深圳市思波特電力通信有限公司 黃可
摘要本文首先詳細介紹了EPON技術的特點以及在末端接入中的顯著優勢，著重對EPON在電力系統中的應用進行了需求分析，并就農網電力營銷所聯網、電力寬帶小區接入、電力集團樓宇接入探討了相應的技術解決方案。
一、概述
隨著近4年來銅纜價格持續走高（銅的價格上漲超過4倍，僅06年上半年就幾乎上漲一倍），再加上銅纜傳輸的一些客觀上的弊病：傳輸距離短，信號質量差，容易受干擾，帶寬潛力小。光纖作為接入的承載介質已經成為必然趨勢，光纖到戶的全光纖結構，不受電磁干擾、雷電的困擾，信號質量好，維護工作小。
作為一種P2MP（點到多點）的光纖接入技術，PON始于20世紀90年代中期，經過十多年的技術發展、市場推廣，正在逐步走向規模商用。EPON的P2MP樹狀物理拓撲天然符合接入層的復雜的拓撲方式，靈活的無源分路節點，隨時就近從已有光鏈路的光分路器上接入新的用戶。光纜鋪設時，無需鋪設大芯數光纜，保證今后業務發展需要。EPON具有高速雙向帶寬，可提供豐富的業務接入，簡化網絡層次、便于維護管理等特點。作為末端接入技術，有著其它接入技術無法比擬的優勢。多年來，業界一直認為EPON是接入網未來發展的方向，在解決寬帶接入問題上被普遍看好。
EPON接入末端用戶的解決方案中，從城域節點機房到用戶端，無需中間節點或機房，匯聚節點使用靈活的無源多級分路器，減少了網絡層級，減少了有源故障點，更是節省了增加接入機房的巨大投資。無源的光器件故障率低，便于維護管理，便于故障定位。
高帶寬是其最大的亮點，EPON干線速度高達1G，而且是雙向對稱，為各種寬帶增值業務（如網絡存儲、視頻會議、企業內網郵箱、ERP軟件、CRM軟件等）提供網絡基礎。EPON產品提供靈活的QoS和DBA策略，為不同業務提供不同的時延和帶寬特性。目前的EPON系統滿配時至少能夠保證向每個用戶提供30Mbit/s的帶寬，可以滿足現在和未來各種寬帶業務的需要。
另一方面，無論在設備成本還是運維管理開銷方面，其費用也相對較低。EPON拓撲自發現技術，使開通業務更加簡單迅速，多種監測手段保證后期維護、判斷故障點快速準確。
隨著近年EPON的迅速發展，產品形態日益豐富，高集成度的ONU遠端設備可直接提供POTS、E1、V35、以太網等強大的綜合業務接入能力，提供平滑過渡NGN的能力。更適合下一代的網絡要求。
二、電力行業需求狀況
電力行業有著獨特的網絡狀況和業務需求，作為專業網絡，電力骨干通信網發展的比較完備，容量相對于公網運營商較小，但其網絡覆蓋范圍大，從城鎮到偏遠的山區。由于承載電力調度、遠動信息，對網絡安全、維護要求更高。因此其骨干通信網通常都采用SDH環網保護設備搭建，而末端的業務接入受資金、線纜敷設、設備維護管理等種種條件限制發展較不平衡。隨著今年來寬帶業務的迅猛發展，以及電力通信系統的深入發展，電力系統迫切的需要一種高靈活性，高帶寬，高保護機制，高智能化管理，高性價比的綜合業務的寬帶光纖產品來實現末端用戶的接入方案。
三、EPON在電力行業的應用前景
EPON作為一種拓撲靈活，支持多種業務接口的純光介質的接入技術，在電力專網末端接入市場有著廣闊的應用前景，下面就3種電力末端用戶接入模式做一下闡述。
1、EPON在農網電力營銷所聯網中的應用
隨著農網改造項目的不斷深入，供電所到供電局的營銷網絡建設已提到議事日程。由于目前電力農網通信建設發展的不平衡，視資源情況，對于35KV調度網已采用光纖鋪設的地區，采用供電所就近拉光纖至附近變電站，借助已有的光纖調度網資源，組建營銷網絡，實現供電營銷所到供電局的網絡互連。
對35KV縣級調度網尚未進行光纖改造的地區，營銷網絡現沒有可借助的平臺資源。供電營銷所至供電局距離較遠，架設光纖成本較高。可同35kv調度網一起考慮網絡規劃。
