摘要：EPON技术是一种新型技术，以其低成本、高宽带、可靠性高等优点，在配网自动化中得到广泛的应用。本文对EPON技术进行了介绍，分析了EPON技术在配网自动化系统中应用的可行性，并介绍了基于EPON技术的配网自动化组网方案。
关键词：EPON；配网自动化；组网方案
引言
随着智能电网建设的不断发展，配网自动化系统作为智能电网的重要组成部分，取得了巨大的进步，对提高供电的可靠性起到十分重要的作用。在配网自动化系统中，EPON技术的应用不仅能够降低成本，提高配网自动化水平，而且具有较高的可靠性。基于此，本文展开了相关探讨。
1.配网自动化系统通信方式分析
1.1通信方式基本要求
对于配网自动化系统的通信方式来说，基本要求主要包括以下几点。第一，安全可靠。通常来说，通信系统都建设在户外，会受到气候、天气以及其他外界因素干扰。针对这种情况，为了能够确保配网自动化系统的正常使用，一定要对通信的可靠性和安全性引起重视。第二，双向通信。配网自动化系统的正常运行要在双线通信的基础上进行，即不仅要及时上报配网自动化系统中的数据，还要确保接收端能够顺利接收到命令。第三，能够扩展。配网自动化系统中包含很多远端设备，且其全部处在不断扩充的过程中，所以为了真正实现系统功能，通信需要具备一定的可扩展性。第四，便于维护。由于通信设备具有非常突出的功能，所以要定时对其进行维护，避免出现安全故障，影响运行效果。在实际连接中，通信设备经常与监控设备连接应用。另外，室外施工是一种常见的施工形式，因此一定要确保通信设备维护的便捷性。第五，高效益性。虽然先进技术具有很多优势，但是在实际利用过程中，还要对现有资源进行有效整合，避免出现浪费现象，保证配网自动化系统的高效益性。
1.2通信方式现状
在配网自动化系统中，通信系统是非常重要的一项内容，更是保证系统功能充分发挥的关键。目前，在配网自动化系统中有两种常见的通信方式，分别为无线、有线。无线通信因为在保密性方面存在不足，因此一般只用来为有线提供辅助帮助。有线通信主要包括架空明线、现场总线等，虽然种类很多，但依然存在一些问题。例如，架空明线因为损耗高、抗干扰性弱等缺点，只适合用在短距离传输中。现场总线由于组网不是十分灵活，取得的效果不尽如人意。针对这种情况，光纤通信的优点被无限放大。凭借着损耗低、抗干扰性强、频带宽等特点，光纤通信在配网自动化系统中发挥了重要作用。光纤通信中主要包括两种网络，分别为AON和PON。AON是指有源光，PON是指无源光，其中PON发生故障的频率较小且稳定性较高，经常被用在光纤通信中。EPON技术将无源光技术和以太网技术结合在一起，对称速率变为1.26Gbit/s，传输方式为无源光纤通信方式，能够为各种业务提供相应支持。可见，在配网自动化系统中引用EPON技术，对通信系统的可靠性、安全性具有重要意义。
EPON技术概述以及原理分析
2.1 EPON技术概念分析
EPON技术属于一种新型的光纤接入技术，结构形式主要是从一个点出发，接入到多个点中，从而实现无源光纤的传输和通信，而且在以太网的前提下还能为配网自动化系统提供各种各样的业务。EPON技术主要包括三部分，即光线路终端（OLT）、无源分光器（中间POS）以及光网络单元（ONU）。在当前的技术领域中，EPON技术是一种比较成熟的技术，不仅应用成本较低，经济性也比较强，在接入网中得到了非常广泛的应用，具有良好的技术优势，主要表现为：①EPON技术能够完成远距离的传输，距离最长可达到20000m。②EPON技术的通信容量比较大，可以容纳各种业务的进入。③EPON技术可以起到节省光纤资源的作用，可以非常灵活的操作组网。
2.2 EPON技术工作原理分析
EPON技术的中文名称为以太网无源光网络技术，其上行重点采用了TDMA方式，而且还能够与WDMA/CDMA融合在一起使用。下行主要包括了两种模式，其一是点到点的竞争模式，该种模式还可以用P2P来表示，其二是广播模式，在这两种模式的应用下，能够确保数据实现双向传输。可见EPON技术具有较好的扩充性，并且在应用时可以随时添加新用户，不需要该改变网络的实际规模。EPON技术是在PON技术和以太网技术结合的基础上形成的，基本工作目标就是利用比较简单的方式完成点到点、点到多点的迅速接入，另外，利用该技术还能对EPON系统物理层、OAM管理机制进行重新定义，真正实现无源光网络的多址接入。
