用电信息采集系统EPON建设方案

1引言

改革开放30年，随着电力体制市场化改革进程的不断推进，做为关系国家能源安全和国民经济命脉的国家电网公司提出了建设“一强三优”的战略目标。为建设可持续发展的和谐社会，更好的实现节能减排，阶梯电价政策执行的脚步已经迈近。而电力用户用电信息的实时采集是此项政策实施的一个重要技术手段。

通过建设用户用电信息采集系统，可以实现计量装置在线监测和用户负荷、电量、电压等重要信息的实时采集，可及时、完整、准确掌控电力用户信息，为此作为用户用电信息采集系统的3个重要部分，业务主站系统、用户信息采集、数据通信系统在建设之中要充分考虑如何满足用户用电数据实时采集的需求，其中数据通信系统做为用户用电数据的传输通道更为关键，需要选择最合适的技术手段，从而确保用户用电信息采集安全、可靠、准确的运行。

2不同数据传输技术比较

前期部分网省公司已经试点建设了用户用电信息采集系统，其中在数据通信系统中的远程通道主要采用GPRS/CDMA和230 MHz专网方式，这2种方式在保证系统通信可靠性、满足实时性及安全性要求的角度考虑都会存在一些问题。GPRS/CDMA方式需要借助运营商的资源，将用户用电信息在运营商的网络上进行承载，存在一定的安全隐患，同时由于GPRS/CDMA和230 MHz在可靠性和满足用户用电信息实时性方面也存在问题，因此，对于用户用电信息采集系统需要选择一种运行安全可靠、能确保用户用电信息数据实时传输的远程通道。而光纤方式组网相对前2种方式，无论在保证系统通信可靠性，还是满足实时性及安全性要求的方面都较为合适，由于用户均处于电网的最末端，要全面采用点对点方式的光纤覆盖，成本过高，为了节约投资，采用EPON技术做为用户用电信息采集系统的远程传输通信十分合适。

3 EPON技术简介

目前，基于PON(无源光网络)的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON、WDM PON等几种，其主要差异在于采用了不同的2层技术。为更好适应IP业务，第1英里以太网联盟(EFMA)在2001年初，提出了在2层用以太网取代ATM的EPON技术，IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化，可以支持1.25 Gbit/s对称速率。随着光器件的进一步成熟，IEEE将在2009年9月推出IEEE 802.3av 10 G EPON标准，速率可以提升到10 Gbit/s，并兼容1.25 G EPON。由于其将以太网技术与PON技术完美结合，因此，非常适合IP业务的宽带接入技术。

EPON通过点到多点、单纤双向的PON网络来传送Ethernet报文，EPON 链路层采用以太网技术，因此，报文封装上无额外开销。EPON的主要目的是充分利用PON的优点，实现一个分布式以太网交换机的功能。EPON由3个部分组成：局端设备OLT(光线路终端)、终端设备ONU(光网络单元)及由分光器及光纤组成的光分配网络(ODN);可以认为OLT、ONU组成了1个分布式的以太网交换机。分光器不需要电源，是玻璃体，可以根据需要把输入光分成不同比例的多个光，如1：2、1：4、1：32等，这种无源点对多点的分发结构构成了PON的主要优点。

EPON使用G.652标准的单模光纤，下行波长为1 490 nm、上行波长为1 310 nm;链路层速率是上下行对称各1.25 Gbit/s;PON网络中光纤的长度在0.5～20 km。

EPON的主要标准由IEEE802.3ah-2004规定。运营商(如日本NTT、中国电信)在报文加密、OAM、DBA方面作了补充规定，并实现了EPON设备的互通。

EPON继承了以太网的全部特性，可以采用基于以太网的VLAN技术、报文封装和转发技术、接入认证技术、DiffServ、队列管理(PQ/WFQ)、拥塞控制WRED等技术灵活实现全IP化宽带接入，提供接入安全和QoS保证。其特有的DBA和OAM实现，增强了用户带宽控制和可管理功能。

4 电力采集系统EPON系统建设方案

4.1 EPON技术适合电力采集系统应用

电力系统接入点分散、野外环境复杂、接入点扩容变化大，建设集抄和配电自动化网络需要一套技术先进、稳定可靠、扩展便捷、成本最优的通信接入系统。EPON作为全IP化宽带光纤接入系统，可以有星型、F型、一字型等多种组网方式，能很好满足电力系统接入需求，EPON用电信息采集系统应用模型，如图1所示。

图1 EPON用电信息采集系统应用模型

无源光网络可以很好工作于野外环境，对雷电、电磁波等干扰具有天然免疫能力;OLT放置于高压变电所机房，沿变电站敷设光缆，采用总线型接入方式，通过分光器就近接入各变电站，总线型光纤接入方案实例，如图2所示。

图2 总线型光纤接入方案实例

当增加变电站时，可以就近从分光器引出分支光路接入，无需额外增加设备;对于可靠性要求高的接入环境，可以采用手拉手网络，实现全光路保护，如图3所示。

图3 “手拉手”结构的全光纤保护组网

4.2 EPON部署方式建议

前面介绍了EPON技术的基本原理和技术特点，对于用户用电信息采集系统如何应用EPON技术来组网是非常关键的，其中更要重点考虑组网的拓扑结构和设备(OLT)的作用，能够适合各网省公司以及直辖市的采集系统应用部署模式有集中和分布2种形式。

主站集中部署仅在省公司部署一套主站系统，实现统一的通信接入平台，直接采集全省范围内的所有现场终端和表计，集中处理信息采集、数据存储和业务应用，这种方式只适合用户数较小区域;主站分布式部署，每个地市公司1套，由于低电压等级变电站在市区数量众多，如果所以ONU均直接连接到市公司的OLT上，由于数量多，会对网络稳定运行带来影响，在电力行业的广域网项目中，网络划分为核心、汇聚、接入3个层次。其中汇聚层非常关键，起到了承上启下的作用，为此在用户用电信息采集系统中必须根据3层架构进行组网，设置分布式多台OLT分担地市公司的负载。同时，为了确保可靠性，还可以将多台OLT之间进行环网连接，实现一个可靠的保护。如图4所示。