农电网EPON方案及需求简述2.docx
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农电网EPON方案及需求简述2
我县供电公司配网自动化
光纤通信EPON方案
河北通信技术有限公司
2012年6月
目录
一、背景介绍3
1.概述3
2EPON简述3
3、EPON优势4
4、EPON技术的主要保护机制5
1、TypeA：
主干光纤冗余保护5
2、TypeB：
OLTPON口、主干光纤冗余保护5
3、TypeC：
全保护（OLTPON口、主干光纤、光分路器、配线光纤冗余保护）6
4、TypeD：
全保护（OLTPON口、主干光纤、光分路器、配线光纤冗余保护、ONUPON口）6
5、EPON手拉手全保护7
5应用前景7
二、网络框架图及实现方法8
1、核心交换机及服务器部分9
2、OLT环网9
3、OLT手拉手保护10
三、光纤网络规划设计10
四、PON设备介绍21
1、以太网无源光网络设备-EPON21
2、工业型ONU（RP6000-1-ZONU）23
3、PON光钎传输模块最大20KM说明：
25
五、配置清单：
25
一、背景介绍
1.概述
国家电网随着智能电网的不断深入已经将配网自动化纳入十二五规划并以开始实施，根据国家电网的农网通信的技术要求和政策文件，在城区配网线路中采用光纤通信实现配网的遥测、遥控、遥信等数据的传输。
我县供电公司根据国家电网的发展规划和应用趋势，在城区建设10条线路的配网自动化应用的线路，采用光纤通信实现调配一体化控制的应用。
2EPON简述
随着近4年来铜缆价格持续走高（铜的价格上涨超过4倍，仅06年上半年就几乎上涨一倍），再加上铜缆传输的一些客观上的弊病：
传输距离短，信号质量差，容易受干扰，带宽潜力小。
光纤作为接入的承载介质已经成为必然趋势，光纤到户的全光纤结构，不受电磁干扰、雷电的困扰，信号质量好，维护工作小。
作为一种P2MP（点到多点）的光纤接入技术，PON始于20世纪90年代中期，经过十多年的技术发展、市场推广，正在逐步走向规模商用。
EPON的P2MP树状物理拓扑天然符合接入层的复杂的拓扑方式，灵活的无源分路节点，随时就近从已有光链路的光分路器上接入新的用户。
光缆铺设时，无需铺设大芯数光缆，保证今后业务发展需要。
EPON具有高速双向带宽，可提供丰富的业务接入，简化网络层次、便于维护管理等特点。
作为末端接入技术，有着其它接入技术无法比拟的优势。
多年来，业界一直认为EPON是接入网未来发展的方向，在解决宽带接入问题上被普遍看好。
EPON接入末端用户的解决方案中，从城域节点机房到用户端，无需中间节点或机房，汇聚节点使用灵活的无源多级分路器，减少了网络层级，减少了有源故障点，更是节省了增加接入机房的巨大投资。
无源的光器件故障率低，便于维护管理，便于故障定位。
高带宽是其最大的亮点，EPON干线速度高达1G，而且是双向对称，为各种宽带增值业务（如网络存储、视频会议、企业内网邮箱、ERP软件、CRM软件等）提供网络基础。
EPON产品提供灵活的QoS和DBA策略，为不同业务提供不同的时延和带宽特性。
目前的EPON系统满配时至少能够保证向每个用户提供30Mbit/s的带宽，可以满足现在和未来各种宽带业务的需要。
另一方面，无论在设备成本还是运维管理开销方面，其费用也相对较低。
EPON拓扑自发现技术，使开通业务更加简单迅速，多种监测手段保证后期维护、判断故障点快速准确。
随着近年EPON的迅速发展，产品形态日益丰富，高集成度的ONU远端设备可直接提供POTS、E1、V35、以太网等强大的综合业务接入能力，提供平滑过渡NGN的能力。
更适合下一代的网络要求。
3、EPON优势
采用EPON的技术。
EPON技术相对于传统网络主要优势为覆盖点数多、中间设备（分光器）无需电源等。
相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
