【導(dǎo)讀】廣東電網(wǎng)公司配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究。廣東省電力設(shè)計(jì)研究院。配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)通信系統(tǒng)關(guān)。配網(wǎng)自動(dòng)化結(jié)構(gòu)對(duì)通信要。傳輸數(shù)據(jù)類型和通信要。終端對(duì)通信的接口要。通信規(guī)約的基本要。第4章配網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用調(diào)。第5章配網(wǎng)通信技術(shù)介

　　

【正文】 (AON， Active Optical Network)和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (PON， Passive Optical Network)。 有源光網(wǎng)絡(luò) AON 1) 光纖收發(fā)器 光纖收發(fā)器（俗稱光 modem），原理是采用多路復(fù)用技術(shù)，將多路數(shù)據(jù)通道 復(fù)用為高速信號(hào)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為光信號(hào)通過(guò)光纖傳送，到接收側(cè)再通 過(guò)相反的方式分解出多路數(shù)據(jù)。多路復(fù)用技術(shù)可以在同一個(gè)光通道上傳輸多種通 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 23 訊協(xié)議如 RS232/48 TCP/IP等。 這種采用光纖收發(fā)器在光纖網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議 的方式，在網(wǎng)絡(luò)上存在兩 種通信設(shè)備：光纖收發(fā)器和光纖網(wǎng)絡(luò)模塊。 光纖收發(fā)器：實(shí)現(xiàn) RJ45與光纖環(huán)路的信號(hào)連接。 光纖網(wǎng)絡(luò)模塊：實(shí)現(xiàn) RS232與光纖環(huán)路的信號(hào)連接。 在同一個(gè)光纖環(huán)路上，可以掛接多個(gè)光纖收發(fā)器和多個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)模塊。光纖 收發(fā)器和光纖網(wǎng)絡(luò)模塊在地位上是平等的 ,可以根據(jù)不同的 DTE終端設(shè)備選用。 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如下圖。 采用光纖調(diào)制解調(diào)器組成光纖網(wǎng)是一種廉價(jià)的組網(wǎng)方式，一般其通信速度在 115 kbps以下，沒(méi)有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)的可靠性能比較低，因此這種模式 常應(yīng)用于規(guī)模較小并且投資不大的 系統(tǒng)。 2) 綜合數(shù)據(jù)光端機(jī) 1) 組網(wǎng)特點(diǎn)： 羨 一種是基于廠家各自組網(wǎng)協(xié)議的小型數(shù)據(jù)端機(jī) 此方式是類似于基于 PDH 或廠家私有的傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)小容量（如 34Mbit/s）光端機(jī)組網(wǎng)方式。一套光端機(jī)可以同時(shí)提供 1～ 2個(gè)以太網(wǎng)接口和多 個(gè)串口，并以光接口組建小型環(huán)網(wǎng)，業(yè)務(wù)的保護(hù)功能和 QoS機(jī)制很弱。 羨 一種是基于 MSTP傳輸平臺(tái)的大容量數(shù)據(jù)光端機(jī) 此方式在 MSTP多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)上利用自愈功能可以組成的光纖自愈環(huán)，支 持單機(jī)多環(huán)、子環(huán)、鏈狀等多種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，如下圖所示。 設(shè)備可以直接與現(xiàn)有 SDH網(wǎng)絡(luò)采用 155M光口或 2M端口對(duì)接，也可以采用以 太網(wǎng)口與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 24 設(shè)備還可以通過(guò)設(shè)備的的 STM光口互聯(lián)組成環(huán)、鏈的混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)設(shè) 備可以為業(yè)務(wù)直接提供多種接口，如 RS232串口接 101規(guī)約的 FTU采集的數(shù)據(jù)信 息，或以太網(wǎng)接口接 104規(guī)約的 FTU信息。對(duì)于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)， MSTP設(shè)備支持以 太網(wǎng)透?jìng)?，將?shù)據(jù)幀直接映射到 SDH的虛 容器中，在各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 的傳送；支持以太網(wǎng)二層交換功能，將數(shù)據(jù)進(jìn)行二層交換使得各點(diǎn)業(yè)務(wù)可共享共 同的傳輸通道，可以節(jié)約局端端口。