宽带载波与EPON混合组网实现智能小区通讯

第４１卷　２０１３年３月　云南电力技术　Ｖｏ１．４１增刊　Ｍａｒ．２０１３　ＹＵＮＮＡＮ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　Ｐ０ＷＥＲ　宽带载波与Ｅ　ＰＯＮ混合组网　实现智能小区通讯　张建伟　（云南电网公司电力研究院，云南昆明６５０２１７）　摘要：针对ＡＭＩ数据通道建设以及低压电力用户用电信息采集中遇到的采集点分布不确定、电力线路　过长等问题，利用电力线宽带载波免布线高速率和ＥＰＯＮ光纤网络高可靠性高带宽的优势，组建灵活可　靠的混合通信网络，完善电力通信网络。　关键词：ＡＭＩ　宽带电力线通信　以太网无源光网络　用电信息采集　电力通信网络　中图分类号：ＴＭ７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—７３４５（２０１３）增刊一０１４６—０３　１　前言　ＡＭＩ作为智能电网建设的重要部分。是指在　智能表计与公共企业系统间的通讯硬件和软件及　相关的系统和数据管理软件共同形成的一个网络．　并具备为公共事业单位、客户、零售商等其他机　构收集传递数据信息的服务功能。它与ＡＭＲ自　动抄表系统相比，具有双向通信、数据交换频繁、　数据交换量大、部分数据交换实时性要求高、数　据安全性、可靠性和完整性要求高等特点．因此，　传统ＡＭＲ通讯方式和架构已不能满足ＡＭＩ系统　建设的需求。宽带载波通信技术具有占用频带宽。　投资小，而且终端连接方便．接人电源就等于接　入网络。因此，利用电网的１０ＫＶ中压配电网络　和３８０Ｖ低压供电网络。完全可以建立起从局端　直达每个低压用户的端到端的宽带通信网络．既　可以为电网现在以及未来的远程用电管理的各种　应用提供统一的宽带通信平台，又可以为其它基　于互联网的社区、楼宇与家庭的诸多应用提供经　济实惠的宽带传输手段。　电力线宽带载波通信技术，是以太网技术发　展的最新分支。刚颁发的ＩＴＵ—Ｇ．ｈｎ国际标准进　一步把该技术从“Ｎｏ　ｗｉｒｅ”　（免布线）发展到　数据传输速率高，数据容量大，双向传输，无需　另外铺设通信线路，安装方便等特点。利用该技　术并通过与ＥＰＯＮ混合组网可以方便地将电力通　信网络延伸到低压用户侧。实现对用户电表的数　“Ａｎｙ　ｗｉｒｅ”　（通过任何线缆）。ＤＬ／Ｔ　３９５—２０１０　《低压电力线通信宽带接人系统技术要求》的颁　布与实施，也预示着该技术强大的应用前景。电　力线不同于普通的数据通信线路，带负载的电力　线上有许多不可预料的噪声和干扰源；而且电力　线通信具有时间上不可控、不恒定的特点，与信　号洁净、特性恒定的网络电缆相比，电力线上接　据采集和控制，最终完成经济、高速、高可靠的　ＡＭＩ数据通道建设。　２　技术简介　２．１　电力线宽带载波通信　入了很多电器设备，这些设备任何时候都可以插　电力线宽带载波通信（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　入或断开，因而导致电力线的特性不断地变化。　再者，电力线分支多节点多，网络拓扑结构复杂，　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．简称宽带ＰＬＣ）技术充分利用现　有的配电网络线路。无需布线。可以节省巨大的　网络建设投资．