EPON结构在传输途中不需电源，没有电子部件，因此容易铺设，基本不用维护，长期运营成本和管理成本的节省很大；EPON系统对局端资源占用很少，模块化程度高，系统初期投入低，扩展容易，投资回报率高；EPON系统是面向未来的技术，大多数EPON系统都是一个多业务平台，对于向全IP网络过渡是一个很好的选择。
提供非常高的带宽。
EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。
服务范围大。
EPON作为一种点到多点网络，以一种扇出的结构来节省CO的资源，服务大量用户。
带宽分配灵活，服务有保证。
对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。
EPON可以通过DiffServ、PQ/WFQ、WRED等来实现对每个用户进行带宽分配，并保证每个用户的QoS。
但是作为一种新技术，如何进入市场和被市场所认可，取决于很多方面。
EPON产品在严格意义上还没有标准。
其次是诸如测距、同步等一些技术难点的解决方案的成熟和突发性光器件成本的进一步降低。
4、EPON技术的主要保护机制
1、TypeA：
主干光纤冗余保护
TypeA模式：
主干光纤冗余
ØOLT：
采用单个PON端口，PON口处内置1×2光开关；
Ø光分路器：
使用2:
N光分路器；
ØONU：
无特殊要求。
Ø倒换动作：
由OLT检测线路状态，倒换由OLT完成。
2、TypeB：
OLTPON口、主干光纤冗余保护
TypeB模式：
OLTPON口冗余
ØOLT：
备用的OLTPON端口处于冷备用状态；
Ø光分路器：
使用2:
N光分路器；
ØONU：
无特殊要求；
Ø倒换动作：
由OLT检测线路状态、OLTPON端口状态，倒换由OLT完成。
3、TypeC：
全保护（OLTPON口、主干光纤、光分路器、配线光纤冗余保护）
TypeC模式：
全程光纤冗余
ØOLT：
主、备用的OLTPON端口均处于工作状态；
Ø光分路器：
使用2个1:
N光分路器；
ØONU：
在PON端口前内置光开关装置；
Ø倒换动作：
由ONU检测线路状态，并决定主用线路，倒换由ONU完成。
4、TypeD：
全保护（OLTPON口、主干光纤、光分路器、配线光纤冗余保护、ONUPON口）
TypeD模式：
ONUPON口冗余
ØOLT：
主、备用的OLTPON端口均处于工作状态；
ØONU：
主、备用的ONUPON端口均处于工作状态，但只有主用的ONUPON承载业务，备用ONUPON只完成协议的交互；
Ø光分路器：
使用2个1:
N光分路器；
Ø倒换动作：
由ONU检测线路状态，并决定承载业务的主用线路，倒换由ONU完成。
5、EPON手拉手全保护
由以上可见最安全的为D型全保护机制，但是由于主备OLTpon口为同一台设备上，因此该设备存在单点故障隐患，因此，手拉手模式因运而生：
ØOLT：
主、备用的OLTPON端口均处于工作状态；
ØONU：
主、备用的ONUPON端口均处于工作状态，但只有主用的ONUPON承载业务，备用ONUPON只完成协议的交互；
Ø光分路器：
使用2个1:
N光分路器；
Ø倒换动作：
由ONU检测线路状态，并决定承载业务的主用线路，倒换由ONU完成。
本文首先简单介绍了EPON技术的特点以及在末端接入中的显著优势，着重对EPON在电力系统中的应用进行了需求分析，并就用智能配电网、电信息采集、智能电网光钎入户（PFTTH）接入探讨了相应的技术解决方案。
5应用前景
EPON作为一种拓扑灵活，支持多种业务接口的纯光介质的接入技术，在电力专网末端接入市场有着广阔的应用前景。
电力行业有着独特的网络状况和业务需求，作为专业网络，电力骨干通信网发展的比较完备，容量相对于公网运营商较小，但其网络覆盖范围大，从城镇到偏远的山区。
由于承载电力调度、远动信息，对网络安全、维护要求更高。
