EPON_PFTTH网络在智能小区应用
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针对电力智能小区光纤到户建设模式，结合电力小区楼 宇结构和配电体系，合理选用各种不同应用环境下的 OPLC 复合缆，构建 xPON＋PFTTH 网络，实现电网与用户之间高 速双向互动，为用户搭建电力信息网互动平台[4]。如图 1 所 示，基于 PFTTH 的 EPON 组网模式和框架，为用户实现智 能小区“三网融合”和用电信息采集系统的接入。
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编码：“1”表示“10”，“0”表示“01”；对于标签—阅读器 的通信（后向链路），数据传输依靠的是阅读器提供的稳定 的射频功率，采用 FM0 编码，这种编码方式要求每位周期 都要有翻转，“1”表示在周期内无边沿，“0”表示在周期内 半位的时候要翻转一次。
当“顶端阅读器”通过物理链路收到数据的时候，先 对它进行解调，解码后再物理层、MAC 层、网络层一步一 步地剥离掉每层的帧头和帧尾，最后得到的就是存储在标签 中信息，再由 RFID 中间件对数据进行再次融合并且对数据 进行分类，按照应用系统中的不同部门，将数据分类发送。
1 OPLC 在智能小区应用
随着智能电网的建设和发展，光纤低压复合电缆凭借它独
收稿日期：2010-12-13。 作者简介：王世文（1976-），男，高级工程师，主要研究方向为电力通
信运行维护及管理；谢 波（1985-），男，硕士，助理工程 师，主要研究方向为电力通信运行维护。
100
特的优势，在电力行业智能小区光纤到户建设工程中得到应用， 并在社会其它智能小区的建设中得到广泛推广。光纤复合低压 电缆集电缆和光缆于一体，融合了光纤通信与电力传输的功能， 它具有高可靠性数据传输、连接方便等特点；优点有外径小、 重量轻、占用空间小；光缆和电力线连于一体，避免二次布线， 降低工程费用；具有良好的弯曲和耐侧压性能[3]。
【Keywords】intelligent community; “three-network fusion”; optical fiber composite low-voltage cable; power-fiber to-the-home
0 引言
电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合 低压电缆（OPLC，Optical Power Line Communication），将 光纤随低压电力线敷设，实现光纤到户，它为用户提供低压 配电的同时，实现电信网、广播电视网、互联网的同网传输， 在使用电信息采集和智能用电双向交互，为用户提供更加便 利和现代化的生活方式[1]。光纤到户利用 EPON 技术与 PFTTH（Power Fiber to The Home）主流技术，承载用电信 息采集和“三网融合”业务，是当前构建智能小区光纤到户 “最后一公里”信息化网络最有效的解决方案，是服务国家“三 网融合”战略、推动社会资源共享的必然选择[2]。
电力小区中心机房放置一台 OLT 设备，上行接口与各运 营商出口信号互联，下行 PON 接口与用户互联；楼宇用户 终端配置 1 台多业务端口的 ONU 设备，提供 1 路 CATV 有 线电视输出口接入模拟电视机；1 路 100 M 速率的网络口接 入电脑；1 路模拟电话语音信号，把 RJ45 语音信号接口转换 为 FJ11 接口接入模拟电话。
图 2 “三网融合”组网模型 宽带网络一般需要至少 1 个以上的 GE 接口接入宽带运营 商上行链路，解决用户网络的接入；一般小区为传统的模拟电 话的通信方式，而 OLT 设备支持的 IP 网络，所以需要根据小 区用户数量配置合适容量的 VoIP 媒体网关，与电力通信部门局 端内部程控交换机（PSTN，Public Switched Telephone Network） 实现互联，一般采用 MGCP、H.248、SIP 等信令和协议，通过 数字中继 E1 口转换成 IP 格式与 OLT 对接；一般地区广电运行 商模拟电视信号（CATV，Community Antenna Television）出口 波长为 1310 nm，而国内 EPON 厂家 OLT 设备生产 1310 nm 的 成本较高，一般是 1550 nm 接口，需要由 1310 nm 转换为 1550 nm 后才能接入至 OLT 系统上，OLT 设备的 PON 口 CATV 光 信号通过合波器将为 1550 nm 的合波的方式至小区光纤上，经 过光耦合器分路后回传至用户家中的 ONU 设备上[6-7]。 2.2“用电信息采集”组网方案 随着国家电网公司智能化的推进，智能抄表技术相对成 熟，抄表的方式也多种多样，通过光纤到户的实施和光纤资 源共享的原则，为智能小区用电信息采集系统提供了便利。 EPON 网络的高带宽、高可靠性以及网络化的应用将使得用 电信息采集系统的物理网络具有极高的容量和高可靠的数 据流，最大传输速率达到 100 Mbit/s，完全满足用电信息采 集流量的要求。与“三网融合”业务系统比较，用电信息采集 系统端口类型相对单一，支持 FE/GE 网络接口可满足要求[8]， 用电信息采集组网模型如图 3 所示。