是低成本地实现用户终端宽带网　络化的最经济实惠的手段。电力线宽带载波通信　信号的多径效应造成信号衰减大。传输带宽和距　离受到限制。因此，在任何两条不同的电力线上，　电力线宽带载波信号的传输带宽和距离都是不一　样的，很难建立一个有规律的数学模型。为了克　服上述问题．电力线宽带载波技术采用了ＯＦＤＭ　以电力线为载体，覆盖范围广、不用布线、建设　收稿日期：２０１２—０９—２１　１４６　第４１卷　宽带载波与ＥＰＯＮ混合组网实现智能小区通讯　２０１３年增刊　（正交频分复用）、ＤＭＴ（多载波调制）等调制技　术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为　止解决在电力线上传输干扰问题的最有效方法。　５ｏ　￥ＯＯｋ　ｔ　—、—　工囊　窄带氧搜　图１载波频率范围　ＯＦＤＭ宽带载波技术的主要思想是在２～３４　ＭＨｚ的频域内将给定信道分成几十乃至上千个独　立不同的正交子载波进行调制，并行传输数据。　在传输过程中，电力线宽带载波设备将持续的检　测每个子频道的干扰状况。如果发现有突发的干　扰（如谐波）产生或者某些子频道内的电磁干扰　非常严重，电力线宽带载波设备可以智能地做出　相应调整，即转移到其它无干扰的子频道内传输，　来避免电力线上具有干扰源的频率范围。因此，　电力线宽带载波技术可以有效地对抗电力线上的　电磁干扰。具有很强的抗衰减能力，适用于多径　环境中的高速数据传输。如图１和图２所示［１ｌ２］。　慵疆持●匹蠹　迎传■门瞳　ＩＩ　ＩＩＩＩＩ￣１１１ｔ　ＩＩＩＩＩＩＩ１　Ｉｌ　ＭＩ　ＩＩＩ　图２多载波与信道自适应传输示意图　２．２　ＥＰＯＮ（以太网无源光网络）光纤通信　在电力通信领域，光纤通信方式具有通信速　率高，距离远，线路稳定可靠的特点，特别适合　作为高速高带宽的骨干网络通信方式。光纤通信　方式需要敷设线路和熔接施工。设备价格昂贵，　对安装要求高，限制了光纤通信的普及。ＰＯＮ网　络用无源光纤分支器节省了主干光纤的投入，降　低了对光纤资源的需求，使ＰＯＮ网络建设需要的　成本下降。　但对于密集度较高居民住宅区域，如果部署　ＥＰＯＮ网络．需要大量端口和终端ＯＮＵ设备，造　成网络设计复杂，设备密集度高，光纤抽头导致　施工困难，光纤截断导致线芯资源浪费严重，光　纤熔接点大量增加。从而导致网络部署成本大幅　上升，具体如表１比较。　表１　ＥＰＯＮ光纤网络与电力线宽带载波网络优缺点对比　３　宽带载波与ＥＰＯＮ混合组网方案　设定一个常见的多层住宅小区，一个台变为　４栋楼供电，供电半径小于１００米，每栋楼包括３　个单元，每个单元有６层共１２户，则该台变覆盖　用户数量为１４４户。在小区内安装敷设电力光纤，　直达各个单元，作为通信主干，　结合电力线宽带　载波通信技术，实现居民用电信息采集，并可为　其他需要小区通信线路的运营商提供通道，实现　“多网融合”。具体实现的业务列于表２。项目分　为专网业务、公网业务、小区线路三个部分；在　变压器旁安装ＯＬＴ和１：１６分光器，经过变压器　至单元。全部敷设４芯光缆；将ＯＮＵ（光网络单　元）放置在每个单元楼层强电竖井中，或底层配　电箱旁．实现小区内光纤主干通信网络。单元内　通过电力线宽带载波技术实现采集器到电能表的　通信，避免ＲＳ一４８５布线。采用ＥＰＯＮ到单元，　实现抄表并在单元内利用电力线宽带载波实现网　络到户，见图３．　