因此其骨干通信网通常都采用SDH环网保护设备搭建，而末端的业务接入受资金、线缆敷设、设备维护管理等种种条件限制发展较不平衡。
随着今年来宽带业务的迅猛发展，以及电力通信系统的深入发展，电力系统迫切的需要一种高灵活性，高带宽，高保护机制，高智能化管理，高性价比的综合业务的宽带光纤产品来实现末端用户的接入方案。
二、网络框架图及实现方法
根据上图实际情况，大致分为一下几块：
1、核心交换机及服务器部分
该部分主要用到传统交换网络，主要的需求为高带宽、低延时、大流量的服务器访问及网络的安全，可用高性能万兆路由交换机来承载部分业务，接口类型有千兆光、千兆电及万兆口等，很好的满足服务器群的高流量要求。
同是，在网络安全方面，有端口安全控制及强大的ACL策略等来满足，出口有博御系列千兆防火墙可选。
2、OLT环网
该部分为OLT组环网进行冗余，全系列OLT支持环网冗余协议EAPS。
环网自愈时间＜50ms。
同时优势是可支持进行端口聚合后的环网冗余，及如上图所示，每两个OLT之间的环网线路为两条千兆聚合线路，从而提高环网主干链路带宽，解决环网带宽瓶颈问题，最大支持8个千兆口聚合捆绑。
3、OLT手拉手保护
该部分为典型的EPON手拉手保护模式，ONU为双PON口通过两个分光器分别连接两台不同OLT的PON口上，从而使EPON网络更加安全可靠，OLT产品支持EPON手拉手保护机制，工业级ONU支持双PON口，是支持双MAC版本双PON口ONU，提升ONU切换时间至几十毫秒级别。
三、光纤网络规划设计
根据我县供电公司城区网络的实际情况，在城区的高开110KV变电站和曹110KV变电站之间规划建设10条线路实现手拉手配网自动化线路，通信以光纤网络作为通信传输网，并且根据后期的发展要求可以接入用电信息终端（台区）信息接入。
实现多方面信息的调控和采集应用。
线路地理走向图
光缆敷设设计说明：
本次配网光缆敷设设计方案根据上图的线路地理走向设计为主干线路和配网通信线路两种。
1、在主干线路上敷设24芯ADSS自承压式光缆，敷设长度大约8公里，路径延线路6和线路5的路径从局中心机房直接敷设到高开110KV变电站和中曹110KV变电站中，将光缆引入变电站通信机房ODF配线架，主干光缆断面熔接24芯。
2、配网线路敷设16芯ADSS自承压式光缆，总敷设长度大约40公里，路径按线路1-线路2、线路3-线路4、线路5-线路6、线路7-线路8、线路9-线路10的路径敷设。
3、每条配网通信光缆均引入变电站通信机房ODF配线架。
4、配网光缆敷设到每个配网终端安装处后引入专用配线箱中，每个光缆断面熔接16芯，每个安装点熔纤总数32芯。
5、配网光缆线路5-线路6光缆敷设需引入局中心通信机房。
6、光缆熔接尾纤采用FC接口熔接。
工程施工说明：
本次工程按三个工作期实施。
1、工作期实施光缆敷设和熔接。
施工周期大约50-60天左右。
2、工作期实施通信设备安装及调试。
施工周期为15-20天左右。
3、与配网系统整体运行的测试与调试。
配合配网系统完成最终合成测试7天左右。
配网双链路组网结构图：
线路1-线路2手拉手双链路组网结构图
说明：
该链路上配置10个配电终端，配置10个ONU设备提供通信。
链路1由高开110KV站跳接到主干光缆的线路2接口，连同主干光缆传输的OLT主设备PON口。
链路2由中曹110KV站跳接到主干光缆的线路1接口，连同主干光缆传输的OLT主设备PON口。
每个配网设备安装点配置2台分光器（1:
2非均分），安装于配线箱中，ONU安装于配网设备箱中，通过尾纤将分光器与ONU连接。
线路3-线路4手拉手双链路组网结构图
说明：
该链路上配置16个配电终端，配置16个ONU设备提供通信。
链路1由高开110KV站跳接到主干光缆的线路4接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路2由中曹110KV站跳接到主干光缆的线路3接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
