EPON配電通信網絡規劃技術分析

楊 曉

（國網陜西省電力公司商洛供電公司信通分公司，陜西 商洛 726000）

0 引 言

在互聯網大環境下，寬帶與人們生活息息相關，幾乎無法分離，因此，網絡通信運營商需要不斷改進網絡技術，提升寬帶傳播速度和范圍。EPON作為一種新型技術，能滿足運營商和客戶的需求，已逐漸成為主流市場的選擇。它將配電子站、終端控制設備以及傳輸線路等結合在一起，實現信息化、自動化的配網運行管理，保證了供電可靠性和信息的安全性[1]。筆者通過與傳統以太網技術的對比，討論EPON技術的優點，探索其發展前景，在研究其運行原理的同時，提出幾種配網組網方案，并對不合理之處加以注意和改進，為配網通信技術的發展奠定基礎。

1 EPON及其發展前景

寬帶業務的進一步發展，為運營商寬帶提速創造了需求。EPON是Ethernet Passive Optical Network的縮寫，即太網無源光網絡，是一種實現光纖到戶的重要技術。它以太網的PON技術為基礎，對點到多點的結構單纖數據采用廣播方式實現雙向的光纖傳輸。EPON技術由IEEE802.3 EFM工作組進行標準化。2004年6月，IEEE802.3EFM工作組發布了EPON標準——IEEE802.3ah（2005年并入IEEE802.3-2005標準）。該標準將以太網和PON技術結合，在物理層采用PON技術，在數據鏈路層使用以太網協議，并利用PON的拓撲結構實現以太網接入[2]。

2 EPON技術的特點

2.1 成本低，管理方便，擴展性能強

EPON是一種通信技術，主要采用單芯光纖形式完成傳播，整個過程中不需要電源支持，同時它沒有零件，只是一種單純的技術，實施起來也比較容易，因此在建設和投資時能大大節約成本。此外，經過長時間的運行，它基本上不需要維修的，出現故障的幾率很小，管理起來也比較方便。正是由于其成本較低，也不會占用太多的資源，投資回報率非常高，隨著IP用戶的不斷增加，EPON技術成為了未來網絡通信技術的主流，是很多運營商的首選。

2.2 運行速度快，服務范圍大

EPON目前可提供的寬帶網速上下對稱可達1.25 Gb/s，基本可以滿足業務需求，而隨著技術的發展和支持力度的加大，以太技術最高可以達到10 Gb/s，同時其服務范圍較廣，傳輸距離可達20 km。這是由于它采用的技術不同于傳統的局域網，主要運用點到多點原理，利用局端單個的模塊和光纖，最終布滿整個網絡范圍，并不斷擴大網絡范圍，保障偏遠地區網絡的使用，使村村互通成為可能[3]。

2.3 安全性強，可靠性高

由于傳統的以太網對數據安全性考慮不周全，在技術本身局限性驅使下，使數據處于同一個區域，信息存在同一個范圍內。EPON技術則不同，每一個信號的傳輸都對應相應的分光器和光纖線路，每一個數據都對應不同的接受者，信息傳輸安全性能較強。同時，它還具備傳輸TDM、IP數據和視頻廣播的能力，并可結合IEEE802.3以太網格式進行傳輸，輔以電信級的網管系統，足以保證每個數據的安全。

3 影響EPON技術發展的因素

3.1 網絡技術需求

隨著我國經濟的快速增長，已告別通信不發達的時代，不需要依靠固定電話進行聯絡，電話線逐漸被光纖代替，移動電話得到普及。隨著電信運營市場的逐漸擴大，運營商為提升自身營業額和保證自己在市場上的競爭力，需要不斷提升自身網絡建設，擴大IP業務市場和運營范圍。運營商在擴大運營市場時首先會重點建設網絡，而在城域網接入階段，大部分運營商會選擇運用太網技術，這是因為太網技術具有低成本、高帶寬、擴展性強、與現有以太網兼容以及方便管理等優勢，也是當下最能滿足網絡需求的技術。

3.2 IP業務的增長

當前，IP用戶數量呈現直線化增長，這其中游戲市場的擴大占據了重要比例。近年來，網絡游戲數量不斷增加，需要網絡技術的支持才能保證游戲運行順利進行，得以滿足用戶需求。因此，很多運營商為謀取利益，會把用于計算機局域網的以太網技術一成不變地搬到接入網中，這種做法可以大大提高網絡運行速度，短期時間內增加用戶，這樣做雖然提高了游戲用戶的運行質量，然而賬戶和賬戶之間的信息卻無法做到隔離，信息之間存在互通性。在同一個局域網下，如果有用戶在使用局域網開展電子商務工作，那么其信息就會面臨泄露風險，隨時會被黑客攻擊，造成數據丟失，形成經濟損失，造成致命打擊。對于運營商而言也有不利之處，長期下去會使其丟失市場，走向衰微。傳統的用于計算機局域網的以太網技術弊端，會給業務發展造成隱患，影響整個市場的健康發展[4]。

3.3 傳統寬帶接入網技術存在弊端

基于以太網技術的寬帶接入網與傳統技術不同，它借用了以太網的幀結構和接口，可實現網絡運行，保證信息的安全性和網絡運行速度，實現強大的網管功能，同時還能保證用戶的多種使用模式。在接入寬帶時，以太網提供給用戶的是標準的以太網接口，兼容所有帶標準以太網接口的終端，因而不需要用戶另配任何新的接口卡或協議軟件。而且基于以太網技術的寬帶接入網無論是網絡設備還是用戶端設備，都比ADSL、Cable Modem等便宜很多，為客戶節約一定成本，企業也能節省一定的人力物力，因而屬于一種十分廉價的寬帶接入技術。這些都是傳統技術做不到的，也是傳統技術無法保證的。此外，基于以太網技術的寬帶接入網可以應用在公網環境中，為用戶提供穩定可靠的寬帶接入服務，這一優勢使其更加受到營運商青睞，市場前景廣闊。

