EPON通信解决方案.ppt

,深圳键桥通讯技术股份有限公司,智能电网通信解决方案,配网自动化通信现有情况,配网的发展态势,国家电网成立了智能电网部，推进电力线上网(这里的电力线上网指的是在400伏的配电网中加一根光纤以接入用户) 国家电网智能化今后将主要是配电网的改造, 推行主干网OPGW光缆和中低压的OPPC光缆，OPPC光缆进入小区。 国网天津市电力公司正式推出智能用电小区试点，是国家电网2010年的主要试点之一 国家电网于1月14日提出“多网融合”的概念。国网表示，将深入研究“多网融合”技术路线和商业模式，争取国家政策支持，加紧开展相关工作，争取获得先发优势。 1月15日国家电网信通处开展无源光网络测试，8家PON厂家参与测试；无源光网络在全国4个城市试点，包括北京，杭州，厦门等等。 国家电网出台增值业务讨论稿，目标是光纤到户，提供多种业务 从浙江、重庆的访问看，智能配电网项目在各省电力也会推广，带来全国配电通信规模化投资 浙江部分城市开始招标无源光网络设备，进入试点 南方电网部分城市开始招标买入工业交换机发展配网通信,配网自动化成为趋势,智能电网指以标准化接入为基础,以信息共享、智能决策和综合调控为主要手段 未来电力系统: 一个完全自动化的电力传输网络, 能够监视和控制每个用户和电网节点,保证从电厂到终端用户整个输配电过程中所有节点之间的信息和电能的双向流动 智能电网的动态网络管理要求未来SCADA以更高频率采集数据和发出控制指令 二次设备及系统的发展，设备信息化已成为必然的趋势 智能电网使电力设备市场格局发生改变，二次设备受益程度显著比一次设备强，将带来智能电表、数字化变电站、配网、调度自动化，柔性输电技术的巨大需求 智能电网的配电自动化对通信系统提出了多业务接口、高带宽、广覆盖(适应城市和野外)、实时性、稳定可靠、扩展便捷的要求,遥测、遥信、遥控、遥调、遥视,配电网自动化,配电网自动化是一项系统工程，其主要功能是SCADA（数据采集/监视/控制）、故障定位、隔离和自动恢复送电、无功补偿和电压调节、设备管理、远方抄表和电能计量、需方侧用电管理、负荷控制和管理等。,配网自动化系统,通信网络是保证电力实现SCADA和自动抄表的基础平台，好比路与车的关系。配电自动化通信是实现主站与子站、子站之间、子站与终端三者的通信。,终端,主站,子站,配电网调度监控中心,变电站或开闭所内,沿配电线分布,子站,终端,终端,终端,终端,终端,配电网通信结构图,配网自动化通信系统,可靠性,配电通信终端常暴露在室外、受阳光、雨雪等自然条件的侵袭， 同时还受外界的干扰。要求通信系统在任何时候均能可靠地工作。,配网通信终端数量众多、信息采集点面广量大，应保证通信系统 的投资不能太大。,在配电网停电区域和故障时，能捕捉故障信息，保证故障通告信 息优先、快速地传输,进线监视、10kV开闭所、变电站监控和馈线自动化对速率的要求 最高；其次是公用配变的巡检和负荷监控系统；远方抄表和计费 自动化对速率要求最低。,采集数据的上传和控制指令的下发通信能力,经济性,通信畅通能力,通信速率要求,双向通信能力,配网自动化通信的要求,配网自动化通信结构图,配网自动化通信方式,通信方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线专网和无线公网。,在Q/GDW382-2009配电自动化技术导则8.2节中指出： 光纤专网通信方式宜选择以太网无源光网络、工业以太网等光纤以太网 技术； 配电线载波通信方式可选择电缆屏蔽层载波等技术； 无线专网通信方式宜选择符合国际标准、多厂家支持的宽带技术； 无线公网通信方式宜选择GPRS/CDMA/3G通信技术。 如果要实现“三遥”，通信方式只有一种选择- 光纤专网。 光纤通信是以光波为信息载体的通信手段，目前常用光纤环网和光纤以太网方式，主要特点是传输速率高、稳定性好、抗干扰能力强、保密性好、组网方式灵活，可以实现综合速率传输。 配电网建设中通信是一个重要环节，直接关系配网运行的质量和效率。