光纖到機(jī)器，助力電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

  概述

  作為全球公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，電力不僅滿足了基本生活需求，還支撐著高級(jí)應(yīng)用和服務(wù)。隨著用電量的持續(xù)快速增長(zhǎng)，但電網(wǎng)行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程卻較為滯后，亟需向可靠、安全、高效、可擴(kuò)展和可持續(xù)的方向發(fā)展。智能電網(wǎng)，通過(guò)安全通信網(wǎng)絡(luò)中邊緣計(jì)算和云端應(yīng)用實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，有效平衡了能源供求關(guān)系。無(wú)源光局域網(wǎng)（POL）是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，可提供可靠、安全和可持續(xù)的通信網(wǎng)絡(luò)，滿足惡劣電網(wǎng)環(huán)境下的嚴(yán)苛性能要求。因此，許多電網(wǎng)公司選擇使用POL來(lái)支撐內(nèi)部和客戶寬帶通信服務(wù)，或與通信服務(wù)提供商（CSP）合作。

  挑戰(zhàn)

  傳統(tǒng)電力資源面臨瓶頸，亟需利用可再生能源，以滿足各行業(yè)、消費(fèi)者及智慧城市日益增長(zhǎng)的用電需求。而電網(wǎng)系統(tǒng)本身較為復(fù)雜，打造一套更智能、可靠、安全的新電網(wǎng)并不容易。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)關(guān)鍵目標(biāo)，但如何整合可再生能源同時(shí)降低峰值用電負(fù)荷卻頗具挑戰(zhàn)性。

  電網(wǎng)公司正致力于打造智慧電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電流控制和檢測(cè)，以及對(duì)故障、安全問題、用戶需求和多種能源集成等的響應(yīng)。智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠在惡劣的環(huán)境中運(yùn)行，并連接監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）和智能電表等多種數(shù)據(jù)源和傳感器。

  因此，電網(wǎng)公司需要改造其端到端通信網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)的基本架構(gòu)如圖1所示。

  圖1：智能電網(wǎng)基本架構(gòu)

  電網(wǎng)智能化轉(zhuǎn)型通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)公司發(fā)展，提升運(yùn)營(yíng)能力和性能，同時(shí)增強(qiáng)電網(wǎng)可持續(xù)性，詳見圖2。

  圖2：電網(wǎng)智能化轉(zhuǎn)型的好處

  解決方案：使用POL將光纖連接到機(jī)器

  POL是一種局域網(wǎng)（LAN）類型，它利用廣泛部署、可靠、安全的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)，將基于光纖的PON設(shè)備安裝在工業(yè)或園區(qū)場(chǎng)景中，支持光纖到機(jī)器接入。POL使用單模光纖進(jìn)行無(wú)源布線，光網(wǎng)絡(luò)基于無(wú)源（免供電）分光器，避免了電磁干擾，這對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)非常重要。

  如圖3所示，POL由一臺(tái)光線路終端（OLT）和多臺(tái)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）組成。OLT部署在電網(wǎng)的通信機(jī)房中，而ONU則可部署在電網(wǎng)發(fā)電、輸電和配電的各個(gè)位置，也能安裝在智能電表網(wǎng)關(guān)中，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)和功能。

  POL為電網(wǎng)公司帶來(lái)諸多優(yōu)勢(shì)：

  高可靠、高冗余、高安全、易管理。POL采用電信級(jí)PON設(shè)備，可靠性高達(dá)“五個(gè)9”。如有需要，底層光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）可提供冗余設(shè)計(jì)，例如，安裝兩臺(tái)OLT并部署雙鏈路。如果其中一臺(tái)OLT或一條鏈路故障，業(yè)務(wù)流量會(huì)自動(dòng)切換到另一OLT或鏈路。此外，光纖不受電磁干擾、射頻和電磁脈沖的影響。PON網(wǎng)絡(luò)難以篡改，安全性較高，可以滿足安全部門的安全需求。POL解決方案包括端到端設(shè)備和業(yè)務(wù)開通管理工具。