但是目前已用于配網(wǎng)通信的 MSTP設(shè)備主要 上利用以太網(wǎng)透?jìng)鞴δ埽饕且驗(yàn)橐蕴W(wǎng)透?jìng)鳒p少了封包與解包等交換過(guò)程， 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；此外，采用以太網(wǎng)透?jìng)鞴δ芸梢蕴峁└鱾€(gè)設(shè)備之間的 業(yè)務(wù)或端口故障不會(huì)影響到其他點(diǎn)的業(yè)務(wù)。 MSTP MSTP MSTP MSTP MSTP MSTP MSTPMSTP MSTP MSTP MSTP FTU FTU FTU FTU FTUFTU FTU FTU FTU FTU 通信子站 1）以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)透?jìng)鞣绞? 2）二層交換方式 2) 主要參數(shù)如下 : 光纖： ST單模 /多模，最大傳輸距離單模 30 km，多模 5 km。 接口： 10 /100BaseT ( X )、自適應(yīng) RJ45 端口； 100Base FX光纖接口； 2M、 4WE/M、 RS232等接口； 3) 特點(diǎn)： 業(yè)務(wù)接入 通過(guò)配置多種業(yè)務(wù)接口模塊提供語(yǔ)音、窄帶數(shù)據(jù)專線和以太等相 關(guān)業(yè)務(wù)的接入，基于 SDH多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)的功能模型，結(jié)合了寬帶 /窄帶接入網(wǎng) 產(chǎn)品的特征，從 而實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的一體化接入和傳輸。 業(yè)務(wù)保護(hù) ：支持線路系統(tǒng)保護(hù)（ 1+1模式）、環(huán)網(wǎng)保護(hù)（雙纖復(fù)用段保護(hù) 與雙纖通道保護(hù)模式）；子網(wǎng)連接保護(hù)； 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 25 業(yè)務(wù)交換 ：支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)的本地交換；支持以太業(yè)務(wù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)?、二層? 換以及基于端口的 VLAN劃分；以太網(wǎng)業(yè)務(wù)支持 RPR； MSTP光傳輸 ：通過(guò) STM STM4和 STM16 SDH光接口，實(shí) 現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的 傳輸和與其他傳輸設(shè)備的互通；引入光網(wǎng)絡(luò)智能化特性，支持業(yè)務(wù)自動(dòng)配置，提 高網(wǎng)絡(luò)生存性； 網(wǎng)絡(luò)管理 ：采用分布式處理、集中式管理模式，通過(guò)網(wǎng)管系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng) 寬 /窄帶綜合業(yè)務(wù)接入、交換和業(yè)務(wù)傳輸進(jìn)行統(tǒng)一管理；對(duì)于多節(jié)點(diǎn)設(shè)備組網(wǎng)環(huán) 境，可以實(shí)現(xiàn)任意節(jié)點(diǎn)接入、全網(wǎng)統(tǒng)一管理。 體系結(jié)構(gòu) ： 硬件采用通用插槽技術(shù)，支持業(yè)務(wù)板混插；軟件基于模塊化設(shè) 計(jì)，可靈活擴(kuò)展業(yè)務(wù)功能，且易于升級(jí)； 系統(tǒng)功能 ：分為 MSTP接入傳輸層和窄帶 PCM業(yè)務(wù)處理層兩個(gè)部分。 MSTP 接入傳輸層實(shí)現(xiàn)各種速率的群路接口、支路 接口（含以太網(wǎng)接口）的接入和傳輸。 窄帶 PCM業(yè)務(wù)處理層完成各種 64K窄帶業(yè)務(wù)的接入、交換并實(shí)現(xiàn)向 VC通道的映 射。 其中： 支路接口：實(shí)現(xiàn)各種速率的支路接口到 VC通道的映射； 光線路接口：提供 155M/622M/，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的傳輸； 交叉連接矩陣：一方面實(shí)現(xiàn)各支路接口和線路接口之間的交叉連接， 同時(shí)以 64K為單位，實(shí)現(xiàn)各種傳統(tǒng)窄帶業(yè)務(wù)接口 64K時(shí)隙到 VC通道的 映射； 以太網(wǎng)接口單元：通過(guò)不同的以太網(wǎng)接口板來(lái)實(shí)現(xiàn)以太業(yè)務(wù)的點(diǎn)到點(diǎn) 透明傳輸或二層交換 /匯聚功 能； 窄帶業(yè)務(wù)接口：實(shí)現(xiàn) PSTN、 ISDN、二 /四線音頻、磁石、 、 等傳統(tǒng)窄帶業(yè)務(wù)的接入； 倒換保護(hù)單元：控制交叉連接矩陣和光線路接口單元出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行 倒換，實(shí)現(xiàn)各種 SDH自愈網(wǎng)保護(hù)模式； 時(shí)鐘處理模塊：為系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)模塊提供時(shí)鐘信號(hào)；支持從線路、支 路信號(hào)提取時(shí)鐘，也支持接收外部時(shí)鐘并鎖相；在參考時(shí)鐘無(wú)效時(shí)，系 統(tǒng)提供高精度的本地時(shí)鐘（優(yōu)于三級(jí)鐘）； 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 26 主控單元：主要完成系統(tǒng)的配置管理及監(jiān)控各模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并向 網(wǎng)管提供各種統(tǒng)計(jì)和告警信息； 環(huán)境適應(yīng)：對(duì)于工業(yè)級(jí)別的設(shè)備，工作溫度 40度～ 80度；濕度 5% ～ 95% (無(wú)凝露 ) 電源要求： 48VDC， 220VAC， 25 W～ 30W 兼容性：業(yè)務(wù)信息可以與其他廠家互通，但各傳輸網(wǎng)設(shè)備廠家網(wǎng)管信息不能 互相穿透。 