CN106411451A - 一种采用twdm‑pon在配电网中实现业务隔离的方法 - Google Patents

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张剑
徐小兰
职荣保
刘国建
钟成
黄辉
喻强
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XJ Electric Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种采用TWDM‑PON在配电网中实现业务隔离的方法，使用TWDM‑PON的最基本的4对光波，分别承载上下行业务和ONU控制信息，TWDM‑PON的所有波长落在C波段内，波长间隔符合ITU‑T标准规定的50GHz栅格，上下行波长间有6nm的保护间隔，下行和上行波长分属蓝色和红色波段。本发明采用时分和波分复用TWDM技术，解决在PON上同时传输生产控制分区和管理信息分区业务的物理隔离问题，使之符合电力业务分区安全规定的要求，从而实现电力配网通信中节省设备投资、简化网络结构、减少维护工资量等效益。

Description

一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法
技术领域
本发明涉及一种隔离方法，具体是一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法。
背景技术
随着智能配用电网快速发展，以PON、和以太网交换为代表的光纤通信技术在智能配用电网通信领域的大量应用。但由于EPON技术和以太网交换技术均是解决IP数据传输的问题，其发展也是基于运营商多业务传输的需要，在出发点上与电力业务传输的安全、可靠、实时保证方面并不一致，特别是电力业务受电力安全防护规定限制，生产控制大区与管理信息大区业务需采用物理隔离传输，也造成了规划时将配网业务与用电信息采集及光纤到户业务分割，在同一条光缆上同时采用两套光通信产品 (EPON、以太网交换机)分别传输生产控制大区和管理信息大区业务，造成了投资的翻倍及设备数量倍增后运行维护的问题，在配电网中一个城市数以千、万计的设备规模上，将是不可忽视的问题。
TWDM-PON采用多波长技术，ONU传输容量达10G，适合在大容量、高速、多业务传输中使用，但价格昂贵且与电力配网通信使用要求不符，需要针对电力配电网通信要求进行设计和修改，使之满足配电网中多业务传输的隔离要求。
本发明主要解决以下两个问题：
1）现有PON产品在电力配网中使用不满足一套设备承载多业务传输的安全隔离要求。
2）现有TWDM-PON技术针对运营商大容量、高速、多业务传输要求，不适合在电力配电网通信中直接使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，使用TWDM-PON的最基本的4对光波，分别承载上下行业务和ONU控制信息，TWDM-PON的所有波长落在C波段内，波长间隔符合ITU-T标准规定的50GHz栅格，上下行波长间有6nm的保护间隔，下行和上行波长分属蓝色和红色波段。
作为本发明进一步的方案：所述TWDM-PON的最基本的4对光波为λu1,…,λu4,λd1,…,λd4。
作为本发明进一步的方案：所述C波段范围为1530nm-1565nm。
作为本发明再进一步的方案：采用集中式的带宽分配，由OLT统一分配波长和时隙资源，并控制ONU执行分配结果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用时分和波分复用TWDM技术，解决在PON上同时传输生产控制分区和管理信息分区业务的物理隔离问题，使之符合电力业务分区安全规定的要求，从而实现电力配网通信中节省设备投资、简化网络结构、减少维护工资量等效益。
附图说明
图1为采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法中TWDM-PON网络架构示意图。
图2为采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法中光汇聚接入网波长分配图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，使用TWDM-PON的最基本的4对光波，分别承载上下行业务和ONU控制信息，TWDM-PON的所有波长落在C波段内，波长间隔符合ITU-T标准规定的50GHz栅格，上下行波长间有6nm的保护间隔，下行和上行波长分属蓝色和红色波段；所述TWDM-PON的最基本的4对光波为λu1,…,λu4,λd1,…,λd4；所述C波段范围为1530nm-1565nm；采用集中式的带宽分配，由OLT统一分配波长和时隙资源，并控制ONU执行分配结果。
本发明的工作原理是：根据电力配用电业务数据的特点，使用TWDM-PON的最基本的4对光波（λu1,…,λu4,λd1,…,λd4），分别承载上下行业务和ONU控制信息。TWDM-PON的所有波长落在C波段（1530nm-1565nm）内，波长间隔符合ITU-T标准规定的50GHz栅格。上下行波长间有6nm的保护间隔。下行和上行波长分属蓝色和红色波段。相对于运营商使用的无色ONU，电力TWDM-PON 的ONU分为三种：