通信网要求能够运行在各种恶劣环境下，不受天气、停检修等影响；具有灵活的业务接口和安装方式；可扩展性性强；同时具有较好维护性。在各种通信方式中采用光纤无疑是最值得采用的。随着“光进铜退”的步伐加快，光纤的价格不断下降，成为电力配网自动化通信通道的首选。,配电网通信的通信信道最终选择,配网自动化光纤通信面临的问题,一、点到多点通信。 由配网自动化终端数量和分布的特点决定，传统点到点的光纤通信方式在配网中并不适用。 二、分光设备对环境因素不敏感。 由电力配网特点决定了，在线路上在户外不可能有很好的工作环境。 三、带宽能够满足配网自动化需求。 四、终端设备工业级设计。 包括环境适应性、供电等因素。 五、网络扩展性好。 扩展不影响整网架构。频繁的网络架构变化显然是配网通 信所不能允许的。,键桥通讯配网自动化整体解决方案,配网自动化通信系统整体解决方案,基于光纤、无线的统一解决方案 综合RPR/MSTP、工业以太网交换机、PON、WiMAX等多种技术 支持环网及辐射状光纤结构，光纤末端区域用无线WiMAX 网络系统可以分为两大部分 配电自动化骨干网络系统，包含电力调度中心、辖区内变电站等。 配电自动化接入网络，以各个变电站为中心，组成多个环型、辐射网络，就近接入开闭所、环网柜至配变子站 未来可扩容为小区用户提供宽带接入,配网自动化通信系统整体解决方案,千兆,千兆,配电自动化后台系统 VoIP 软交换系统,RPR/MSTP 1G/2.5G/10G 双纤自愈环,变电站,变电站,配电自动化 骨干网络,配电自动化 接入网络,工业以太网 交换机,百兆或千兆工业以太网环 双纤自愈环,ONU,ONU,ONU,OLT,EPON 单光纤 距离20公里,ONU,应急通信车,WiMAX 光纤末端/无光纤区域 无线覆盖10公里,广泛覆盖有线/无线区域，适应野外工作 QoS 保障IEC61850数据包实时传输 业务安全隔离 安装扩展便捷 可网络管理,关键点,工业以太网交换机环解决方案,组成快速的冗余环网，故障恢复时间小于50ms。 环路拓扑、双环拓扑、相切环拓扑、二三层交换机混合组环拓扑等灵活的组网方式 强大的数据功能，支持VLAN划分、IP地址设置、优先级控制、流量控制、IP组播，支持网管能力 可靠的电磁兼容设计，能够在严酷的电磁环境中工作 良好的温度特性，工作环境的温度范围是-35+75; 封闭式设计满足防尘需要，褶皱结构散热，具有良好的防尘与散热性;卡轨式、机架式设计方式,支持工业安装,EPON接入解决方案,PON的无源光网络可以很好工作于野外环境，对雷电、电磁波等干扰具有天然免疫能力；中心OLT设备放置于高压变电所机房，沿变电站敷设光缆，采用总线型接入方式，通过分光器就近接入各变电站， 当增加节点时，可以就近从无源分光器引出分支光路接入，无需额外增加设备 PON 在电力系统中可以用在变电站综合自动化、电力信息采集、自动抄表系统中,EPON技术简介,EPON系统由3个部分组成：局端设备OLT（光线路终端）、终端设备ONU(光网络单元)及由分光器及光纤组成的光分配网络（ODN）；可以认为OLT、ONU组成了1个分布式的以太网交换机，一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享。 分光器不需要电源，是玻璃体，可以根据需要把输入光分成不同比例的多个光，如1：8、1：16、1：32、1:64等，这种无源点对多点的分发结构构成了PON的主要优点,MSTP/RPR 核心/汇聚网络,OLT,RS232/RS485,ONU,1490 nm 波长下行,1310 nm 波长上行,8 个 千兆,可达 20公里,上下行对称1.25G速率,高压变电所机房,分光器,ONU,POTS电话,串口转换,百兆以太网,百兆以太网,EPON 光口,EPON技术简介,EPON通过点到多点、单纤双向的PON网络来传送Ethernet报文，EPON 链路层采用以太网技术，因此,报文封装上无额外开销。EPON的主要目的是充分利用PON的优点,实现一个分布式以太网交换机的功能。 