光纤通信在配电网自动化上的应用 论文
1前言
随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，同时对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配网馈线自动化是配网系统提高供电可靠性最直接有效的技术手段之一。在近几年国家加大了对城网和农网的改造，国内各大供电局对配电网自动化的投入也在加大。在配网自动化实现的过程中，我们发现通信问题是一个难点问题。在此，仅就光纤通信在配网自动化方面的应用谈一点认识和体会。
2配电网自动化对通信的要求
同调度SCADA系统一样，配电自动化系统也需要一个有效的通信网，同时他有自己的特点：终端数量极多。配网系统拥有众多的开闭所、配电变压器、柱上断路器，要对这些设备进行监控就需要许多FTU和TTU，同时这些FTU随配电设备安装，地域分布广，通讯节点分散。
配网自动化系统的规模、复杂程度和自动化程度决定了通信系统应满足下述要求：
(1)可靠性：
配网系统的通信设备有很多暴露在室外，环境恶劣，因此必须能够抵御高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然环境的侵袭。同时，尽量避免各种电磁干扰，保证长期稳定可靠地工作，并要求在线路停电时，通信系统仍能正常工作。
(2)经济性：
考虑到配电网系统的总体经济效益，通信系统的投资不应过大，力争充分利用现有的主网通信资源，进行主、配网整体规划，避免重复投资。
(3)寻址量大：
通信系统不仅要考虑目前及未来的数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。
(4)双向通信：
配网自动化要实现遥测、遥信、遥控功能，就必须要求具有双向通信能力。
(5)容易操作和免维护。
根据以上的要求，伴随着光纤价格的下降，目前，光纤通信正广泛地应用于电力系统。
3光纤通信
自激光器和低损耗光纤问世以来，光纤通信系统以其技术、经济上无可比拟的优越性而迅速崛起，并风靡全球。该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，应用的光波波长为1.0～1.μm靘，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。光纤可分为单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)、长波长低射散光纤(LMF)、保偏光纤(PMF)及塑料光纤(POF)等很多种；常用的为单模和多模光纤，多模光纤就是传输多个光波模式，而单模光纤只传输一个光波模式。单模光纤比多模光纤传输距离长，目前一般地，光信号在多模光纤内可传6km左右，在单模光纤内可传30km。因此，单模光设备的价格要高于多模光设备。实用的光纤通常都是由多根光纤、加强芯、保护材料、固定材料等组合成光缆构成的传输线。
光纤MODEM可完成光信号与数字信号之间的相互转换。光纤MODEM一般有一个以上的数据口用以传递同步或异步信号。通信速率可达到2Mbps或更高，配网常用的通信速率一般为同步N×64K或异步19200bps以下。故足以满足配网通信的需要，光纤MODEM的连接示意图如下：
另外，还有一种光纤MODEM具有双环自愈功能。这一功能使通信的可靠性大大增强。其功能示意图如图2所示：
图2(I)中，A，B，C三点是通过自愈光MODEM实现的双环网，若在D点发生故障，则如图2(II)所示，光路在A站和C站愈合(环回)，使通信不受影响，同时向主站发出相应的告警及定位信号，使维修人员及时修复故障段光缆。
4光纤通信的特点
光纤通信具有通信容量大，衰减小，不怕雷击，抗电磁干扰、抗腐蚀、保密性好、可靠性高、敷设方便等优点，不过投资费用相对较高，尤其对于城区内直埋式电缆线路的光纤敷设，施工费用将更大。
5光纤通信在配电网上的实现方案
光纤通信的组网方式非常灵活，可以构架成星型、链型、树状、网状、单纤网、双纤网、环上多分支、多环相交、多环相切等各种拓扑结构的网络。
根据配电自动化系统的特点，光纤网通常需组成环型网，并与计算机局域网连接，实现数据共享。常用的组网方式如图3所示。
图3中：“S”表示网络服务器，“W1、W2、Wn”表示工作站，“b”表示变电所，“k”表示开闭所，“T”表示配电变压器。
实际工程设计中，充分考虑到电力通信专网拓扑结构的复杂性，SDH传输系统可以采用多达126个E1(2M口)全交叉连接和双主光环+多光分支的设计思想。基本构架为1～3个SDH／STM-1双纤自愈环相交或相切，而且在需要时，可通过更换光卡的方式在线升级为SDH／STM-4。如果局调度中心局域网位于网络地理中心，建议设计为相切环，以调度中心为切点，如图4所示；如果局调度中心局域网偏离网络地理中心，建议设计为相交环，由于调度中心不在交点，为了环间可靠转接，各环相交至少两点，互为保护路由，如图5所示。
6结束语