对于阅读器来说，发送命令时，对其进行编码，继而 发送；接收数据时，检查冲突，进行二进制树仲裁，对数据 解调再对数据进行处理，其流程图如图 4 所示。
开始
设备初始化
对命令编码
检查冲突
发送 结束
二进制冲突仲裁 对数据解码
处理数据
结束
图 4 阅读器的软件设计流程 对于标签来说，对其进行解码，进行身份认证，满足后 通过无源标签上充电信号的有无来判定后续传送过来的电 磁波有无经过调制，当其发送的电磁波依然经过调制即上面 携带有命令帧时就停止发送数据，当没有携带数据时即未经 调制的电磁波，就可以发送其响应帧，其流程图如图 5 所示。
“三网融合”EPON 系统中使用 G.652 标准的单模光纤， 系统可以通过单芯光纤上转送上下行两个波：上行波长 1310 nm 窗口、下行波长 1490 nm，传输网络、数据业务；并可以 在这个光纤下行叠加 1550 nm 的波长，通过耦合器来传递电 视信号，一根光纤解决用户网络、电话、电视信号等全部信 息业务。光纤系统中，分光器（POS，Passive Optical Splitter） 是一个连接各光纤的无源光器件，它的功能是分发下行数据 并集中上行数据，型号一般有 1:2(50%：50%，95%：5%等)、 1:4、1：8、1:16、1:32。分光器必须支持 1310/1490 nm 双窗 口，多级分光后，分光比小于 1：32，光链路总损耗设计应 小于规定的实际线路损耗，见图 2“三网融合”组网模型。
的网络，提出电力智能小区“三网融合”和“用电信息采集”业务解决方案，通过应用光纤复合电力电缆，解决了信息高速
公路“最后一公里”问题，解决了智能电网终端用户网络接入和用电信息交互的问题；并配合基于 EPON 技术，实现了智能小
区数据、语音、视频业务的传送和电表数据的透明传输，满足智能电网用电环节信息化、自动化、互动化的需求。
(Henan Electric Power Communication & Automation Company, Zhengzhou Henan 450052, China)
【Abstract】This paper, starting from“three-network fusion” project, analyzes the construction of OPLC-based EPON+PFTTH network in intelligent power community, and proposes the solution for“three-network fusion”and power-consumption information collection in intelligent power community. By using OPLC, the last-mile problem in the information highway is solved, including the interaction problem between the terminal network access and power-consumption information in intelligent grid. Based on EPON technology, the data, voice and video service delivery and the transparent meter data transmission in intelligent community are realized, thus to meet the requirements of information, automation and interaction by intelligent grid．
图 1 基于 PFTTH 的 EPON 组网模型 2.1“三网融合”组网方案