35KV變電站的聯網工程所需接入的業務主要是若干部電話，辦公電腦與縣調辦公網聯網，遠動以及自動化信息上傳到縣調。供電營銷所的業務接入需求主要是若干部電話，少量營業以及辦公用電腦上網或與所屬供電局辦公網聯網、上報數據。由于35KV變電站和供電營銷所所要接入的業務略有不同，因此，選用不同產品形態的ONU設備來實現末端用戶不同業務的接入需求。
該網絡可選EPON來組建網絡，以光纖到戶的方式一步提供數據接口及話音接口。對于同35kv調度網一起進行網絡規劃的，可以將局端OLT設置在已建成的110KV電力通信網的節點站處。35KV變電站、供電營銷所均放置遠端ONU設備。由于35KV變電站對網絡的安全性，線路自愈能力的要求比較高，該站設置的ONU可選支持雙PON口保護功能的EPON遠端設備（如圖一中的35KV變電站所示），與OLT通過兩個不同路由的PON光口連接。EPON系統特有的彈性保護機制能在兩根光纖上同時承載業務，正常工作時分擔業務負載，某段光纖發生斷裂時，可通過另外一條路由保證業務傳輸。供電營銷所無需高等級保護，可采用單PON口的底成本接入方式（如圖一 中的供電營銷所）。靈活的無源分路器可就近接入用戶，減少了網絡層次，便于管理。
該方案的優勢：
全光纖網絡，抗干擾性強，覆蓋范圍廣可達20公里。無源分路節點，拓撲靈活，可就近進入用戶。
雙PON口彈性保護，以太網數據加密等技術有效提供網絡安全保障。
豐富的ONU產品形態，能保證在合理投資的基礎上有效接入用戶業務。
良好的升級擴容性，ONU可自動加入，無需配置，OLT可自動發現ONU，并更新測距算法。開通更方便。
帶寬資源豐富，16個ONU平分1G帶寬，為今后帶寬需求增加預留了足夠的帶寬。
強大的管理功能，光線路監測，以太網性能監測，對TDM業務的高QOS保障。
圖一 農網電力營銷所聯網方案
2、EPON在電力寬帶小區的應用
國內電力通信系統的發展已經比較成熟，該網絡除承載電力系統所需的網絡運行、辦公業務外，也開始接入一些商業性質的工廠、企業以及民用性質的新型寬帶小區。該類用戶的接入模式為交換中心位于電力通信網的交換局，以光接入的方式就近接入小區業務，通過電力傳輸網將業務送到交換中心進行交換。
近年來，隨著Internet的普及和寬帶應用的發展，特別是一些對帶寬高要求的應用不斷涌現，使得接入網帶寬資源日益“捉襟見肘”，為了徹底解決接入網的帶寬瓶頸，FTTH（光纖到戶）這個一直以來作為接入網發展的最終理想，已經具有了提前實現的迫切需求和可能。
面向FTTH的EPON系統中用戶側設備的用戶接口種類更豐富，帶寬更大。一個完整意義的寬帶小區接入方案中，用戶的業務需求已經不再滿足于簡單的上網，而是變成了集數據、語音和視頻業務于一體的綜合業務接入需求。用戶需求多樣化帶來的最主要變化之一就是對帶寬需要量的大大增加。以目前IPTV需要帶寬為2Mbit/s，一路高清電視的帶寬為6～8Mbit/s來計算，每個光網絡單元（ONU）如果要同時支持2～3個視頻流（對應2～3個電視終端），再加上常規的上網帶寬，則需要帶寬至少要在20Mbit/s以上。這是ADSL所無法滿足的，即使采用ADSL+或VDSL技術也只能在短距條件下達到這樣的下行帶寬水平，還要付出線路改造的成本。EPON ONU側的基本用戶接口是10/100 Mbit/s兼容的以太網接口。這個接口即可完成IPTV業務、IP電話機和PC上網的三網合一的業務接入（如圖2所示）。用戶通過EPON系統帶來的高帶寬，就可以享受到家庭網絡信息化帶來的各種生活上的便利。
