EPON技术在配电网的应用

EPON技术在配电网的应用

吴春吉

海南电网有限责任公司信息通信分公司海南海口570203

摘要：国家“十二五”规划对电网的发展提出了新的要求，即电网的智能化，智能电网是指在高速的通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，智能电网具有自愈、抵御攻击、电能质量高等功能，而智能配用电是智能电网的组成部分，配电网是指从输电网或者发电厂接受电能，通过一系列的配电设施就地分配或按电压逐级分片给各类用户的电力传输网，给城市里各个配电网和各类用电负荷供给电源，而城区的配电网则是以10kv的环网柜、配电房为主，配电网因点多面广，配电房/柜、箱式变电站、柱上开关、集抄数据采集器等终端设备数目庞大且集中和分散的程度不一，而EPON（以太无源光网络）作为一种新型的光纤接入网技术，可以充分发挥EPON技术的点对多点的优势、灵活的组网方式、业务的高QOS保障、良好的升级扩容性，可以实现分布式的以太网功能，同时具有比SDH、工业以太网更低的成本优势，是配电终端接入最经济、最稳定的通信方式。

关键词：安全；经济；高效；环境

一、EPON的技术特点

EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork，以太网无源光网络），顾名思义，是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，能在以太网之上提供多种业务。EPON技术由IEEE802.3EFM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）。在该标准中将以太网和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，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本、高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容、方便管理等。

在物理层，IEEE802.3-2005规定采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm）实现单纤双向传输，同时定义了1000BASE-PX-10U/D和1000BASE-PX-20U/D两种PON光接口，分别支持10km和20km的最大距离传输。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B线路编码和标准的上下行对称1Gbit/s数据速率（线路速率为1.25Gbit/s）。

在数据链路层，多点MAC控制协议（Muti-PointControlProtocol，简称MPCP）的功能是在一个点到多点的EPON系统中实现点到点的仿真，支持点到多点网络中多个MAC客户层实体，并支持对额外MAC的控制功能。图1示意了EPON协议参考模型及多点MAC控制协议的位置。MPCP主要处理ONU的发现和注册，多个ONU之间上行传输资源的分配、动态带宽分配（DynamicBandwidthAllocation，简称DBA），统计复用的ONU本地拥塞状态的汇报等

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络。

下行方向：OLT发出的以太网数据报经过一个1：n的无源光分路器或几级分路器传送到每一个ONU。N的典型取值在4～64之间（由可用的光功率预算所限制）。这种行为特征与共享媒质网络相同。在下行方向，因为以太网具有广播特性，与EPON结构和匹配：OLT广播数据包，目的ONU有选择的提取。

上行方向：由于无源光合路器的方向特性，任何一个ONU发出的数据包只能到达OLT，而不能到达其他的ONU。EPON在上行方向上的行为特点与点到点网络相同。但是，不同于一个真正的点到点网络，在EPON中，所有的ONU都属于同一个冲突域――来自不同的ONU的数据包如果同时传输依然可能会冲突。因此在上行方向，EPON需要采用某种仲裁机制来避免数据冲突。

二、EPON技术在海南电网配网自动化的应用

海南电网配网自动化项目本期主要是实现项目“三亚商品街片区配网自动化试点工程”的配网自动化终端配套的通信建设，共12条10kV线路。主要建设范围包括5个110kV变电站，2个开闭所，48个配网自动化终端点。

本次海南电网公司智能配用电通信接入网建设项目建设情况如下：

1）110kV变电站，安装配网通信子站，采集环网柜DTU、分接箱DTU等配网自动化终端的实时信息，开通与配网主站的传输通道，可以接收配网主站对10kV开关和开关站开关的控制。

2）开闭所，安装配网通信子站，并通过新建光缆汇聚至110kV变电站。

3）新建110kV变电站、开闭所至配网自动化终端的光缆通信通道，在配网自动化终端新建ONU通信终端，实现配网自动化终端与配网主站之间的通信通道。

配网通信网络可分为通信主站、通信汇聚节点、通信终端三类通信节点，各类节点定义，及与配电网业务节点对应关系如下：

通信主站：负责将通信汇聚设备传送的信息送到配电网自动化主站系统（包含配电主站与区调分站系统），一般设置在地调或区调分局。

通信汇聚节点：一般安装在110kV或220kV变电站。通信汇聚设备的功能：作为通信中继，负责汇聚接入层的各个通信终端的数据信息帧，并将其重组，转换为骨干层传输的数据，完成传输数据所必要的控制功能、错误检测和同步、路由选择、传输安全等功能。因此通信汇聚设备设备需要具备支持多介质和多协议的能力。

通信终端站：与配电终端设置在一起，直接接收配电终端的数据，负责传输各10kV配电信息的通信终端站点，包括各室内开关站、配电房、带开关的户外开关箱、环网柜等。

根据配电网通信网络节点功能及配网业务流向，可将配电网通信分为主干层和接入层两层网络结构，其层次结构示意如下图所示：

技术特点

（1）EPON网络采用了双总线手拉手或双总线类环型拓扑结构，组成全光纤保护。用于配电终端“三遥”信息和防盗、配变测控等管理信息的传输，抗多点失效，可靠性高。

（2）配电终端通过EPON网络连接110kV变电站，数目有限，通过1：2或1：4分光器，实现较远距离接入。

结束语

目前，EPON技术的发展已经成熟，其成本低、带宽容量大、维护简单、服务范围大等优点使其得到了广泛的推广，为城市配网通信解决了最后一公里的接入问题，促进了供电可靠性、居民端电压合格率、线损率等主要供电指标不断提高，达到国内先进水平。

参考文献：

[1]阎德升EPON-新一代宽带光接入技术与应用2007（01）

[2]侯继江.EPON技术分析[J].《电信技术》.2007（08）