王 燕，王 宇 （.中国联合网络通信有限公司，北京00033；.北京市电力公司，北京0003）

0 前言

近年来，随着通信技术和通信需求的飞速发展，全球范围内通信接入层面“光进铜退”的发展趋势已十分明朗。作为较理想的承载媒质，光纤接入具有不受电磁干扰、速率高、容量大、成本低、管理维护方便等诸多优势。

当前，世界各国为应对气候变化、保障能源安全，都日益重视发展清洁能源和提高能源利用率，呈现出了清洁化、低碳化、高效化的发展新趋势，我国更加快了新能源、新材料、信息网络、节能环保等高新技术研究和新兴产业发展。作为实现低碳电力的基础与前提，智能电网已成为未来电网发展重点。

通信技术是支撑智能电网发展的主要手段，通信平台将贯穿于电力系统各个环节的智能化发展。现代通信技术在电力系统的推广应用，将有助于实现其信息采集数字化、生产过程自动化、业务处理互动化、经营管理信息化，从而提升资源优化配置、风险控制与及时处置、智能分析与科学决策水平。

1 电力系统对通信的需求

从实体上看，电力系统除发电、输电、配电外，还包括电网调度管理和末端用户用电管理等。由于发电、输电、调度管理等环节的通信需求已较成熟稳定，故不再赘述。本文将重点分析配电及用电环节的通信需求。

由于种种历史原因，我国电力系统配电及用电环节发展相对滞后，其通信支撑也较薄弱。而电力系统未来发展的重点之一，就是要提高配电环节的智能化、协调用户需求与电网及发电的相互平衡，以实现节能降耗及经济目标。

目前，我国6～20 kV中压配电网规模已非常庞大，线路总长达百万公里，变压器数量达百万台。随着我国城市化建设步伐不断加快，为满足可靠的供电要求，中压配电网智能化水平将会大幅提升，这无疑需要规模庞大的通信接入通道来支撑；同时，我国大部分省（市、区）已实现一户一表，电表数以亿计。随着阶梯电价政策的不断推进，用电信息的采集也需要规模庞大的通信接入通道来支撑。

由于配电及用电的安全稳定，直接关系到供电的可靠性及用户用电的稳定性，加之用电信息及电费信息是电力行业的核心数据资料，具有较高的保密性，因此对通信接入通道的安全可靠性有极为严格的要求。

2 接入技术与选择

2.1 有线接入

2.1.1 铜线接入

铜线接入是利用传统铜线的数字用户线（DSL）系统，主要有非对称数字用户环线2+（ADSL2+）及超高比特速率数字用户线2（VDSL2）等。

a）ADSL2+。ADSL2+技术成熟、售价低、互通性好，下上行速率分别为16及1 Mbit/s，采用annex M时上行速率还能提高到2 Mbit/s左右，是中低速率接入的主要技术手段。

b）VDSL2。VDSL2技术传输速率高，能与ADSL及ADSL2+模式实现后向兼容。测试表明，VDSL2设备500 m内的下行速率可高于 50 Mbit/s，1km内可高于20 Mbit/s。但目前VDSL2设备的互通性尚待进一步完善，设备售价仍相对较高。

2.1.2 光纤接入

光纤接入主要有点对点（P2P）光以太网和点对多点（P2M）无源光网络（PON）（如 EPON、GPON 等）。

2.1.2.1 P2P光纤接入

P2P光纤接入是指局端与用户间有1根（或1对）专用光纤、局端和用户端各需1个光收发器的接入方式，具有用户专用接入、设备简单、高带宽、传输距离长等优势。该方式的用户带宽主要取决于设备（如以太网光纤收发器、PDH光端机和P2P光以太网设备）的选型，上下行带宽都可达到100/1 000 Mbit/s甚至更高；其缺点是用户不能共享主干光纤，在大规模应用下需大量光纤和光收发器资源，建设成本较高。因此，P2P光纤接入主要适用于用户分布较分散、高带宽（100 Mbit/s以上）及安全性要求较高的专线用户，而不能成为公众用户接入的主流解决方案。

2.1.2.2 P2M PON接入

与P2P光纤接入相比，P2M PON方式优势明显：能大量节约主干光纤和局端设备光接口资源，高密集用户区域应用建设成本低，标准化程度高，业务透明性好，用户带宽配置调整灵活，是未来宽带光纤接入及FTTH的主流解决方案。

PON 经 历了 ATM/宽 带、Ethernet、GE 和 10GE PON技术发展过程。

a）A/BPON。A/BPON由ITU于20世纪90年代推出，是最早出现的宽带PON技术。A/BPON技术以ATM为核心，其成本较高、速率有限，已逐步退出市场，目前仅日本、北美和欧洲尚有少量应用。

b）EPON。EPON技术由IEEE提出并于2003年完成标准化工作。EPON以千兆以太网（GBE）技术为基础，通过MAC层之上的点到多点控制协议（MPCP）实现PON的P2M传输。该协议虽实现简单，但OAM能力稍弱。该技术目前业已基本成熟，商用芯片和设备较多，产品成熟度较高，售价不断下降，基本解决了不同厂商的光线路终端（OLT）和光网络单元（ONU）间的互通问题，能满足近期宽带业务发展需求，国外已有百万量级的用户规模，是现阶段PON应用的主流技术。

c）GPON。GPON技术是在APON的基础上发展而来。GPON沿用了APON标准协议框架，增加了GEM这一新的TC层帧封装方式，对QoS和OAM有严格规定。GPON承载TDM业务的能力较强，但协议相对复杂。GPON的传输速率高、分路比大、组网成本低，能提供高定时精度的TDM业务，是欧美主要运营商的技术选择。GPON产品可满足FTTB、FTTH、FTTO等应用场景接入需求，支持Internet接入、话音、IPTV、视频监控、E1等多种业务承载，业务质量良好，能基本满足运营商业务发展需要。GPON产品具备端口、板卡和设备级保护倒换和故障恢复及ONU远程维护管理功能，能基本满足运营商维护管理需要。

d）10GE PON。10GE PON基于 IEEE802.3av标准，是EPON技术的更高速版本，并后向兼容GPON。目前已有下行10G、上行1G的PON设备，上下行均为10G端口的设备正在研制中。