局端設備的單個PON接口可支持的遠端用戶側設備數量更多。小區的住戶密度高，單一住宅小區一般有500～3000住戶。EPON系統的分路比完全可以做到1:128，即一個PON端口帶128個ONU。支持高分路比的EPON設備，每線成本也隨之降低，其建設投資完全可以與現在的ADSL做對比。要完全覆蓋一個3000戶左右的住宅小區，在局端就只需要不到30個PON接口堆疊在一起，大大降低了工程開通和維護的復雜度。
該方案的優勢：
點對多點的拓撲，高分路比1：128，天然符合高密度用戶的接入。
無源分路節點，無需機房供電，OLT可放置在電力通信網節點機房，節省小區機房投資，簡化網絡層次。
高帶寬，保障接入網帶寬升級無瓶頸。
豐富的ONU業務接口，實現三網融合的構想。
良好的升級擴容性，ONU可自動加入，無需配置，OLT可自動發現ONU，并更新測距算法。開通更方便。
圖二 寬帶小區三網合一接入方案
3、EPON在電力集團大樓綜合布線中的應用
對于辦公業務為主的電力集團大樓以及與之類似的大、中型企業或商業樓宇的業務接入，基于LAN的業務提供方式在帶寬和成本方面都可以比較好地滿足此類客戶的需求。該類用戶注重安全可靠性，對服務質量的要求非常高，所需業務的種類也更加豐富。近年來隨著光纖價格的走低以及銅纜價格的一再升高，更多的集團大樓和商業樓宇都選擇了全光纜的布線方式。EPON接入技術作為靈活的光纖寬帶接入方案越來越受到此類用戶接入的青睞。
首先，EPON系統可替代樓宇布線中現有的二層交換機和光纖收發器，EPON的ONU可內置以太網二層交換機，替換同層采用5類線布線時所需的二層交換設備，如圖3中的樓層N所示。提供二層交換機可實現的網絡管理功能，并直接在OLT端網管對其進行管理。配合EPON的針對FTTH的遠端設備，還可實現商住兩用的酒店類樓宇的全光纖垂直網絡接入。將LAN的接入網引至電力交換局，接入IP城域網，其主干帶寬為1G，完全可滿足此類高層商業樓宇以及集團用戶未來幾十年的帶寬擴容需求。
其次，PON系統可替代樓宇布線中現有的部分光纜和光交接設備，從而節省相關段落的接入光纜，如圖3所示。PON系統是點對多點的光拓撲網絡，可以節省主干光纖的數量。無源分路節點設備為防滲漏密封處理，對安裝環境適應性非常強，無需在樓宇內設置大量的光交接箱，可用分路器直接代替交接設備。樓內的布線更靈活，節點增加更容易。
最后，EPON網絡中的以太網數據更安全，銅纜傳輸中，以太網數據流很容易被監聽和竊取，沒有什么特別有效的加密辦法。光纖直接到用戶的EPON應用中，EPON對上下行數據采用雙向ADS加密。并且，每個ONU都需要與OLT進行密鑰交互認證，都能夠實現加密性能，可以確保某個用戶的信息不會被其它用戶破解。在樓宇垂直布線中，我們可以對樓內重要機房、重要用戶或高層領導的辦公室采用ONU布放到桌面的接入方式，以保障此類重要用戶的數據的安全。
針對商業樓宇、集團用戶對服務質量要求非常高的特性，EPON系統提供強大的管理功能，提供更優于光纖收發器的光傳輸系統的管理功能，提供最有效的故障定位功能以及多種保護機制。可在線的對光線路的質量，以太網傳輸的流量，性能等進行時時監測，做時時統計，可記錄并打印，為用戶提供有據可查的高等級服務質量。
該方案的優勢：
全光纖的接入方式，符合目前大型商業樓宇的接入需求。
高帶寬，能保障高帶寬需求的辦公網接入。
設備集成度高，內置二層交換功能，有效的減少節點設備，簡化網絡。
強大的管理功能，光線路監測，以太網性能監測，對TDM業務的高QOS保障。是接入商業用戶的有效保障。
良好的升級擴容性，ONU可自動加入，無需配置，OLT可自動發現ONU，并更新測距算法。開通更方便。
圖三 樓宇垂直光纖布線方案
四、結束語
EPON作為一種靈活、高帶寬的光纖接入技術，其相關的技術和產品已經相當成熟，正期盼著在電力通信系統建設中大顯身手。