每个配网设备安装点配置2台分光器（1:
2非均分），安装于配线箱中，ONU安装于配网设备箱中，通过尾纤将分光器与ONU连接。
线路5-线路6手拉手双链路组网结构图
说明：
该链路上配置21个配电终端，配置21ONU设备提供通信。
链路1由高开110KV站跳接到主干光缆的线路5-1接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路2由中曹110KV站跳接到主干光缆的线路6接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路3由高开110KV站跳接到主干光缆的线路5-2接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路1和链路2每个配网设备安装点配置2台分光器，链路3每个配网设备点配置1台分光器（1:
2非均分），安装于配线箱中，ONU安装于配网设备箱中，通过尾纤将分光器与ONU连接。
线路7-线路8手拉手双链路组网结构图
说明：
该链路上配置8个配电终端，配置8个ONU设备提供通信。
链路1由高开110KV站跳接到主干光缆的线路7接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路2由中曹110KV站跳接到主干光缆的线路8接口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路1和链路2每个配网设备安装点配置2台分光器（1:
2非均分），安装于配线箱中，ONU安装于配网设备箱中，通过尾纤将分光器与ONU连接。
线路9-线路10拉手双链路组网结构图
说明：
该链路上配置8个配电终端，配置8个ONU设备提供通信。
链路1由高开110KV站跳接到主干光缆的线路9口，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路2由中曹110KV站跳接到主干光缆的线路10，同主干光缆传输的OLT主设备PON口上。
链路1和链路2每个配网设备安装点配置2台分光器（1:
2非均分），安装于配线箱中，ONU安装于配网设备箱中，通过尾纤将分光器与ONU连接。
局端EPON设备连接图示
说明：
局端配置2台核心型OLT设备，实现冗余备份功能，分别于局中心核心交换机连接实现数据的传输与接入。
核心OLT-1用于接入所有配网链路1的接入。
核心OLT-2用于接入所有配网链路2的接入和线路5-线路6的链路3的接入。
ODN网络的设计
在设计EPON组建配网之前，首先我们考虑ODN传输过程中光功率衰减。
在不计算光纤质量、环境质量、施工质量等客观因素的前提下，影响光功率衰减的主要因素有：
OLT与ONU之间的光纤距离长度和分光级数（分光器个数）。
本方案中，EPON上行1310nm和下行1490nm波长在G.652光纤中的损耗约为0.3dB/km。
分光器采用1:
2非均衡分光，分光功率比为5%：
95%，对应的插入损耗比为15：
0.4。
综上参数，计算ODN网络距离务必考虑沿途光功率损耗情况
线路损耗：
光器主干线路分光损耗+全程线路光纤损耗+分光器支干分光损耗。
由公式可计算出下表：
起点
终点
主干线路分光器损耗
主干线路光纤损耗
支干线路损耗
损耗总和
Line1-2
县局（中曹）
县局（高开）
Line3-4
县局（中曹）
县局（高开）
Line5-6
县局（中曹）
县局（高开）
Line7-8
县局（中曹）
县局（高开）
Line9-10
县局（中曹）
县局（高开）
本方案中，结合公司EPON产品工信部测试结果：
OLT发射功率大于2.6dBm，接收灵敏度<-36.1dBm；ONU发射功率大于1.5dBm，接收灵敏度<-33.1dBm。
