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摘要：本文以无源光网络技术为基础，介绍了第三代光纤通讯技术以太无源光网络作为的原理，组成以及特点，就现在配电网络典型的通讯方案，无源光网络技术引进运用于配电网络，增加通讯的稳定和可轻易扩容性，使其组网结构灵活多样，适合现在我国各城市配电网络构架多样性的要求。并且采用全网双光纤保护和抗多点失效技术，大大提高了以太无源光网络运用于配电网络里的稳定和可靠性。
关键词：无源光网络原理组成和特点 无锡配网运用
中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：
引言
一个无源光网络是单一且光纤共享，同时并使用便宜的分光器，把信号从单一光纤分散至独立的用户，之所以被称呼为“无源光网络”是因为有别于传统的电信机房局端及客户端的连接，这其中并没有一个有源电子设备装置介于该接入网络之间，这样的优势大大的简化了网络系统的操作、维护及成本，另一个优点为相比于一个点对点的光纤网络中，其所使用的光纤并不需要很多。
2．原理组成和特点
使用以太网络技术创造一个无源光纤网络的架构，无源以太光网络为点对多点的光纤拓朴结构，当用户连接至特定分配光纤，它们共享光纤配送网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纤回到电信机房局端。
对于低光纤数的需求是可以想象的传统的点对点的以太网络路，路边交换机(Curb -Switched)以太网络及EPON间的不同。点对点的以太网络可能使用N条或2N条的光纤，但必须使用2N个光收发器，而终端交换机以太网络则使用一条骨干光纤。如此是可以节省光纤及电信机房所占用的空间，但仍需使用2N+2个光收发器，且必须供应电力给交换机来使用。
EPON也使用一个骨干光纤、最少的光纤及占用电信机房较小的空间，同时只需N+1个光收发器，另外也不需要额外的电力，下行的传输速率几乎达其全速的骨干连接，它同时也支持下行串行广播。
EPON网络包括光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)及光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端电信机房(Central Office，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，ONU则多置于靠近客户端，如路边、建筑物或用户住处，ONU则提供802.3ah WAN接口及802.3ah客户端接口。
使用分光器
EPON规划了在单一光纤上作全双工传输，并以点对多点的拓朴架构呈现，用户只看到自己与局端间的传输，而非其它在该拓朴架构的用户。EPON系统使用了分光器(splitter)，利用不同的光波长来进行上行串行传输及下行串行传输，其波长如下:
--1490nm下行串行传输，1310nm上行串行传输
采用多点控制协议MPCP
为了管理点对多点(P2MP)光纤网络，EPON使用多点控制协议(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP执行带宽管理工作，包括带宽的询问、自动发现和排序，它在MAC层实现这些功能，利用了64位的控制信息:
--GATEandREPORT字段用在分配及给予带宽
--REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自动发现ONU过程
MPCP提供了接通网络资源的最佳化，自动化排序的机制减少了带宽松散的问题，而ONU自动回报带宽需求给OLT的机制用以实现动态带宽分配 (DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收发器的参数藉由OLT与ONU的交流机制而达到最佳化的目的。
解析OLT和ONU的操作
OLT负责自动发现ONU的过程，其中包含了带宽排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用时间标记字段在下行传输的GATEMAC 控制信息，可达到ONU与OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并傳送REGISTER_REQUEST信息，在预定的时间周期内将其注册到OLT， OLT利用REGISTER信息回复给ONU，用以指明认可ONU的注册。