3.配网自动化系统中EPON的可行性分析
EPON技术凭借着自身的优势，在配网自动化系统中实现了非常广泛的应用，且可行性比较强，主要可以从以下方面进行阐述：第一，建设成本较低。将先进技术加入到电力企业以及与之相关的企业中，最重要的目的就是降低建设成本，而EPON技术则具有建设成本较低的特点，完全符合我国对电力配网自动化系统的实际要求。除此之外，EPON结构通常使用无源器件来完成传输过程，不需要配备相应的电源，操作起来非常简单；第二，安全可靠。EPON系统中ONU之间属于并联关系，所以与ONU相连的各个终端设备之间也属于并联关系，如果其中一个终端或多个终端出现故障，不会对整个系统造成影响。另外，EPON系统的保密性也比较强，为系统的安全运行提供了保障；第三，带宽较大。目前，EPON系统能够提供上下行对称的1.25Gbit/s的带宽，通过以太网技术的不断强化，可以提升到10Gbit/s，从而充分满足配网自动化系统对带宽的实际要求。EPON的网络结构代表着它能够为更多的用户提供服务，而且还能在动态带宽分配的基础上，有效提升客户的满意程度；第四，带宽分配比较灵活，服务能够得到根本保证。EPON系统能够在DBA（即DynamicBandwidthAllocation动态带宽分配）算法的前提下对每个用户的带宽进行动态分配，从而对每个用户的QoS进行保障；第五，服务范围广泛。作为一种由点到多点的网络结构，EPON系统能够在局端单个光模块以及光纤资源的基础上实现较分散。数量较大终端用户的覆盖；第六，网络管理功能较强。EPON系统可以实现安全管理、性能管理、告警管理以及故障管理等功能，能够在与OLT网络管理监控系统相连接的基础上对终端监控设备进行监督与管理。
4.配网自动化系统中EPON模型
图1“手拉手”环网模型
4.1手拉手环网模型
手拉手环网模型属于全链路保护网络，具体结构如图1所示。它分别在两个相邻的变电所处放置OLT，并利用1：2非等分分光器将光纤级联落地线路连接在一起。对于ONU上行链路，会在双PON口上联的基础上汇入不同的OLT分光器中，对链路进行1+1的冗余保护。如果在网络中同时出现了单个或多个端口故障，发生了分支光纤中断的现象，这不会对其他ONU的运行以及整个系统的正常工作造成影响，同时可保障PON网络节点中其他配网设备与配网系统的正常运行。
4.2单电源辐射模型
单电源辐射的接线方式具有便于维护、节约成本、接线清楚等优点。通常情况下，在分段开关的作用下，会将单电源辐射网的主干线路分成3～4段，供电半径大约在3～5km。针对不同信息点的分布情况，要采取不同的通信模式，利用EPON网络，以将不同区域中的信息予以覆盖。这时单电源辐射模型又可以被分为集中分光模型和串联多级分光模型。集中分光模型中设备的分布情况为：OLT被安置在变电站中，分光器可以被放置在周围的电线杆上，也可以被放置在配电设备箱中；而ONU则放置在采集设备箱中。该种模型具有主干光路一致、光路设计简单的优点。而串联多级分光模型中的OLT仍然放在变电站中，分光器和ONU可以放置在同一个设备箱中。该种模型比较适合于信息点分散在一次线路两侧的场合中，具有较强的应用效果。
4.3双点双T网模型
双点双T网模型也是一种全链路保护模型，具体结构如图2所示。在配电子战中放置两个OLT，ONU中的PON分别属于不同OLT的1：2非等分分光器。与手拉手网络相比，OLT的光方向大致相同，设备的布放位置也基本相同。
图2双点双T网络结构图
通过
上述分析可知，单电源辐射模型的可靠性较低，而手拉手保护和双点双T网络的可靠性较高。由于手拉手环网是光缆异方向，与双点双T网络相比，其抗故障能力可能较强，网络的健壮性也较高，是目前配网自动化系统中通信网络所使用的优选方案。