因此為了方便網(wǎng)管和業(yè)務(wù)落地，需要從下到上采用同一家的設(shè)備組網(wǎng)。 其他：目前 MSTP技術(shù)還在不斷發(fā)展之中，尚未形成一個(gè)統(tǒng)一的完 整的標(biāo)準(zhǔn)， 同一廠家不同時(shí)期的產(chǎn)品往往采用不同的協(xié)議來(lái)完成數(shù)據(jù)幀與 SDH之間的映射。 3) 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)通信方式 1）組網(wǎng)特點(diǎn)： 這種通信方式組網(wǎng)可以是環(huán)型、樹(shù)型、鏈型等多種的混合式的結(jié)構(gòu)，如下圖 所示。 配網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)從采集終端到配網(wǎng)自動(dòng)化主站全程都以 TCP/IP方式進(jìn)行組 網(wǎng)，非常適用于采用 104通信規(guī)約的采集終端和使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳遞通道 的情況。 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī) FTU FTU FTU FTU FTUFTU FTU FTU FTU FTU 通信子站 2）主要參數(shù)如下 : 光纖： ST單模 /多模，最大傳輸距離單模 30 km，多模 5 km。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 27 接口： 10 /100BaseT ( X )、自適應(yīng) RJ45 端口； 100Base FX光纖接口； 3）特點(diǎn)： 業(yè)務(wù)接入 ： 主要是 IP以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，也有集成了串口 服務(wù)器功能交換機(jī)， 能同時(shí)提給以太網(wǎng)和串口業(yè)務(wù)； 業(yè)務(wù)保護(hù) ： 即插即用快速以太網(wǎng)冗余環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持廣播風(fēng)暴抑制功 能；支持基于快速生成樹(shù)算法的環(huán)網(wǎng)協(xié)議，全負(fù)載情況下線路故障恢復(fù)時(shí)間小于 300ms； 業(yè)務(wù)交換 ： 支持完善的以太網(wǎng)交換性能，如： 基于優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)上的端口速率控制。 支持基于端口和 Tag的 VLAN劃分。 支持端口優(yōu)先級(jí)的 QoS，每端口支持多個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列。 支持鏈路聚合（ Trunking） —— 提高兩個(gè)站間的傳輸帶寬及冗余 支持端口鏡像（ Mirroring） —— 不同端口間可進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè) 支持組播通信（ IGMP） —— 減少由于多播風(fēng)暴引起的不必要的通信流量。 支持快速生成樹(shù)協(xié)議（ RSTP） —— 通過(guò)允許或禁止某些網(wǎng)絡(luò)路徑，使得 網(wǎng)絡(luò)不形成環(huán)路，并在需要時(shí)可提供備用路徑。 支持組播和廣播風(fēng)暴保護(hù)。 網(wǎng)絡(luò)管理 ：網(wǎng)管通道獨(dú)立于業(yè)務(wù)通道之外，不影響業(yè)務(wù)通道帶寬；端口、 設(shè)備及系統(tǒng)故障時(shí)，對(duì)應(yīng)設(shè)備及系統(tǒng)告警指示燈指示和繼電器輸出，并通過(guò)網(wǎng)管 拓?fù)鋱D及信息顯示和聲音提示，以便用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故管理級(jí)，支持自愈環(huán)， 智能存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 電源要求：供電電壓 DC12/24/48V冗余輸入， AC220V， DC220V；功耗 (典型 值 ) ≤10W （壁掛 /導(dǎo)軌式）， ≤15W （機(jī)箱式） 環(huán)境適應(yīng)：針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的設(shè)計(jì)，工作溫度 40度～ 80度；濕度 5% ～ 95% (無(wú)凝露 )； 采用多種安裝形式，如導(dǎo)軌、壁掛、機(jī)架、板卡式等；低功耗、無(wú) 風(fēng)扇散熱電路設(shè)計(jì)。 