EPON下行串行传输
EPON网络控制802.3架构的物理层广播，如图3所示，广播帧被LLID在预传时间所摘取，一个64位的GATE信息被送到下行串行传输来分配带宽。
EPON上行串行传输
无源光网络在配电上运用
（1）典型通信建设方案
确定电力用户用电信息采集系统数据传输通信信道的应用时应按以下优先原则进行：
第一，市区和城镇首先选择专用光纤网络；
第二，可应用公共营运商提供的GPRS/CDMA通信网络，构建虚拟专用数传通信网络；
第三，利用供电企业现有的230MHz无线专网资源。
由于供电系统对对信息管理的要求，因此，在建立数据传输通信信道方面多选光纤通道。
光纤通信：以光波作为信息载体的通信手段，如工业以太网交换机、光纤收发器、无源光网络（PON）等。
优点：传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、传输时延小、组网方式灵活，可以实现综合数据传输。
缺点：一次投资大。但是，随着光缆性价比的提高、光设备成本的下降，光纤通信必将以其在系统稳定性、高可靠性和运行维护方便性等方面的优势，成为优质配网自动化通信的首选。
光纤环网是配电自动化通讯网络设计的优选方案，可靠性较高；单点故障不会引起通讯故障。光纤通信是高质量配网自动化/用电信息采集系统通信的首选
（2）光纤通讯经历的三个阶段
2002年以前：第一代技术：光纤自愈环网—光MODEM
2002—2006年：第二代技术：光纤自愈环网—工业以太网交换机
2006年至今：第三代技术：无源光网络（PON）接入技术2008年
（3）无源光纤以太网自愈环网用于电力配网通信时应考虑的问题：
a..当环上多个站点需要停电检修时的方案
b.当配电网需要更改拓扑结构或增加/减少设备时的方案
无源光网络（PON）：是指在光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备的光接入网。
PON：Passive Optical Network
APON：基于ATM的无源光网络，G.983
EPON：基于以太网的无源光网络，802.3ah
GPON：Gigabit PON ，APON的升级版本
点对多点的光纤传输和接入技术
下行采用广播方式、上行采用时分多址方式
动态带宽分配(DBA)
组网拓扑：可以灵活地组成树型、星型、总线型等
节省光缆资源(单纤)、节省设备资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低
抗多点失效
当配电网需要增加/减少设备、改变拓扑结构时，不影响原有设备的正常运行
无源光网络天然吻合配网通信需求，是配网自动化用电信息采集系统通信的首选
(4)实施方案
1、全网双纤保护
LU和RU均配置两个光收发单元来组建1+1全保护网络。采用全光纤保护倒换技术，通过网络中不同的光纤路由，分别构成系统的两个通信方向，一个为工作方向，另一个为保护方向；上行提供串行口和以太网口与前置机相连，从而实现全网双路由，提高网络可靠性。
2、抗多点失效
首家将PON技术引入配网自动化通信领域，各远端通信站之间采用并联而不是串联方式，一个或多个站的停电检修或失效不会影响其他站的正常运行。
全光纤保护倒换技术
自动倒换：通过故障检测触发，如信号丢失、帧丢失、信号劣化等
强制倒换：通过管理事件激活，如光纤的预先设定路由、光纤更换等
目前业界唯一能抗多点失效的解决方案，1:1冗余组网，支持全光纤保护倒换
4．实例
4.1大坝变环网是以大坝变电所为配网主站，以附近9个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输。
4.2杨亭变环网是以武林变电所为配网主站，以附近7个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输
5．结论