5.基于EPON的配网自动化组网方案
5.1组网方案
5.1.1整体方案设计
要在配网自动化系统中有效应用EPON技术，一定要充分考虑通信系统的设计情况，因为通信网络可以为其提供现场终端和主站系统之间的通信通道，并将OLT分别放置在配电主站系统和变电站自动化系统或配电子站系统中，从而可以在OLT设备的基础上组建一个主干通信网络。另外，还可以在FTU、TTU数据的基础上构建一些分支通信网络系统，使FTU、TTU中的数据从变电站内RTU或变电站自动化系统中进行转发。通过整体方案的设计，可以得知配网的自动化系统主要由配电主站系统、子站系
统以及各种配电终端等组成，并在此基础上对主干通信系统和分支通信系统进行全面设计，完成信道的有效选取。
5.1.2主干通信设计
在配网自动化系统中，可以利用EPON技术对主干系统进行环状通信系统的设计，使核心主站与子站系统或变电站之间形成一个环状的结构。这种方式不仅能够确保配网通信系统的可靠性，还能降低故障发生的频率。实际上，主干通信系统都是由多个节点组合而成的环网结构，可以将其中一个节点当作主节点，以剩下的节点进行配电子站的选择。另外，还可以在主节点主、从端口的基础上进行信息返送情况的确定。如果以太网技术所支持的单一链路或节点存在故障，就会传递到主干通信系统并进行自动倒换，以便及时处理问题，从而确保主干通信系统的正常运行。
5.1.3分支通信设计
对于配电子站和变电站自动化而言，与监测终端相连的分支通信网络通常为树状拓扑结构。其中任何一个终端设备存在故障，都不会对其他设备造成影响，从而降低了故障发生概率，也为设备维修提供了便利。监控终端（即FTU、TTU等）基本都是在网线的基础上与就近的变电站ONU相连，从而切实提高了整个网络的通信质量。在电力配网自动化子站增多时，不需另外加入硬件设备。在不改变目前现状的基础上可以进行扩充，将分光器与上级分光器连接在一起即可。
5.2算法分析
在配网自动化系统中应用EPON技术，会受到ONU共享信道容量、资源以及网络业务等因素的影响，导致出现时隙溢出的现象。为了防止贷款浪费，可以引进一些分配机制，对系统上行的带宽进行有效分配，并在DBA算法的基础上真正提升带宽的使用效率，充分满足配电终端上各种业务的QoS需求。通过对目前的情况进行分析，认为应该优化DBA算法。该算法是一种在请求、授权的基础上进行动态申请和带宽分配的算法，对信道利用率的提升具有重要意义。因为轮询周期T具有可变性特点，再加上配网自动化系统中的配电终端数量较大，业务也存在一定的差异，所以DBA算法可能存在一些不足：①因为频繁发送授权帧，导致信道浪费；②GATE帧存在一些问题，导致ONU数据延时发送，同时还会降低宽带的使用效率。为了优化和完善该种算法，可以在OLT上全面监测上行链路中的数据流量，控制OLT的频繁轮询，为用户提供更加优质的服务。另外，还可以在令牌传递的基础上实现DBA算法的优化。首先设置周期中的最大值TMAX，对剩余带宽进行计算，并完成第二级、三级带宽的分配，将其他带宽全部分配于ONU的AF、BE队列中，利用令牌实现的各个业务的分配，确保配网自动化系统的顺利运行。
6.结语
综上所述，EPON技术综合了PON技术和以太网技术优点，在配网自动化中具有良好的应用价值以及较强的可行性。因此，在配网自动化建设中，需要积极探索基于EPON技术的配网自动化组网方案，提高配网自动化系统建设和维护成本，促进配网自动化的发展。
参考文献：
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[3]以EPON技术为基础的配网自动化系统的组网方案及其应用研究[J].任海旭.中国新通信.2017（22）
论文作者:何炎勤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/29
标签：自动化系统论文; 技术论文; 基础上论文; 无源论文; 系统论文; 通信论文; 终端论文; 《基层建设》2018年第8期论文;