兼容性：全程均采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)通信方式，省去了多種通信方式結(jié)合時(shí)各種 通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。但由于各個(gè)廠家設(shè)備的環(huán)保護(hù)機(jī)制不同，為了確保自愈環(huán) 功能，同一個(gè)環(huán)建議采用同一廠家設(shè)備。 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 28 其他：以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于在世界范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，由于不同速率的以太 網(wǎng)采用相同的幀格式，在各種以太網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn) “ 無(wú)縫 ” 橋接，已有巨大的網(wǎng) 絡(luò)基礎(chǔ)和長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，同時(shí)以太網(wǎng)具有擴(kuò)展性好、容易安裝開(kāi)通以及高可靠 性等特點(diǎn)。 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) PON 1) 技術(shù)分析 PON是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，采用無(wú)源光器件進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的組網(wǎng)，突破了光端 機(jī)只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的局限，非常適合應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)樹(shù)型發(fā)散式配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò) 模 式。采用 PON通信方式的條件：首先要敷設(shè)接入光纜；各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn) ONU（ Optical Network Unit）和主干接入節(jié)點(diǎn) OLT（ Optical Line Terminal）設(shè)備的配套使 用； POS（ Passive Optical Splitter）無(wú)源光纖分支器隨電力線分支和接入光 纜的敷設(shè)情況安裝使用。 目前基于 PON的實(shí)用技術(shù)主要有 APON/BPON、 GPON、 EPON/GEPON等幾種，由 于 APON/BPON是基于 ATM的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，盡管發(fā)展最早 ,但由于成本昂貴而應(yīng)用 有限，隨后逐步被成 本低廉的 EPON所替代。 GPON是最新一代寬帶無(wú)源光綜合接 入技術(shù)，可以提供千兆的帶寬。 根據(jù)配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)特點(diǎn)和需求，適用于配網(wǎng)通信的 PON技術(shù)主要是支持異 步數(shù)據(jù)的傳送的帶串口的 PON和支持以太網(wǎng)協(xié)議的 EPON技術(shù)。 2) 配網(wǎng)通信采用 PON技術(shù)的好處主要體現(xiàn)在： a) 節(jié)省光纖資源，服務(wù)范圍大，系統(tǒng)中各遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)共享光纖介質(zhì)，大大提 高光接口資源和光纜資源利用率； b) 作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，局端單個(gè)光模塊通過(guò)分光器可以服務(wù)大量終端 用戶，特別適合樹(shù)型拓樸結(jié)構(gòu)。 c) 實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)終端通信設(shè)備故障 不影響其他通信設(shè)備的工作，具備抵抗多節(jié) 點(diǎn)同時(shí)失效的能力，任何一個(gè)終端或多個(gè)終端故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng) 穩(wěn)定運(yùn)行。 齸 目前支持 PON技術(shù)的設(shè)備在配網(wǎng)中應(yīng)用可能存在的問(wèn)題主要有： a) 傳輸性能 由于傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離與分光功率有關(guān)，所以分光器的數(shù)量增多，傳輸距 廣東電網(wǎng)公司 配網(wǎng)通信建設(shè)模式專題研究 29 離和性能會(huì)受到很多影響。此外，由于配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，分支數(shù)量多，分 光路數(shù)的改變將 影響到其傳輸性能。 b) 各家產(chǎn)品不能互通，兼容性能不好。 c) PON目前還沒(méi)在廣州電力行業(yè)應(yīng)用，沒(méi)有相應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。