EPON使用G.652标准的单模光纤，下行波长为1490nm、上行波长为1310 nm；链路层速率是上下行对称各1.25Gbit/s；EPON网络中光纤的长度为0.5-20KM。,PON：无源光网络，采用点到多点（P2MP）结构的单纤双向光接入网络,传统光纤通信系统：,无源光网络技术：,主要区别在哪？,传统：点到点网络光纤直连或星型连接； PON：点到多点 传统：分光需有电源； PON：分光器（无需电源） 传统：通常需要两根光纤远距离传输； PON：单纤传输,EPON与传统光纤通信区别,EPON单纤双向技术,ODN分光技术（有平均分光/非均分分光）,分光器外观,分光器外观,EPON关键技术-分光,EPON系统中分光器按分路比可分为1：2，1：8，1：16，1:32 按分光形式可分为均分，非均分 。在电力配网自动化和自动抄表系统中主要应用的分光器为1：2非均分,分光器外观展示,分路器安装在光缆交接箱内,光交/光配 机柜内出法兰型,EPON 光纤部署模型 (总体),方案一符合带状光纤敷设的树性结构,方案二符合链状光纤敷设的总线性结构,电力通信系统中EPON的主要组网方式,方案一 适合业务需求密集的城镇地区，例如电房接入,方案二 适合呈带状或链状分布的配网线路,广播方式,EPON的原理下行数据,在ONU注册成动后分配一个唯一的逻辑链路标志LLID； 在每一个分组开始之前添加一个LLID，替代以太网前导符的最后两个字节； ONU接收数据时，仅接收符合自己的LLID的帧或者广播帧。,EPON的原理上行数据,TDMA方式,上行通信采用TDMA方式实现多点接入，每个ONU在由局端设备统一分配的时隙中发送数 据帧，所分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞。,EPON组网保护方式,手拉手保护,在光缆线路满足的条件下，应采用各远端通信设备同时与两个变电所的局 端通信设备连接的手拉手保护方式。,EPON组网保护方式,双总线类环形保护,在光缆线路不能满足手拉手保护组网方式时，可采用双总线类环形保护方式。,EPON组网保护方式,主干光纤冗余保护,该保护方式需使用2：N分光器，局端OLT设备的两个PON口分别接入分光器 的输入侧。一般适用于用户端站点相对比较集中的情况下。,EPON组网保护方式,全保护,该保护方式需要ONU设备具备2个PON口，它们分别接至从OLT两PON口出来 的对应的分光器上。,EPON在电力应用中的优势,EPON 适合电力系统接入点分散、环境复杂、接入点扩容变化大的特点，无源分光器可以实现支路的随时扩展 OLT、ONU和ODN组成了1个分布式的广域以太网交换机，一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享带宽 PON具有比SDH更低的成本优势，支持带QoS的数据、话音、CATV等多业务接入 可以灵活地组建总线型、星型等多种拓扑，可实现多种形态的1+1保护链路，覆盖广域范围,成本低、维护简单，容易扩展，易于升级。EPON结构在光传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，可节约长期维护成本和管理成本；EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高； 提供非常高的带宽。EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gbit/s带宽，并且随着以太网技术的发展可以升级到10Gbit/s。 节省光纤资源，服务范围大。EPON作为一种点到多点技术，可以利用局端单个光模块及光纤资源，服务大量终端用户，特别适合配网环形或链型拓扑。 安全可靠性高。PON终端与终端之间是并联关系，任何一个终端或多个终端故障，不会影响整个系统稳定运行。 带宽分配灵活，服务有保证。EPON对带宽的分配和保证都有一套完整的体系，可以通过DBA（动态带宽算法），DIffServ,PQ/WFQ,WRED等对每个用户进行带宽分配，并保证其QOS。 