因此，整个光链路的损耗上行<37.6dB，下行<34.6dB。
2.3EPON组网设计
EPON系统由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）和光分配网络（ODN）组成，电力行业与传统EPON组成类似，组网、功能和应用迥异。
配网各变电站之间的互联通常情况下是采用电力SDH或MSTP专网，或者变电站的OLT上联接口之间组建RSTP、EAPS环网。
本方案中，所有配网线路均汇聚到局中心机房的两台核心OLT上，本次设计的OLT的配置为双引擎、
双主控、双交流电源，提供16口千兆PON接口+8口千兆SFP接口板1块。
每个监控热点放置一台的双PON口，支持串行业务的工业级ONU设备。
变电站之间通过光纤实现双轨通道，ONU通过双PON分别连接在通往不同变电站的光纤分支器端，形成“手拉手保护”，充分提供监控热点信息传输的可靠性。
ONU的用户侧接口（UNI）面向数据采集器、遥测终端及视频监控终端等，电力ONU提供4个FE、1个RS232和1个RS485接口，可以灵活接入集中器（RTU）、TTU、网络监控终端和PC。
其中RS232/485接口可以通过硬件拨码灵活设置，便于远程管理和现场人员操作。
3方案特点
●坚强灵活的组网模型。
采用“手拉手”全保护倒换型的高可靠性拓扑结构，站点到配电终端之间链路的1+1保护功能并且实现小于50ms保护切换，保障配电网的可靠运行。
此外，根据实际配网结构的不同，也可以灵活采用树形、链型手拉手、环形等结构。
“手拉手”全保护倒换型主要采用上图模型：
OLT0和OLT1可以是两台独立的OLT设备，也可以是模块化OLT设备的两块PON业务板之间。
主、备PON接口均处于工作状态中，业务信息同步备份，倒换过程中备用PON维持ONU的业务属性不变。
OLT和ONU均具备检测链路状态机制，可以通过自动或强制的方式实现倒换，并支持在消除造成倒换的故障后，自动还原。
●PON无源光传输网络。
光纤作为传输介质，且传输全程无源，运行可靠稳定。
实现单纤双向高带宽业务承载，上下行达1.25Gbps。
●提供多业务的QOS保障。
支持基于ITU-TY.1291的QoS机制，包括标记优先级、队列调度、流量监管整形、拥塞抑制、缓存管理等技术。
系统针对不同的用户和业务规定不同的时延与抖动、保证带宽、最大带宽等SLA参数，系统支持DBA机制，对每个ONU上行带宽进行分配和限速。
●先进的产品架构。
全系列产品模块化设计，支持多种接入方式和各种带宽，保障网络扩容和改造的平滑性；模块化电源结构，可根据客户的需求提供各种供电，可提供DC12V，DC24V，DC-48V、AC220V等。
●丰富的以太网功能。
具备有效的隔离保障机制、VLAN隔离、保护端口、MAC地址绑定、IP地址绑定、端口限速、队列技术、流控技术等为多业务融合的开展起到了技术保障，能平滑升级扩容。
●统一全面的网络管理体系。
面向业务，提供统一的网络传输和互联协议、地址管理、域名管理、安全管理、用户接入管理等。
丰富的OAM功能，包括配置、告警、性能监控、故障隔离和安全管理等，同时支持CLI和GUI两种管理方式，易学易用。
●针对电力系统的工业级设计。
ONU具备双PON上行，提供GE、FE、RS232/485等业务接口。
满足宽温-40℃~80℃，能够适应各种恶劣环境，抗强雷击和强电磁干扰，符合IEC61850工业级电磁兼容的要求。
支持IEC60870-5-101/104等多种通信规约。
四、PON设备介绍
1、以太网无源光网络设备-EPON
核心型OLT（型号：
RP6000-1-OLT）
产品概述
RP6000-1-OLT系列EPON产品是我公司面向融合业务网络推出的新一代高端多业务接入OLT设备，同时也是一台分布式高端路由交换机。
