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EPON在配网自动化系统中的应用牛利静

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：牛利静

[导读] 摘要：配网自动化系统应用先进的计算机技术和通信技术，对多种供用电信息进行集成后，对电网的运行状态进行及时监控，保证配电网的可靠运行。

        国网山西省电力公司长子县供电公司
        摘要：配网自动化系统应用先进的计算机技术和通信技术，对多种供用电信息进行集成后，对电网的运行状态进行及时监控，保证配电网的可靠运行。配网自动化系统在应用的过程中需要借助可靠的通信方案，保证控制中心的命令可以及时准确地传递到远程终端，并将电气设备的运行状况反馈到控制中心。配网自动化系统中包含多个远程终端，为了提高系统的稳定性，EPON的应用越来越广泛。本文就此展开了论述，以供参阅。
        关键词：EPON；配网自动化系统；应用
        1 EPON技术概述
        EPON是一种采用点到多点结构的单纤双向光纤接入网，其典型拓扑结构包括树型、星型、总线型和环型。它主要有光线路终端OLT、光网络单元和无源光分路器三部分组成。其中，EPON的节点间用光纤连接，核心网部分可以是IP网、ATM网、SONET网和DWDM网等形式。OLT放置在中心局端，其作用是分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。POS是一台简单设备，不需要电源，可以置于全天候的环境中。一般而言，一个分光器的分路比为2、4或8，并且可以多级连接。其作用是分发下行数据并合并上行数据。ONU放置在用户侧，主要作用是选择接受从OLT发来的数据、响应OLT的测距和功率控制命令并做相应调整以及缓存用户的以太网数据并在相应时隙发送等。EPON上行主要采用时分多址接人（TDMA）方式，且可以和波分多址（WDMA）、码分多址（CDMA）相结合同时使用HJ，下行EPON主要有两种工作模式：点到点（P2P）的竞争模式和广播（Broadcast）模式，以实现双向的数据传输。这样EPON的扩充性非常好，可以随时加入新的用户，而不必对网络进行大的改动。EPON技术将以太网技术和PON技术相结合，其目标是以简单的方式实现点到多点的高速以太网光纤接人。EPON在保留传统以太网体系结构的基础上定义了新的应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范、MAC多点控制协议（MPCP）以及运营维护和管理（OAM）机制，以实现在点到多点无源光网络中以太网帧的时分多址接人。总体来讲，EPON以其网络性能高、可靠性强、维护简单、多业务支持、成本节约等诸多优点。
        2 EPON在配网自动化系统中应用的可行性
        (1)建设和维护成本低，便于扩展。EPON结构在传输途中采用无源器件，不需配置电源，容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大。EPON系统模块化程度高，系统扩展容易。(2)带宽非常大。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbit/s的带宽，并且随着以太网技术的发展可以升级到10Gbit/s，因此能够充分满足用户对未来DAS通信业务的带宽需求。(3)EPON的接入可靠性最高。光纤损耗低、频带宽，传输距离远。光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量。在子站到终端之间采用光纤，故障点比较少，网络的安全容易得以保证。(4)安全可靠性高。EPON系统中各ONU之间是并联关系，因此与ONU相连的各个配网终端设备之间也是并联关系，若其中一个终端或多个终端故障时，对整个系统的稳定运行没有影响。此外，EPON系统还具有整套的安全加密机制可以保障数据平面、控制平面及管理平面的安全运行。(5)带宽分配灵活，服务范围广。EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态、动态分配，并保证每个用户的QOS(服务质量);并且EPON作为一种点到多点的网络结构，可以利用局端单个光模块及光纤资源来覆盖数量庞大且较为分散的终端用户。(6)完善的网管功能。EPON具有配置管理、故障管理、安全管理、性能管理、告警管理等功能，能够通过连接在OLT上的网管监控系统，管理与ONU相连的终端监控设备(如FTU，TTU等)。总的来看，EPON集中了当前众多网络的技术优点，同时克服了Ethernet的固有缺点，是一种优秀的宽带接入技术。