2.2 无线接入

无线局域网（WLAN）是射频（RF）数据传输系统，也是目前应用最广泛的无线接入技术。该技术的出现决不是取代有线局域网络，而是使其得以延伸，让用户透过它实现无距离限制的业务通畅。

目前，WLAN的协议标准有 IEEE 802.11b、11a、11g、11E、11i及无线应用协议（WAP）。

2.3 接入技术选择

由于DSL接入速率主要取决于铜缆长度，加之视频等宽带多媒体业务的上行带宽需求明显增加，以及欲进一步提升其接入带宽将面临一定困难，故电力系统不宜采用DSL接入技术。

鉴于无线技术接入方式易受外界电磁干扰，加之受频率资源政策限制，因此在电力系统进行规模应用难度较大。

在综合考虑带宽需求、网络演进及业务安全等因素前提下，光纤接入技术较适合应用于电力系统末端大规模的通信接入。随着其设备售价的继续下降，该方式能方便地将光纤延伸到每个用户家中。其中P2P光纤接入技术主要用于大客户、商务客户专线及用户密集的行政村接入，而P2M PON则是公众用户接入的主流技术。考虑到GPON技术尚未大规模商用实际，建议目前应用以EPON为主、GPON为辅，将来根据技术发展、设备成熟及电力系统入网测试情况，再逐步扩大GPON应用范围。

3 PON技术在智能电网中的应用展望

作为一种拓扑灵活、支持多种业务接口的纯光媒质接入技术，PON在电力系统末端通信接入领域有着广阔的应用前景。

3.1 在中压配电网中的应用

我国中压配电网有多种接线方式，目前以星形和环形方式为主。通常可较方便地利用电力线路径资源建设通信光缆网络。鉴于中压配电网本身的自然属性，通信光缆网络一般宜采用星形或树形拓扑结构；在可靠性要求较高的地区，也可采用手拉手冗余保护结构。在组建中压配电网的通信网方面，PON技术的优势非常明显。

PON由局侧OLT、用户侧ONU及其间的光配线网络（ODN）组成。ODN由光纤和无源设备（光分路器）组成。若承载可靠性要求较高的配电自动化业务时，ONU可选择双PON接口，并支持光路全保护方式。某一光纤中断时，业务可由另一光纤传输。接口可根据业务接入接口及上级通信网接口情况综合选择。

3.2 在用电信息采集中的应用

我国用户电表基数规模十分庞大。面对电力系统不断推广智能电表及庞大电表数，电表信息远程自动采集将非常关键。这与互联网宽带业务末端接入的点多面广多样化情况十分相似，因此PON技术应用于电表信息远程自动采集的优势也同样会非常显著。

考虑到末端智能电表业务比较单一，带宽需求也不是很高，因此选择总线方式利用RS-485线将若干电表串接在一起，信息经初步汇集后再通过PON进行传送，可实现资源优化配置、建设运营低成本目标。

在实际部署时，OLT通常安装在接入配电室或变电站内，ONU可安装在楼层电表箱或设备间内，光分路器的安装位置可根据OLT覆盖范围及安装条件灵活选择（如光缆交接箱、光纤接头盒内或ODF上）。

4 PON技术在电力系统应用需注意的问题

PON技术在电信行业已应用多年，有较为丰富的组网和运营经验，但在电力行业尚处于试用阶段，大规模应用时需注意以下有关问题。

4.1 工业化环境

由于电力系统站点大多位于强电磁环境下，特别是末端接入站点的温/湿度和防尘等环境较为恶劣，因此PON设备选型时应特别关注其电磁兼容性、温/湿度及防尘等性能指标，应选择适合于电力系统环境的工业级产品，同时在选择核心及汇聚节点时也应综合考虑其工作环境因素。

4.2 维护管理

由于电力系统末端通信接入数量规模庞大，因此在部署PON时，应充分考虑到电力通信系统的外部管理环境，选择可靠性高、维护少、便于网管的设备，在稳定可靠和智能灵活间做好选择。

4.3 设备供电

通信设备电源供给对通信网络的安全运行至关重要。通常电力系统站点供电的可靠性都是比较高的，但需注意通信设备的供电类型。PON设备应具备直流24/48 V及交流220 V等多种电源模块，同时电源模块的耐压性能应适合电力系统站点电压的特殊性。

4.4 设备兼容性

根据电力系统通信接入业务发展的特点，通信接入网并非完全的板块式全覆盖，而是分阶段的纵深推进，因此对OLT和ONU提出了兼容性要求。EPON在对OLT与ONU的接入兼容性方面有较规范的国际通用标准，有其先天优势。在设置系统时应注意尽量采用公有协议，以减少后期兼容问题。

5 结束语

PON是一种可靠、灵活、高带宽的光纤接入技术，相关标准和产品已相当成熟，电信行业也积累了丰富的大规模应用经验。随着低碳社会及智能电网的发展、国家能源政策向节约型和可持续型的转变，以及电网神经末梢向用户的延伸，通信技术在电力系统的应用将会迎来难得大发展机遇。已走向成熟的PON技术，应是电力系统智能化建设的较好选择。

［1］刘振亚.智能电网技术［M］.北京：中国电力出版社，2010.