“三网融合”业务采用 EPON 技术，拓扑结构为点到多点 的组网方式，EPON 由光纤线路终端（OLT）、光分配网络 （ODN，Optical Distribution Network）和光网络单元（ONU， Optical Network Unit）组成[5]。OLT（Optical Line Terminal） 放在电力小区中心机房（CO，Central Office），ONU（Optical Network Unit）放在用户端多媒体箱，通过 ONU 设备将数据、 语音和视频业务整合后通过光分配网络接入 OLT 设备。OLT 至用户端 ONU 传送速率为双向对称 1 Gb/s，最大分光比一 般支持 1：64 或者更高，可以一级分光也可以多个分光器级 连，一般不建议多级分光，以免影响用户信号。
2 智能小区 EPON 技术组网
光纤到户采用PFTTH 的接入方式和EPON 体系结构组网， EPON 系统主要由 OLT 和 ONU 设备组成，OLT（Optical Line
wenku.baidu.com
Terminal）布置在电力小区局端机房，ONU 布置在用户端，一 套 OLT 可供多个小区使用。考虑到电力系统生产信息和公用信 息的独立性，“三网融合”系统和用户用电信息采集系统采取物 理隔离的方式，所以小区中心机房搭建 2 套 EPON 系统 OLT 设 备，一套公用网络，与网络运行商、广电系统和电信运营商信 息互联；一套生产网络，与电力营销部分互联。小区中间链路 采用无源设备，光缆一次部署到位，节约光纤资源投资，两套 系统共享光纤通道，从而实现小区用户端的信息传输。
图 3 用电信息采集组网模型 电力智能小区中心站机房布置 1 台 OLT 设备，根据建设 投资以及小区楼宇单元数量应合理配置资源，一个小区 OLT 一般配置 2～4 个 PON 口，采用分光器减少 PON 的使用数 量，与 OLT 设备放置一起通过分光器将信号采集；楼宇根据 光缆布置的结构在每个单元放置 ONU，通过理论计算设备、 线缆用料最佳原则，一般选取单元中间楼层，通过用户电表 串口 RS-485 接口串联接入该楼层 ONU 上，将电表信息回传
2011 年第 06 期，第 44 卷 总第 234 期
通信技术 Communications Technology
Vol.44，No.06,2011 No.234,Totally
EPON+PFTTH 网络在智能小区应用
王世文， 谢 波
（河南省电力通信自动化公司，河南 郑州 450052）
【摘 要】以“三网融合”建设为切入点，分析了电力智能小区采用光纤复合低压电缆（OPLC）构建的 EPON+PFTTH 技术
【关键词】智能小区；三网融合；光纤复合低压电缆；电力光纤到户
【中图分类号】TN915.5
【文献标识码】B
【文章编号】1002-0802(2011)06-0100-02
EPON + PFTTH Network Applications in Intelligent Community
WANG Shi-wen， XIE Bo
（下转第 104 页） 101
编码：“1”表示“10”，“0”表示“01”；对于标签—阅读器 的通信（后向链路），数据传输依靠的是阅读器提供的稳定 的射频功率，采用 FM0 编码，这种编码方式要求每位周期 都要有翻转，“1”表示在周期内无边沿，“0”表示在周期内 半位的时候要翻转一次。
当“顶端阅读器”通过物理链路收到数据的时候，先 对它进行解调，解码后再物理层、MAC 层、网络层一步一 步地剥离掉每层的帧头和帧尾，最后得到的就是存储在标签 中信息，再由 RFID 中间件对数据进行再次融合并且对数据 进行分类，按照应用系统中的不同部门，将数据分类发送。
1 OPLC 在智能小区应用
随着智能电网的建设和发展，光纤低压复合电缆凭借它独
收稿日期：2010-12-13。 作者简介：王世文（1976-），男，高级工程师，主要研究方向为电力通
信运行维护及管理；谢 波（1985-），男，硕士，助理工程 师，主要研究方向为电力通信运行维护。
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特的优势，在电力行业智能小区光纤到户建设工程中得到应用， 并在社会其它智能小区的建设中得到广泛推广。光纤复合低压 电缆集电缆和光缆于一体，融合了光纤通信与电力传输的功能， 它具有高可靠性数据传输、连接方便等特点；优点有外径小、 重量轻、占用空间小；光缆和电力线连于一体，避免二次布线， 降低工程费用；具有良好的弯曲和耐侧压性能[3]。
【Keywords】intelligent community; “three-network fusion”; optical fiber composite low-voltage cable; power-fiber to-the-home
0 引言