4 EPON配電通信網絡規劃技術方案

4.1 匹配于單電源輻射狀的通信結構

配電子站在通過遠程終端控制系統輸出后，會將信號傳輸至各個配電變壓器監測終端，終端采集和控制變壓器信息，并將信息傳輸出去，饋線終端設備在接受信號后，會對信息進行控制與檢測，最后再傳輸至各個監測終端。此種方式叫做單電源輻射狀通信結構，具體模型如圖1所示?？梢钥闯?，它可以有很多個檢測終端，并且終端分布比較分散、不集中，這是這種配電通信方式設計的難點。

圖1 單電源輻射狀的通信模型

針對這種模型可以采用以下幾種模式：

（1）集中分光模式。即在配電站或控制線路的站點設置光線路終端，同時在它周圍的電線桿或配電箱等配電設備內設置分光器，并在設備箱內設置光網絡單位，這樣就能實現集中分光。此方式缺點在于只適用于用戶比較集中，相互之間距離較短的情況，但其光路設計較為簡單，布置起來比較容易[5-6]。

（2）兩級分光模式。即在需要改進的地區選取配電設備或在信息采集點集中的地區分別設置光線路終端，將信號從主干的路線上分開，相當于采用兩條線路分開通信，并且互不干涉，其優點在于主干路線的信息較為集中。

（3）串聯多級分光模式。這種方式與兩級分光模式正好相反，適用于配電設備或信息點比較分散的地方，需在各個地方設置分光裝置，最后像電路串聯一樣將所有的分光裝置鏈接起來，匯聚到光線路終端，很好地體現出光纖網絡的延展性和擴展性。

4.2 雙電源手拉手環網形式的通信結構

這種模式是從不同的配電子站傳輸出信息，形成不同的線路，每個線路在相近的兩個終端單元放置光線路終端設備，各線路的遠程終端單元最終匯集到一個總的終端單元，且不同的線路采用不同比例設置遠程終端單元，再由遠程終端單元分散到饋線終端設備或者直接傳輸給變電器監測設備，同時傳輸給遠程終端單元的信息可以再傳輸給配電變壓器監測終端。具體的運行模型如圖2所示。這種模型的遠程終端單元是按照網狀形式設置的，將不同的配電子網站鏈接起來，形成手拉手狀態，可以連接接入到子網站，實現所有網站手拉手模式。該模式需要較大的投資建設。在配電設備比較密集的地區，可以采用主干光纖保護模式，需要建設主線路，也是現如今模式下最主要的方式。手拉手全光路保護模式適用于地理位置比較寬廣，信息接受分布點比較分散的配電網通信系統，其優點是支線路出現網絡故障時不會影響整個線路的運輸和運行，其他站點都會運行正常[7]。

4.3 EPON雙T組網網絡結構

雙T組網網絡結構方法和雙電源手拉手環網形式類似，唯一的不同是要將光線路終端設備放在不同的配電網站上，并采用同比例的分光器，而終端設備輸出的信號線路不變，需在最開始的時候實行線路分光。

圖2 手拉手環網模型

5 配電網通信方案分析

5.1 配電網通信方案設計原則

在整個電網系統中，配電網是直接連接客戶終端的最后環節，直接保證用戶質量，并將接收到的信息傳達給客戶。因而為保證用戶使用質量，需要確保最基本的電力網絡通信結構能在正常的范圍值內運行。在無法滿足要求時，應及時進行調整和加強，在EPON技術的支持下選擇合適的通信方案。

5.2 選擇適合配電網需求的通信方案

在設計配電網總體構架時，為保證通信網絡的順利運行，需要滿足配電網網絡構架和通信模式的基本要求，從而促使配電業務運行更加的可靠和順利，不給用戶帶來障礙。首先，要清楚電力配電網的構建，現金基本都是采用三級配電網結構，第一級次是配電主站，二級是配電子站，三級則是配電終端的采集設備[8]。當前已基本實現了一級和二級之間的網絡通信，且這兩個級次的數量也比較集中，然而由于配電終端的數量較多，種類也比較復雜，且有些地區在地理因素影響下分布比較分散，管理存在問題。因此，選擇最適合配電網結構的通信方式極其重要。

5.3 配電網總體通信方案分析

首先，在主站系統內設有多個管理業務的服務器，實現對所有端口的初始配置，在接下來的二級環網中需設置不同的OLT設備，完成所有的信息轉換。在運行的過程中難免會出現故障，降低故障的收斂時間需要RRPP技術支持。由于配電網的主節點配置參數不同，在正常運行時，主端口會定期發送Hello報文，端口接受到發送的報文，會馬上閉塞，而RRPP協議能夠進行一定程度的自愈，在故障發生的相鄰處便可發現故障的發生點，并將信息發送至主節點。主節點在接收到故障信息后，會立即開放相應的其他端口鏈路，并將信息傳達給其他端口，使其改變傳輸方向，從而恢復線路工作。

6 結 論

當前，互聯網技術日益成熟，寬帶業務的需求也在逐漸增加，電信企業為擴大市場，會挖掘不同的網絡技術以提升市場影響力，游戲用戶的大量增加就是最好的體現。然而，隨著IP用戶的增加，傳統的技術已不能滿足用戶需求，EPON技術應運而生。它可以提升配電性能，保證供電穩定性。EPON技術的運行離不開IT技術的支持，企業應注重人才培養，積極學習先進的技術，提升員工創新能力。