随着国家智能配网的概念提出，各大城市配电工程的相继逐步兴起，作为光纤通讯第三代的技术代表的以太无源光网络，提供了一个相对稳定可靠的通讯平台，它的灵活稳定不受干扰的可扩展组网性适应了现行复杂的配网一次网架，并在今后一次设备的改造中通讯网络基本不受影响，并采用全网双光纤保护和抗多点失效技术大大提高了通讯的可靠稳定性，为配网通讯网络这个“瓶颈”提出了可行的解决办法。
参考文献
[1]陈志杰，齐建群 无源光网络（PON）在上海电力中的组网应用电力系统通信2004
[2]徐国强 PON技术在小区电力开关柜监控中的应用通讯世界2002
关键词：无源光网络原理组成和特点 无锡配网运用
中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：
引言
一个无源光网络是单一且光纤共享，同时并使用便宜的分光器，把信号从单一光纤分散至独立的用户，之所以被称呼为“无源光网络”是因为有别于传统的电信机房局端及客户端的连接，这其中并没有一个有源电子设备装置介于该接入网络之间，这样的优势大大的简化了网络系统的操作、维护及成本，另一个优点为相比于一个点对点的光纤网络中，其所使用的光纤并不需要很多。
2．原理组成和特点
使用以太网络技术创造一个无源光纤网络的架构，无源以太光网络为点对多点的光纤拓朴结构，当用户连接至特定分配光纤，它们共享光纤配送网络(OpticalDistributionNetwork，ODN)，藉由骨干光纤回到电信机房局端。
对于低光纤数的需求是可以想象的传统的点对点的以太网络路，路边交换机(Curb -Switched)以太网络及EPON间的不同。点对点的以太网络可能使用N条或2N条的光纤，但必须使用2N个光收发器，而终端交换机以太网络则使用一条骨干光纤。如此是可以节省光纤及电信机房所占用的空间，但仍需使用2N+2个光收发器，且必须供应电力给交换机来使用。
EPON也使用一个骨干光纤、最少的光纤及占用电信机房较小的空间，同时只需N+1个光收发器，另外也不需要额外的电力，下行的传输速率几乎达其全速的骨干连接，它同时也支持下行串行广播。
EPON网络包括光线路终端(OpticalLineTerminal，OLT)及光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)。一般而言，OLT存在于局端电信机房(Central Office，CO)，多为以太网络交换机或媒体转换器平台，ONU则多置于靠近客户端，如路边、建筑物或用户住处，ONU则提供802.3ah WAN接口及802.3ah客户端接口。
使用分光器
EPON规划了在单一光纤上作全双工传输，并以点对多点的拓朴架构呈现，用户只看到自己与局端间的传输，而非其它在该拓朴架构的用户。EPON系统使用了分光器(splitter)，利用不同的光波长来进行上行串行传输及下行串行传输，其波长如下:
--1490nm下行串行传输，1310nm上行串行传输
采用多点控制协议MPCP
为了管理点对多点(P2MP)光纤网络，EPON使用多点控制协议(Multi-PointControlProtocol，MPCP)。MPCP执行带宽管理工作，包括带宽的询问、自动发现和排序，它在MAC层实现这些功能，利用了64位的控制信息:
--GATEandREPORT字段用在分配及给予带宽
--REGISTER和REGISTER_REQUEST字段使用在控制自动发现ONU过程
MPCP提供了接通网络资源的最佳化，自动化排序的机制减少了带宽松散的问题，而ONU自动回报带宽需求给OLT的机制用以实现动态带宽分配 (DynamicBandwidthAllocation，DBA)，光收发器的参数藉由OLT与ONU的交流机制而达到最佳化的目的。
解析OLT和ONU的操作
OLT负责自动发现ONU的过程，其中包含了带宽排序和LogicalLinkIDs(LLID)的指定，利用时间标记字段在下行传输的GATEMAC 控制信息，可达到ONU与OLT同步的功能，ONU接收GATE信息并傳送REGISTER_REQUEST信息，在预定的时间周期内将其注册到OLT， OLT利用REGISTER信息回复给ONU，用以指明认可ONU的注册。
EPON下行串行传输
EPON网络控制802.3架构的物理层广播，如图3所示，广播帧被LLID在预传时间所摘取，一个64位的GATE信息被送到下行串行传输来分配带宽。
EPON上行串行传输