电力光纤到户是指在低压通信接入网中采用光纤复合 低压电缆（OPLC，Optical Power Line Communication），将 光纤随低压电力线敷设，实现光纤到户，它为用户提供低压 配电的同时，实现电信网、广播电视网、互联网的同网传输， 在使用电信息采集和智能用电双向交互，为用户提供更加便 利和现代化的生活方式[1]。光纤到户利用 EPON 技术与 PFTTH（Power Fiber to The Home）主流技术，承载用电信 息采集和“三网融合”业务，是当前构建智能小区光纤到户 “最后一公里”信息化网络最有效的解决方案，是服务国家“三 网融合”战略、推动社会资源共享的必然选择[2]。
电力小区中心机房放置一台 OLT 设备，上行接口与各运 营商出口信号互联，下行 PON 接口与用户互联；楼宇用户 终端配置 1 台多业务端口的 ONU 设备，提供 1 路 CATV 有 线电视输出口接入模拟电视机；1 路 100 M 速率的网络口接 入电脑；1 路模拟电话语音信号，把 RJ45 语音信号接口转换 为 FJ11 接口接入模拟电话。
图 2 “三网融合”组网模型 宽带网络一般需要至少 1 个以上的 GE 接口接入宽带运营 商上行链路，解决用户网络的接入；一般小区为传统的模拟电 话的通信方式，而 OLT 设备支持的 IP 网络，所以需要根据小 区用户数量配置合适容量的 VoIP 媒体网关，与电力通信部门局 端内部程控交换机（PSTN，Public Switched Telephone Network） 实现互联，一般采用 MGCP、H.248、SIP 等信令和协议，通过 数字中继 E1 口转换成 IP 格式与 OLT 对接；一般地区广电运行 商模拟电视信号（CATV，Community Antenna Television）出口 波长为 1310 nm，而国内 EPON 厂家 OLT 设备生产 1310 nm 的 成本较高，一般是 1550 nm 接口，需要由 1310 nm 转换为 1550 nm 后才能接入至 OLT 系统上，OLT 设备的 PON 口 CATV 光 信号通过合波器将为 1550 nm 的合波的方式至小区光纤上，经 过光耦合器分路后回传至用户家中的 ONU 设备上[6-7]。 2.2“用电信息采集”组网方案 随着国家电网公司智能化的推进，智能抄表技术相对成 熟，抄表的方式也多种多样，通过光纤到户的实施和光纤资 源共享的原则，为智能小区用电信息采集系统提供了便利。 EPON 网络的高带宽、高可靠性以及网络化的应用将使得用 电信息采集系统的物理网络具有极高的容量和高可靠的数 据流，最大传输速率达到 100 Mbit/s，完全满足用电信息采 集流量的要求。与“三网融合”业务系统比较，用电信息采集 系统端口类型相对单一，支持 FE/GE 网络接口可满足要求[8]， 用电信息采集组网模型如图 3 所示。
对于阅读器来说，发送命令时，对其进行编码，继而 发送；接收数据时，检查冲突，进行二进制树仲裁，对数据 解调再对数据进行处理，其流程图如图 4 所示。
开始
设备初始化
对命令编码
检查冲突
发送 结束
二进制冲突仲裁 对数据解码
处理数据
结束
图 4 阅读器的软件设计流程 对于标签来说，对其进行解码，进行身份认证，满足后 通过无源标签上充电信号的有无来判定后续传送过来的电 磁波有无经过调制，当其发送的电磁波依然经过调制即上面 携带有命令帧时就停止发送数据，当没有携带数据时即未经 调制的电磁波，就可以发送其响应帧，其流程图如图 5 所示。
“三网融合”EPON 系统中使用 G.652 标准的单模光纤， 系统可以通过单芯光纤上转送上下行两个波：上行波长 1310 nm 窗口、下行波长 1490 nm，传输网络、数据业务；并可以 在这个光纤下行叠加 1550 nm 的波长，通过耦合器来传递电 视信号，一根光纤解决用户网络、电话、电视信号等全部信 息业务。光纤系统中，分光器（POS，Passive Optical Splitter） 是一个连接各光纤的无源光器件，它的功能是分发下行数据 并集中上行数据，型号一般有 1:2(50%：50%，95%：5%等)、 1:4、1：8、1:16、1:32。分光器必须支持 1310/1490 nm 双窗 口，多级分光后，分光比小于 1：32，光链路总损耗设计应 小于规定的实际线路损耗，见图 2“三网融合”组网模型。
的网络，提出电力智能小区“三网融合”和“用电信息采集”业务解决方案，通过应用光纤复合电力电缆，解决了信息高速
公路“最后一公里”问题，解决了智能电网终端用户网络接入和用电信息交互的问题；并配合基于 EPON 技术，实现了智能小
区数据、语音、视频业务的传送和电表数据的透明传输，满足智能电网用电环节信息化、自动化、互动化的需求。
(Henan Electric Power Communication & Automation Company, Zhengzhou Henan 450052, China)