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        3基于EPON的配网通信组网方案
        3.1结合实际情况，建立EPON通信系统结构
        在配电自动化通信系统当中，配电主站位于当地电网调度中心。且配电子站分别在三个110kV变电站中，二者之间通过SDH光纤通信网络保持通信。受到配网通信终端设备数量庞大等因素的影响，在具体设计中，笔者建议将OLT设备设置于变电站通信专用机房当中，同时给予每个配电通信终端ONU设备，为实现数据信号之间的高效传输奠定坚实的基础。通过这种方式，不仅能够减少对原有系统的改造，降低安装成本，还能够提高通信系统安装有效性，实现对通信系统结构的科学设计。
        3.2组网方案
        利用通信网络现场终端和配电主站系统的通信通道，可以使得OLT设置在配电主站系统以及变电站自动化系统当中，通过不同的OLT形成主干通信网。而FTU、TTU相关数据主要通过变电站内部RTU进行转发，形成分支通信网。主干通信网通过环网保护协议（RRPP）能够进行快速业务倒换，能够大大提升主干网络可靠性，并且有效降低单点故障率。RRPP主要包括多个节点，一般会选择配电自动化主站OLT当作主节点，而采取不同配电子站OLT作为传输节点。利用RRPP进行流量的快速倒换，能够确保网络大流量业务的有效进行。为了确保整个系统能够正常运行，可以将配电子站到不同监测终端的分支通信设置成为树状拓扑结构，此种拓扑结构的网络故障率相对较低，并且维护较为便利。而监控终端（FTU、TTU等）通过网线接入到变电站的ONU当中，这样能够确保通信效率。EPON系统使得配网主站系统和不同终端子站系统有机融合，以此来实现数据信息的上行和下行，其最主要的应用就是使得OLT设置在变电站一侧。OLT属于多业务平台，业务类型较多，能够支持不同接口类型，包括RS485、光纤接口、以太网业务、WDM传输等等。除此之外，OLT能够按照用户对于QoS的不同要求实施宽带配置。POS属于简单的分路器设备，无须独立设置电源，能够应用户户外环境中，更便于维保。ONU能够将终端采集数据分别上下传输，向上可以传给控制中心，而向下发给监控设备。
        3.3引进新型算法，增强系统性能
        DBA算法主要是结合ONU实时上报的宽带请求系统分配和安排宽带，能够实现对现有宽带资源的充分利用，进而承载突发性较强的数据业务，提高公共信道的利用效率，增强通信网络吞吐量，为配网自动化系统稳定、可靠运行奠定坚实的基础。通常情况下，常规的单级调度分配是由OLT对全部ONU下的业务进行宽带分配。然而如果业务量突增，势必会增加DBA计算负担，致使大量宽带资源被浪费。对此应及时调整算法，以适应业务实时需求。IPACT作为一种新型算法，其能够充分考虑不同业务需求，最大限度满足各项业务的宽带请求，以实现对宽带资源的有效配置。该系统当中，受到配网监测终端数据量庞大等因素的影响，各个终端采取的数据业务也会有所差别。因此单级调度分配算法已经无法实现配网业务需求，采取分级调度分配算法十分必要。
        结束语
        总而言之，EPON技术以其诸多优点拥有了深远的应用和发展前景，文章对其在配网自动化系统中应用的相关技术进行了分析，具有一定的借鉴价值，由于配网实情的差异性和EPON技术的复杂性，还需根据相关经验，参考各种规范，采用经济性合理性的应用方案。
        参考文献
        [1]郎振宇等.EPON在配网自动化系统中的应用[J].百科论坛电子杂志.2018(07).
        [2]曹乃文.EPON在配网自动化系统中的应用研究[J].科学与信息化.2020(03).
        [3]张帅.EPON技术在配网自动化系统中的设计与应用[J].电气技术.2018(06).