无源光网络在配电上运用
（1）典型通信建设方案
确定电力用户用电信息采集系统数据传输通信信道的应用时应按以下优先原则进行：
第一，市区和城镇首先选择专用光纤网络；
第二，可应用公共营运商提供的GPRS/CDMA通信网络，构建虚拟专用数传通信网络；
第三，利用供电企业现有的230MHz无线专网资源。
由于供电系统对对信息管理的要求，因此，在建立数据传输通信信道方面多选光纤通道。
光纤通信：以光波作为信息载体的通信手段，如工业以太网交换机、光纤收发器、无源光网络（PON）等。
优点：传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、传输时延小、组网方式灵活，可以实现综合数据传输。
缺点：一次投资大。但是，随着光缆性价比的提高、光设备成本的下降，光纤通信必将以其在系统稳定性、高可靠性和运行维护方便性等方面的优势，成为优质配网自动化通信的首选。
光纤环网是配电自动化通讯网络设计的优选方案，可靠性较高；单点故障不会引起通讯故障。光纤通信是高质量配网自动化/用电信息采集系统通信的首选
（2）光纤通讯经历的三个阶段
2002年以前：第一代技术：光纤自愈环网—光MODEM
2002—2006年：第二代技术：光纤自愈环网—工业以太网交换机
2006年至今：第三代技术：无源光网络（PON）接入技术2008年
（3）无源光纤以太网自愈环网用于电力配网通信时应考虑的问题：
a..当环上多个站点需要停电检修时的方案
b.当配电网需要更改拓扑结构或增加/减少设备时的方案
无源光网络（PON）：是指在光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）之间的光分配网络（ODN）没有任何有源电子设备的光接入网。
PON：Passive Optical Network
APON：基于ATM的无源光网络，G.983
EPON：基于以太网的无源光网络，802.3ah
GPON：Gigabit PON ，APON的升级版本
点对多点的光纤传输和接入技术
下行采用广播方式、上行采用时分多址方式
动态带宽分配(DBA)
组网拓扑：可以灵活地组成树型、星型、总线型等
节省光缆资源(单纤)、节省设备资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低
抗多点失效
当配电网需要增加/减少设备、改变拓扑结构时，不影响原有设备的正常运行
无源光网络天然吻合配网通信需求，是配网自动化用电信息采集系统通信的首选
(4)实施方案
1、全网双纤保护
LU和RU均配置两个光收发单元来组建1+1全保护网络。采用全光纤保护倒换技术，通过网络中不同的光纤路由，分别构成系统的两个通信方向，一个为工作方向，另一个为保护方向；上行提供串行口和以太网口与前置机相连，从而实现全网双路由，提高网络可靠性。
2、抗多点失效
首家将PON技术引入配网自动化通信领域，各远端通信站之间采用并联而不是串联方式，一个或多个站的停电检修或失效不会影响其他站的正常运行。
全光纤保护倒换技术
自动倒换：通过故障检测触发，如信号丢失、帧丢失、信号劣化等
强制倒换：通过管理事件激活，如光纤的预先设定路由、光纤更换等
目前业界唯一能抗多点失效的解决方案，1:1冗余组网，支持全光纤保护倒换
4．实例
4.1大坝变环网是以大坝变电所为配网主站，以附近9个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输。
4.2杨亭变环网是以武林变电所为配网主站，以附近7个开关站为配网子站的一个综合接入网。通过1+1保护实现光纤上数据、业务的高效传输
5．结论
随着国家智能配网的概念提出，各大城市配电工程的相继逐步兴起，作为光纤通讯第三代的技术代表的以太无源光网络，提供了一个相对稳定可靠的通讯平台，它的灵活稳定不受干扰的可扩展组网性适应了现行复杂的配网一次网架，并在今后一次设备的改造中通讯网络基本不受影响，并采用全网双光纤保护和抗多点失效技术大大提高了通讯的可靠稳定性，为配网通讯网络这个“瓶颈”提出了可行的解决办法。
参考文献
[1]陈志杰，齐建群 无源光网络（PON）在上海电力中的组网应用电力系统通信2004
[2]徐国强 PON技术在小区电力开关柜监控中的应用通讯世界2002