在实际的配网自动化的通信系统，必须构建一个成本低、收效高的双向通信系统，用可以接受的费用在可靠性和信息流量方面提供非常高的性能。同时，由于配电网自动化系统所要完成的功能太多而系统复杂，采用单一的通信系统来满足所有的功能需要是不现实的，也是不经济的。因此，在配电网自动化系统中，要应用多种通信方式，按综合的经济技术指标而选取其中最优的组合。在电力系统中较常用的通信方式还有一点多址数字微波、数传电台、无线扩频、专线电缆、邮电本地网、载波、扩频载波等，可供组网时选择。
关于SDN 技术在传送网中的应用论文
一、SDN 的内涵及其主要特征
现阶段，各界人士所讨论的SDN 可以分为广义的与侠义的两种不同定义。在广义角度来讲SDN 指的是上层的应用性开放资源的界面，用以对短剑变成的控制以及基础网络的实现。从狭义上讲SDN 就是专门的指符合开放网络的基金会定义出的基于标准的转发面开放协议借以实现软件定义网络的开放构架。SDN 的核心是用将网络设备的控制面和数据面相分离的方法来灵活的对网络流量进行控制，将其作为应用创新以及核心网络的良好平台。SDN 主要是由控制器以及openflow 交换机两部分组成。控制器通过对交换机数据的收集和统计为SDN 分配转发的路径。交换机再讲指令转发到相对应的端口。Openflow 交换机使SDN 构架得以实现，基于承载分离和控制的思想，将转发表发送到转发设备。
二、SDN 的技术核心
首先，网络操作系统是SDN 技术的关键要素。网络操作系统也可以叫做网络控制器，它体现了网络的核心智能功能，运用控制器调度以及管理转发面来对策略进行转发，通过对转发面的控制来运行网络控制器上的业务。其次，转发面的抽象建模也是SDN 的关键核心要素之一。第三，openflow 这个转发面的控制协议起着是重要的控制和定义交换机的行为的作用。第四，应用开放界面实现了策略管理和用户之间的灵活协同，使用户体验得到充分的提升。SDN 具有体现设备基础资源的核心特点，可以模拟出一个抽象的网络操作系统。SDN 把IT 技术与移动通信网络技术相融合，对通讯网络的基础构架进行了改变为实现网络集中控制以及可编程性的提高提供了模型。
三、SDN 技术在UTN 中的应用
中国联通的UTN 方案可以使宽带的供应能力得到进一步的提升，更能对运营商的实际需求得到满足，组网能力的提高以及载体方案的灵活多变有利于提供给运营商一个方便、智能、易用的综合承载网络。UTN 承载着灵活多变的业务模式，借以实现全业务的承载和接入。在UTN 的运行过程中面临着很多的挑战。首先3G/LTE 网络需要大量的基站才能得以发展，其单个本地网所对应的移动性的网络承载节点就成千上万。
目前，电信运营商把提升网络的效率与减低综合承载成本放在一个重要的位置来抓。SND 技术在UTN中的应用为IP 与光协同的问题提供了解决思路。SDN 技术有着控制以及转发相分离，控制平面通用化和集中化以及控制器具有可编程性的软件等基本特征，SDN 在UTN 中的应用，可以通过对SDN 技术的引入来实现网络转发平面以及控制平面的解耦，可以抽象虚拟网络设备，对逻辑节点的数目可以大幅度的削减，从逻辑上将物理网络分成多个网络。通过SDN 技术的应用，网络模式已经由协议模式转变为业务模式，借以实现对不同该业务的协同运营维护和管理。SDN 在UTN中的应用可以对网络设备进行简化，使设备成本得到缩减，有利于引入新业务，提高网络的自动化运营维护管理能力，降低运营维护成本。
大量的接入点是对UTN 进行维护的时候遇到的最大问题。SDN 在UTN 中的该应用，首先要从虚拟接入环来完成。SND 在UTN 中的应用可以使接入设备的管理和自动注册功能得以实现，减少了人员投入，降低了运行维护的费用，同时也实现了网络故障的降低以及网络稳定性的.提高。目前由于SDN 的在UTN 中应用还处于初级阶段，还有一些需要解决的问题。首先，基础设施以及SDN 控制器之间的控制协议的研发还在进行中。其次，集中控制层面是否会产生网络稳定性的降低还有待进一步的确认。第三，在向SDN 方向发展的过程中如何使新的网络设备与原有的设备之间实现共存也是一个需要解决的问题。
四、SDN 在OTN 中的应用
传统OTN 的特点是刚性带宽管道、固定速率界面。这与当前的众多新业务实时变化、具有突发性的流量模式并不匹配，“刚性”特征不够灵活，无法根据流量需求适时进行网络资源的动态调整，因此，需要更灵活，更开放的网络架构，实时调整，按需分配。SDN 在OTN 中的应用，可以达到使用软件来调整光传输资源其动态的目的，符合业务发展的根本需求，能够有效的使网络利用率得到提高。SDN 的可编程性意味着可以根据实际需求进行改变。传送层的特征和可编程能力取决于组件的可编程能力，进而使节点设备的可编程性变得灵活多变，这些能力可以促进上层开放，这样整个网络的软件定义特征就会得到充分的加强，提升网络整体资源利用效率以及性能，借以对更多的应用加以支持。SDN在OTN 中的应用，通过软件对通用的硬件的灵活配置，对各种因素进行权衡借以找到最佳的传输方式，使单板类型逐渐减少，降低设备的运营和维护成本，有利于维护人员技术要求的降低，有利于业务的开展和部署。