在RP6000-1-OLT系列交换机平台上开发了EPON业务卡，该业务卡能够支持16个PON口，RP6000-1-OLT整机最大能够支持128个PON口，可以轻松实现高密度OLT与核心交换机的融合。
产品已通过电信入网检测和电力入网检测。
RP6000-1-OLT
主要特性
运营商级可靠性：
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，无中断保护系统为RP6000-1-OLT的高可靠性提供了最重要的保证，设备具有的VRRP、STP、LACP等功能为用户提供了进一步的可靠性保证。
先进的系统架构：
采用了分布式、模块化设计理念，并采用了基于多处理器分布式处理机制和空分交换结构的体系结构。
这保证了系统优异的转发性能、强大的业务能力和高度的可扩展性。
高端口密度和线速路由及交换：
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。
整机最大提供128个PON接口、64个万兆接口和384个千兆接口。
强大的安全功能：
支持ACL安全过滤机制，可提供基于用户、地址、应用以及端口级的安全控制功能，并支持MPLSVPN特性。
同时，支持基于端口不同优先级对列的和基于流的入口和出口带宽限制、uRPF、防DDOS攻击、SSH2.0安全管理、802.1x接入认证及透传，VLANID与MAC地址、端口号、IP地址捆绑等安全功能。
此外，系统还具备完善的抗病毒机制，可以为网络运营提供全面的安全保证。
技术指标
项目
属性
RP6000-1-OLT
扩展插槽
2个主控板插槽+4个业务模块插槽
背板容量
1.2T
交换容量
384Gbps
包转发速率
238Mpps
EPON特征
IEEE802.3ahEPON标准；遵循中国电信EPON互通标准，可以与业内主流厂商的ONU互联互通；
中国电信EPON标准CTC2.1；标准OAM和扩展OAM管理功；能上下行加密功能；最大64个ONU同时注册；ONU软件单个、批量升级；DBA动态带宽分配功能；ONU认证，非法ONU注册事件上报；支持主干光纤保护、1+1手拉手保护、全保护，切换时延小于50ms
软件功能
支持的网络标准
IEEE802.1DIEEE802.3IEEE802.3uIEEE802.3adIEEE802.3xIEEE802.3zIEEE802.1QIEEE802.1PIEEE802.1wIEEE802.1x
生成树
802.1D（STP）、802.1w（RSTP）、802.1s（MSTP）
路由协议
静态、RIPv1/2、OSPF、BGP
组播协议
IGMP、IGMPSnooping、IGMPProxy、DVMRP、PIM-SM、PIM-DM、MSDP、MOSPF、MBGP
QoS
每端口8个队列，支持802.1p、ToS、应用端口号、DifferServ，支持WRR、SP、SWRR等调度方式、流量整形、基于标准、扩展、VLANACL进行流量分类
ACL
支持标准和扩展ACL，支持IPACL、支持基于源/目的IP、三层IP协议号、TCP/UDP四层端口号、IP优先级、ToS、时间范围对数据进行过滤。
MAC操作
支持端口/MAC捆绑，MAC过滤
VLAN类型
基于端口/802.1Q协议，支持GVRP，支持PVLAN，VLANStacking（QinQ）
流控
支持HOL防头包阻塞，半双工背压，全双工IEEE802.3x
端口聚合
支持802.3ad，支持负载均衡
用户接入
支持802.1x
端口镜象
支持
广播风暴控制
支持
安全功能
支持主/备切换，支持热插拔，支持HSRP，VRRP
网络管理
管理界面
CLI、WEB
Console
RS-232
Telnet
支持
SNMP
v1、v2、v3
SysLog
支持
RMON
1，2，3，9四组
MIB接口
提供
PON接口
特性
PON口光模块传输波长
下行1490nm，上行1310nm
速率
上下行对称1.2
升级会员 