  大帶寬、易升級(jí)、操作簡(jiǎn)單。帶寬高是光纖化POL的一大優(yōu)勢(shì)。基于PON網(wǎng)絡(luò)，POL支持更高帶寬，可輕松升級(jí)至10G及以上。部署POL后，IT部門還可以根據(jù)具體帶寬要求決定升級(jí)哪些光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)。PON設(shè)備無(wú)需調(diào)測(cè)，簡(jiǎn)化了POL網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。此外，在遵守安全協(xié)議的前提下，添加ONU設(shè)備也較為容易。

  節(jié)省電力、空間等資本支出和運(yùn)營(yíng)支出。與傳統(tǒng)LAN相比，光LAN（POL）減少了布線、機(jī)架和交換機(jī)，大幅降低資本和運(yùn)營(yíng)支出。PON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)的接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整網(wǎng)光纖共享，從而降低資本成本。POL的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)還可節(jié)省能源，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。此外，POL網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可輕松達(dá)到20甚至40公里，這對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。

  支持寬帶業(yè)務(wù)光纖化擴(kuò)展。部署POL后，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠直接向其客戶或通過(guò)與通信服務(wù)提供商（CSP）的合作提供光纖寬帶服務(wù)。電網(wǎng)擁有路權(quán)，可支持光纖布線。此外，電網(wǎng)幾乎覆蓋了城市、郊區(qū)和鄉(xiāng)村的每個(gè)角落，每個(gè)家庭、企業(yè)或政府辦公室都能連接到寬帶基礎(chǔ)設(shè)施。

  圖3：展示了POL網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及PON設(shè)備在整張電網(wǎng)中的位置。

  圖3：電網(wǎng)場(chǎng)景，使用PON設(shè)備(OLT和ONU)的POL

  案例分析

  CEMIG是巴西最大的發(fā)電和輸配電公司之一，為700多座城市的800萬(wàn)客戶提供服務(wù)。CEMIG選擇部署POL，在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高度可靠的寬帶通信。POL除了上一節(jié)提到的優(yōu)勢(shì)外，還可幫助CEMIG對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)省資源并減少了中斷時(shí)間。此外，PON網(wǎng)絡(luò)大帶寬支持高分辨率成像，可提供清晰的資產(chǎn)分析視頻。

  CEMIG發(fā)電和輸電經(jīng)理William Dorneles Rocha表示：

  “能源已經(jīng)成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的一個(gè)重要因素。我們正在利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型提高客戶滿意度和服務(wù)質(zhì)量，而目前最先進(jìn)的光通信網(wǎng)絡(luò)是打造穩(wěn)定、高可靠能源系統(tǒng)的有力支撐”。

  Energie AG Oberosterreichis（Energie AG）是奧地利一家綜合性公用事業(yè)公司。該公司選擇部署POL來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)接入。此外，得益于POL，Energie AG還實(shí)現(xiàn)了能源、水和廢物的數(shù)字化管理。

  建議

  全球許多電網(wǎng)正在采用POL，實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到輸配電和智能電表的安全、高可靠寬帶通信。基于廣泛部署的PON技術(shù)和解決方案，POL網(wǎng)絡(luò)可以與電網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和分析、云端應(yīng)用和邊緣計(jì)算。

  POL推動(dòng)了電網(wǎng)的現(xiàn)代化，減少中斷時(shí)間，優(yōu)化資產(chǎn)管理，從而實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。POL不僅為電力公司內(nèi)部提供了強(qiáng)大可靠的光纖化寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，還幫助電力公司直接向其客戶（或通過(guò)與CSP的合作）提供三網(wǎng)合一通信服務(wù)。

  因此，建議電網(wǎng)公司仔細(xì)研究POL（光纖到機(jī)器）及其推動(dòng)電網(wǎng)轉(zhuǎn)型的能力。

  本文作者：Omdia寬帶接入首席分析師Julie Kunstler