1.生产控制大区用ONU（配置双PON口、4个FE口、2个RS-485/232口）；
2.管理信息大区用ONU（配置单PON口、4个FE口、2个RS-485/232口）；
3.光纤到户ONU（配置单PON口、4个FE口、2个POS、1个CATV）。三种类型ONU分别采用不同的上下行波长。
在该方案中，将配网自动化、集抄、光纤到户业务的电力多业务资源整合传输，利用对多个光波长的分配，实现系统内多业务的有效隔离。
在所设计的电力TWDM PON方案中采用了集中式的带宽分配，由OLT统一分配波长和时隙资源，并控制ONU执行分配结果。因对ONU采用固定分配波长的方式，采用动态带宽分配(DWBA)算法也会极大的简化，当OLT收到所有ONU的REPORT消息后，开始运行资源分配机制，ONU带宽分配采用固定的分配周期，ONU的带宽请求不能超过预算的最大带宽门限。
下面对一些本发明文本使用的专业术语进行解释：
无源光纤网PON：Passive Optical Network，无光源网络是一种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，可以灵活地组成树形、星型、总线型等拓扑结构，在光分支点只需要安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、建网速度快、综合建网成本低等优点，在电力配电网有大量的应用。
EPON：Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络是是基于以太网的PON技术。它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。EPON技术由IEEE802.3 EFM工作组进行标准化。在该标准中将以太网和PON技术结合，在物理层采用PON技术，在数据链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。
TWDM - PON：基于时分和波分复用的PON技术，在每根光纤提供四根或更多波长，每根波长可提供2.5Gbps或10Gbps对称或非对称速率的传输能力。TWDM技术既可以实现更高带宽（总带宽最高40Gbps，每用户最高可实现10Gbps），也可以提供最理想化的灵活性，用于每用户带宽的调整、光纤的管理、业务的融合和资源的共享等，是通信行业下一代光纤接入NG-PON2的主要技术选择。
无色ONU：不同于固定波长ONU，在TWDM-PON无色ONU 因无需管理ONU 中的波长,使ONU 变得简单,且系统中各个ONU 可以一模一样,安装和维护十分方便,可降低运维成本。无色ONU 的发射波长是非特定的,它由外部因素例如远端节点的阵列波导光栅(AWG) 的滤波属性或者ONU 的注入光、种子光的波长所决定,无色ONU 分为: 基于频谱分割技术的无色ONU ;外注入锁定和带有种子波长的无色ONU ;自注入锁定法布里-珀罗激光器( FP-LD)和自种子光反射式半导体光放大器(RSOA)的无色ONU。
电力业务分区：根据国家电监会5号令(电力二次系统安全防护规定)的要求，以安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证为原则，把电力二次系统划分为生产控制大区和管理信息大区。生产控制大区分为控制区（安全区Ⅰ）和非控制区（安全区Ⅱ）。信息管理大区分为生产管理区（安全区Ⅲ）和管理信息区（安全区Ⅳ）。不同安全区确定不同安全防护要求，其中安全区Ⅰ安全等级最高，安全区Ⅱ次之，其余依次类推。
电力TWDM-PON：在电力智能配电网中采用TWDM-PON设备传输配电自动化业务和用电信息采集信息等不同分区的业务，利用TWDM-PON不同波长的物理隔离方法解决配电网多业务在安全隔离下的可靠传输，具有高安全性、高可靠性、较高的实时性等特点。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，其特征在于，使用TWDM-PON的最基本的4对光波，分别承载上下行业务和ONU控制信息，TWDM-PON的所有波长落在C波段内，波长间隔符合ITU-T标准规定的50GHz栅格，上下行波长间有6nm的保护间隔，下行和上行波长分属蓝色和红色波段。
2.根据权利要求1所述的采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，其特征在于，所述TWDM-PON的最基本的4对光波为λu1,…,λu4,λd1,…,λd4。
3.根据权利要求1所述的采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，其特征在于，所述C波段范围为1530nm-1565nm。
4.根据权利要求1所述的采用TWDM-PON在配电网中实现业务隔离的方法，其特征在于，采用集中式的带宽分配，由OLT统一分配波长和时隙资源，并控制ONU执行分配结果。
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