EPON是基于以太网的无源光网络，采用的标准是IEEE 802.3ah,相对与其他XPON技术，EPON是目前最为成熟，商用最广的PON技术。 完善的网管功能。EPON支持配置管理，性能管理，故障管理，安全管理，告警管理等功能，能管理到ONU的PON的每个端口业务。,EPON优点表现面,EPON与交换机组网区别,2、一台设备失效，下游业务全部中断！,1、一条光纤支路失效，下游业务全部中断！,分支光纤 失效,Switch,Switch,Switch,交换机 失效,Switch,Switch,Switch,中心局 Switch,交换机组网多点失效性分析（链型拓扑）,1、多台设备失效，不影响其他节点正常使用,2、多条分支光纤失效，不影响其他节点正常使用,EPON组网多点失效性分析（链型拓扑）,当交换机环网中存在多个节点的多条链路全部中断时，整个环上其他节点依然可以正常通信，但两个断点之间的节点通信已经中断，从整个环网中消失！,RS232,主干光纤,主干光纤,电力终端,交换机组网多点失效性分析（环型拓扑）,孤岛，通信失效！,由于在链型结构已经分析了设备的多点故障，和环型组网故障类似，因此，着重分析光纤多点失效性,当 PON环网中存在多个节点的多条链路全部中断时，整个环上其他节点（包括断点之间的）依然可以正常通信！,局端OLT,ONU3,ONU2,PON口A,PON口B,RS-232,ONU4,双光平面 PON口保护,RJ-45,RS-485,FTU,FTU,DTU,RS-232,FTU,RS-232,FTU,ONU1,ONU5,EPON组网多点失效性分析（环型拓扑）,键桥公司 EPON 产品,业务类型和设备类型 业务类型： 电力EPON综合接入系统可能承载的业务类型包括以太网/IP业务和RS232/485串口业务，电力EPON综合接入系统应具有承载以太网/IP业务和RS232/485串口业务的能力，支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、ModBus等多种电力通信规约（透传）。可选支持数据业务（语音业务、视频监控业务）、TDM业务等。 OLT设备类型 OLT设备包含二个或者多个PON接口，应支持以太网/IP业务，提供以太网上联接口，OLT可选支持环路保护协议。 OLT设备分为机架式、盒式两种。盒式应支持以太网/IP业务。 ONU设备类型 ONU设备可能有多种类型。根据电力系统配电网业务的应用场景，规定以下ONU类型： 抄表应用ONU：有承载以太网/IP业务的能力，具有1或4个FE以太网接口，主要应用于AMRS(自动抄表系统）中。具有一个或两个PON接口。 二次设备（变压器/FTU）监控应用ONU：有承载以太网/IP业务和RS232/485串口业务的能力，支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、DNP、ModBus等多种电力通信规约。具有1或4个FE以太网接口，1或4个RS232/485接口，具有两个PON接口。,国电对于EPON设备要求,键桥EPON产品概览,产品介绍 KB-3100系列工业EPON产品是深圳键桥通讯技术股份有限公司顺应目前国内外专网市场的多业务接入需求，引进先进无源光网络技术、工业以太网技术，以及键桥自主创新的基于双MAC技术的双PON光网络50ms级保护倒换技术，采用创新的分布式交叉体系结构、先进的芯片技术和工业级设计自主研发的新一代多业务工业以太网光纤通信产品。KB-3100系列工业EPON产品提供系列化的OLT、ONU设备，适应多种电力配电网、用电网接入、智能小区等网络应用需求。 OLT - KB-3100 6U/9U/12U、KB-3100 1U（无风扇）4个系列，分别涵盖高、中、低多种容量需求，提供强大的业务汇聚与分离功能 ONU - KB-3128（双MAC室内型）、KB-3128（双pon室内型）、 KB-3128（野外型）、KB-3128（三网合一） 4个系列，提供机架式、导轨式、壁挂式等多样化的安装方式，电源具备交流85265v、直流-48v、直流24v的冗余配置，满足多种电力配电、用电终端业务接入需求。