图３混合组网示意图　４　业务实现　在光纤通道到单元后．根据单元电表是否集　中安装来确定采集方案。对于单元电表集中安装　的情况．可以简单的在表箱处安装采集器，利用　ＲＳ一４８５电缆连接所有电能表，将表计数据传输　１４７　２０１３年增刊　云南电力技术　第４１卷　到集中器。对与电能表分层安装的情况．也可以　３）对需要使用该小区网络的用户。提供一　台２００兆电力线宽带调制解调器（电力猫），可　以插人户内任何一个电源插座上。其网口端连接　电脑或电视等用户数字设备，从而接入宽带网络。　即插即用，移动灵活，使用方便。　４）２００兆电力线宽带网桥和２００兆电力线宽　带调制解调器具有加密功能，可通过设置密码控　制网络连接。基于该网络连接，可使用ＰＰＰＯＥ等　认证方式实现用户联网的认证和计时、计费。　选择采用先进的电力线宽带通信技术来解决单元　内电能表的连接问题，避免ＲＳ一４８５布线．同时　实现单元内的宽带高速网络。为更多的电力服务　信息提供数据通道。见图４。同时在光纤通道到　单元后，采用先进的电力线宽带通信技术来解决　“多网融合”面向用户的“最后一百米”接入．　可实现单元到户免布线的电力线宽带组网．从而　轻松实现互联网接入、ＩＰ１Ｖ、ＶＯＩＰ、ＩＰ视频监控　以及信息家电联网等诸多宽带业务，从而为低成　本的实现三网融合的大规模建设与应用创造可行　条件。具体实现如下：　５　结束语　以上介绍了电力线宽带载波通信与ＥＰＯＮ结　合的电力网络通信方案，充分利用光纤复合电缆　提供的高带宽和高可靠性数据通道：利用电力线　宽带通信提供单元人户的网络通信方式。无需网　络交换机，免布线快速施工；减少人户光端设备。　充分利用光纤线路资源和带宽：用户终端随时增　减，避免对所有用户进行布线施工造成的线路和　设备闲置，提高设备利用率，减少系统建设投资；　未来基于ＩＴＵ—Ｇ．ｈｎ以及ＩＴＵ—Ｇ．ｈｎｅｍ国际标准　的“Ａｎｙ　ｗｉｒｅ”产品，可实现基于铜缆（网线、　电话线、同轴电缆）的信息通信和智能电网控　制，因此本方案有着很强的现实意义和应用前景。　参考文献：　『１］汪裕民．ＯＦＤＭ关键技术与应用『Ｍ］．　自　■ｌ＇憎　北京：机械工业出版社。２００７．　图４集抄系统配置示意图　［２］毛婕，高强侯，思祖等．基于ＯＦＤＭ的　电力线数据传输通信系统［Ｊ］．华北电力大学学　报。２００２。２９：８０—８３．　１）光纤与电力线宽带通信的结合点——单　元光纤接口：　２）在单元配电人口（如电表箱）处，安装　２００兆电力线宽带网桥，与光节点设备（ＯＮＵ）　通过以太网接口进行连接．电力线网桥通过电感　作者简介：　张建伟（１９７８一），男，四级助理技术专家，　耦合器耦合在电力进户线上，将信号分布到各家　的电力网络中。　工程师，云南电网公司电力研究院，主要从事电　能计量工作。邮箱：ｊａｍ—ｚｈａｎｇ＠１２６．ｃｏｍ。　业业　业业　业业业业业业业　业业　业业　业业业　坐　业　；　《云南电力技术》网上投稿页面：Ｈｔｔｐ：／／ｙｎｄｌｊｓ．ｃｎｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎ。欢迎广大读者：｝　；通过“作者登录”投稿！　：｝　习　习　：，　带习＇ｓ习　习　簪习　，　爿ｓ铆ｓ　，　｝习　：，　，　带习　带带带习，ｓ习　芥芥；，　；，　ｊ，　；，　芥芥芥　，ｌｓ芥芥恭芥恭芥芥芥芥；，　１４８