【Abstract】This paper, starting from“three-network fusion” project, analyzes the construction of OPLC-based EPON+PFTTH network in intelligent power community, and proposes the solution for“three-network fusion”and power-consumption information collection in intelligent power community. By using OPLC, the last-mile problem in the information highway is solved, including the interaction problem between the terminal network access and power-consumption information in intelligent grid. Based on EPON technology, the data, voice and video service delivery and the transparent meter data transmission in intelligent community are realized, thus to meet the requirements of information, automation and interaction by intelligent grid．
图 1 基于 PFTTH 的 EPON 组网模型 2.1“三网融合”组网方案
“三网融合”业务采用 EPON 技术，拓扑结构为点到多点 的组网方式，EPON 由光纤线路终端（OLT）、光分配网络 （ODN，Optical Distribution Network）和光网络单元（ONU， Optical Network Unit）组成[5]。OLT（Optical Line Terminal） 放在电力小区中心机房（CO，Central Office），ONU（Optical Network Unit）放在用户端多媒体箱，通过 ONU 设备将数据、 语音和视频业务整合后通过光分配网络接入 OLT 设备。OLT 至用户端 ONU 传送速率为双向对称 1 Gb/s，最大分光比一 般支持 1：64 或者更高，可以一级分光也可以多个分光器级 连，一般不建议多级分光，以免影响用户信号。
2 智能小区 EPON 技术组网
光纤到户采用PFTTH 的接入方式和EPON 体系结构组网， EPON 系统主要由 OLT 和 ONU 设备组成，OLT（Optical Line
wenku.baidu.com
Terminal）布置在电力小区局端机房，ONU 布置在用户端，一 套 OLT 可供多个小区使用。考虑到电力系统生产信息和公用信 息的独立性，“三网融合”系统和用户用电信息采集系统采取物 理隔离的方式，所以小区中心机房搭建 2 套 EPON 系统 OLT 设 备，一套公用网络，与网络运行商、广电系统和电信运营商信 息互联；一套生产网络，与电力营销部分互联。小区中间链路 采用无源设备，光缆一次部署到位，节约光纤资源投资，两套 系统共享光纤通道，从而实现小区用户端的信息传输。
图 3 用电信息采集组网模型 电力智能小区中心站机房布置 1 台 OLT 设备，根据建设 投资以及小区楼宇单元数量应合理配置资源，一个小区 OLT 一般配置 2～4 个 PON 口，采用分光器减少 PON 的使用数 量，与 OLT 设备放置一起通过分光器将信号采集；楼宇根据 光缆布置的结构在每个单元放置 ONU，通过理论计算设备、 线缆用料最佳原则，一般选取单元中间楼层，通过用户电表 串口 RS-485 接口串联接入该楼层 ONU 上，将电表信息回传
2011 年第 06 期，第 44 卷 总第 234 期
通信技术 Communications Technology
Vol.44，No.06,2011 No.234,Totally
EPON+PFTTH 网络在智能小区应用
王世文， 谢 波
（河南省电力通信自动化公司，河南 郑州 450052）
【摘 要】以“三网融合”建设为切入点，分析了电力智能小区采用光纤复合低压电缆（OPLC）构建的 EPON+PFTTH 技术
【关键词】智能小区；三网融合；光纤复合低压电缆；电力光纤到户
【中图分类号】TN915.5
【文献标识码】B
【文章编号】1002-0802(2011)06-0100-02
EPON + PFTTH Network Applications in Intelligent Community
WANG Shi-wen， XIE Bo