,KB-3100 6U/9U/12U系列OLT产品,KB-3100 6U/9U/12U系列OLT,6U、9U、12U式机架，主控板及电源1+1备份，支持最多2个主控板插槽和8个业务模块插槽，业务插槽可混插KB31系列各类型业务卡，单卡最大支持16个PON口。 单卡最大支持16个PON口 工作环境：操作温度：055，湿度：10%90%无凝结 电源：交流：200-240VAC，50/60 Hz 直流：-48V,大容量、高性能 支持高达1.4Tpps的路由包转发能力，并支持512K条第三层路由信息、512K第二层的MAC地址以及4096组VLAN、8K条安全和访问控制策略，保证了数据线速转发的要求。 具有L2/L3/L4线速交换能力、具备QoS、MPLS、NAT、带宽控制、组播等高级性能，同时，提供基于硬件的流量分类和组播以及速率限制和先进的服务质量保证（QoS）机制，可为用户开展增值业务提供强大的支持。 全面实现了各种IPv6协议技术，包括IPv4和IPv6双协议栈和基于手工配置隧道、自动配置隧道、6to4隧道等IPv4向IPv6的过渡技术。同时，实现了IPv6静态路由，支持BGP4/BGP4+、RIPng、OSPFv3等动态路由协议。 二层MPLS VPN支持Martini协议（VPWS）和VPLS、三层MPLS VPN采用RFC2547bis，具有良好的兼容性。 具有丰富的接口类型，提供10GE、GE、FE、EPON等接口。可以真正实现高端口密度和线速路由及交换，整机最大供128个PON接口、64个万兆接口和384个千兆接口。 完备的网管功能 支持本地 CLI, TELNET 等管理方式；支持基于 SNMP 的图 形界面统一网管；设备支持远程在线升级；支持对终端的远程诊断，以及快速故障定位等。,KB-3100 6U/9U/12U系列OLT产品,KB-3100 9U-B 系列OLT,19 英寸、9U式机架，主控板及电源1+1备份，支持 最多2个主控板插槽、2增强型业务模块插槽和12普通型业务模块插槽，业务插槽可混插KB31系列各类型业务卡，每个 PON 口可支持64个ONU同时接入。 工作环境：操作温度：055，湿度：10%90%无凝结 电源：交流：200-240VAC，50/60 Hz 直流：-48V,机框式模块设备，高密度大容量，易于扩展和升级。 强大的L2/L3/L4功能，整机支持352Gbps背板带宽，支持 静态路由、RIP、OSPF等。具备QoS、带宽控制、组播等高级性能。 坚强的可靠性保障。系统的主控单元、电源等等关键模块均可以进行1:1方式的备份，在配置冗余控制模块的情况下，它能满足最苛刻的可靠性要求。同时，OLT的VRRP、STP、LACP等功能为用户提供了进一步的可靠性保证。 OLT单块EPON卡支持4个EPON接口，最大支持48个EPON接口，最大支持1：64分光比，系统最大可支持3584个ONU，传输距离可达20km。 OLT支持丰富的接口类型，包括：GE、TE、EPON、POS、E1。 支持RFC 1213 SNMP（简单网络管理协议），带内网管的形式可采用基于Telnet的配置管理（CLI命令行的形式）或基于SNMP的配置管理 （图形界面的形式），实现基于键桥统一综合网管平台的统一网管。支持对终端的远程诊断，以及快速故障定位等。,KB-3100 1U系列OLT产品（无风扇设计）,KB-3100 1U 系列OLT,KB-3128 系列 ONU产品,KB-3128 双MAC ONU,双MAC,可集成分光器,主要优势： 提供2个采用各自PON MAC芯片的独立PON口（不同MAC，不同光模块），互为主备保护，主用PON端口的业务信息能够同步备份到备用PON端口，PON口保护倒换过程中，ONU能维持本地业务属性不变。（双MAC双PON的主备用的PON端口均处于工作状态，即ONU同时在两个PON口上完成MPCP注册、标准和扩展的OAM发现，PON口倒换保护过程中备用PON口不用再进行ONU的初始化配置和业务属性配置，可快速实现