端控制系统输出后，会将信号传输至各个配电变压器监测终端，终端采集和控制变压器信息，并将信息传输出去，馈线终端设备在接受信号后，会对信息进行控制与检测，最后再传输至各个监测终端。此种方式叫做单电源辐射状通信结构，具体模型如图1所示。可以看出，它可以有很多个检测终端，并且终端分布比较分散、不集中，这是这种配电通信方式设计的难点。

图1 单电源辐射状的通信模型

针对这种模型可以采用以下几种模式：

（1）集中分光模式。即在配电站或控制线路的站点设置光线路终端，同时在它周围的电线杆或配电箱等配电设备内设置分光器，并在设备箱内设置光网络单位，这样就能实现集中分光。此方式缺点在于只适用于用户比较集中，相互之间距离较短的情况，但其光路设计较为简单，布置起来比较容易[5-6]。

（2）两级分光模式。即在需要改进的地区选取配电设备或在信息采集点集中的地区分别设置光线路终端，将信号从主干的路线上分开，相当于采用两条线路分开通信，并且互不干涉，其优点在于主干路线的信息较为集中。

（3）串联多级分光模式。这种方式与两级分光模式正好相反，适用于配电设备或信息点比较分散的地方，需在各个地方设置分光装置，最后像电路串联一样将所有的分光装置链接起来，汇聚到光线路终端，很好地体现出光纤网络的延展性和扩展性。

4.2 双电源手拉手环网形式的通信结构

这种模式是从不同的配电子站传输出信息，形成不同的线路，每个线路在相近的两个终端单元放置光线路终端设备，各线路的远程终端单元最终汇集到一个总的终端单元，且不同的线路采用不同比例设置远程终端单元，再由远程终端单元分散到馈线终端设备或者直接传输给变电器监测设备，同时传输给远程终端单元的信息可以再传输给配电变压器监测终端。具体的运行模型如图2所示。这种模型的远程终端单元是按照网状形式设置的，将不同的配电子网站链接起来，形成手拉手状态，可以连接接入到子网站，实现所有网站手拉手模式。该模式需要较大的投资建设。在配电设备比较密集的地区，可以采用主干光纤保护模式，需要建设主线路，也是现如今模式下最主要的方式。手拉手全光路保护模式适用于地理位置比较宽广，信息接受分布点比较分散的配电网通信系统，其优点是支线路出现网络故障时不会影响整个线路的运输和运行，其他站点都会运行正常[7]。

4.3 EPON双T组网网络结构

双T组网网络结构方法和双电源手拉手环网形式类似，唯一的不同是要将光线路终端设备放在不同的配电网站上，并采用同比例的分光器，而终端设备输出的信号线路不变，需在最开始的时候实行线路分光。

图2 手拉手环网模型

5 配电网通信方案分析

5.1 配电网通信方案设计原则

在整个电网系统中，配电网是直接连接客户终端的最后环节，直接保证用户质量，并将接收到的信息传达给客户。因而为保证用户使用质量，需要确保最基本的电力网络通信结构能在正常的范围值内运行。在无法满足要求时，应及时进行调整和加强，在EPON技术的支持下选择合适的通信方案。

5.2 选择适合配电网需求的通信方案

在设计配电网总体构架时，为保证通信网络的顺利运行，需要满足配电网网络构架和通信模式的基本要求，从而促使配电业务运行更加的可靠和顺利，不给用户带来障碍。首先，要清楚电力配电网的构建，现金基本都是采用三级配电网结构，第一级次是配电主站，二级是配电子站，三级则是配电终端的采集设备[8]。当前已基本实现了一级和二级之间的网络通信，且这两个级次的数量也比较集中，然而由于配电终端的数量较多，种类也比较复杂，且有些地区在地理因素影响下分布比较分散，管理存在问题。因此，选择最适合配电网结构的通信方式极其重要。

5.3 配电网总体通信方案分析

首先，在主站系统内设有多个管理业务的服务器，实现对所有端口的初始配置，在接下来的二级环网中需设置不同的OLT设备，完成所有的信息转换。在运行的过程中难免会出现故障，降低故障的收敛时间需要RRPP技术支持。由于配电网的主节点配置参数不同，在正常运行时，主端口会定期发送Hello报文，端口接受到发送的报文，会马上闭塞，而RRPP协议能够进行一定程度的自愈，在故障发生的相邻处便可发现故障的发生点，并将信息发送至主节点。主节点在接收到故障信息后，会立即开放相应的其他端口链路，并将信息传达给其他端口，使其改变传输方向，从而恢复线路工作。

6 结 论

当前，互联网技术日益成熟，宽带业务的需求也在逐渐增加，电信企业为扩大市场，会挖掘不同的网络技术以提升市场影响力，游戏用户的大量增加就是最好的体现。然而，随着IP用户的增加，传统的技术已不能满足用户需求，EPON技术应运而生。它可以提升配电性能，保证供电稳定性。EPON技术的运行离不开IT技术的支持，企业应注重人才培养，积极学习先进的技术，提升员工创新能力。