智能电网配网传输: 工业以太网交换机还是EPON?

 

     工业以太网交换机和工业EPON作为目前两种最为重要的配网通讯解决方案，各有其特点。本文从协议、工业化程度、组网方式、可维护等方面对两种方案进行一个简单比较。

协议标准化

     交换机成熟商用多年,其协议的标准化早已完成，包括底层协议、网络冗余协议、管理协议、网络精确时钟传输协议等，不同厂商产品互通性好，可以实现混合组网。

     EPON的标准2004年才正式发布，工业EPON的标准更是近几年才逐渐完善，所以很多具体实现细节的标准化待统一,比如：动态带宽DBA算法、测距实现方法、加密算法等，就目前的状态来看，互通性还有一定的风险，需要一段时间。

 工业化程度

     工业以太网概念从2000年已经被提出，经历了十几年的快速发展，无论从芯片还是市场，整个产业链都非常成熟， EMC、高低温等工业特性完全能够满足工业需求，在配网以外的市场都已经得到了非常广泛的应用。

     EPON作为一个较新的技术，其工业化时间较短，并且主要集中在电力行业，实际运行经验不足。其光分路器为无源器件，稳定性高。但是OLT、ONU都是有源器件，工业化程度大多不如工业级以太网设备。

组网方式

   EPON可以通过分光器形成点到多点网络模式，非常适合配网的实际分布情况。各ONU采用并联方式接入，抗多点失效能力强。其可能的不足在于，所有业务处理都集中在OLT上，OLT稳定性至关重要，而OLT生效后，将全网瘫痪，底层节点之间的通信也会中断。由于光分路器插入损耗,导致网络不能太大，最长不能超过20公里。对于新增节点的扩容，通过更换光分路器即可增加方向，非常方便。

    工业以太网交换机主要采用分段冗余、相交环、相切环等方式，提高组网的可靠性，抗多点失效能力弱。其对等通信模式，单个节点失效不会对全网造成致命影响。而通过选择合适的光模块，传输距离最多可达100公里。对于扩容，需要更换相连节点的交换机以便支持多更多的光口，成本会增加。

   ​对于EPON的单纤双向优势，首先目前在布线的时候不会只布一根光纤，并且工业以太网也可通过单纤的光口来支持单纤传输。

 网络管理方式

   工业以太网交换机根据是否支持SNMP协议来区分为网管型和非网管型两种类型。非管理型交换机是从集线器发展而来的，它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器比较智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。

    相对于非管理型交换机，管理型交换机拥有更多更复杂的功能，价格也高出许多. 通常是一台非管理型交换机的3～4倍。管理型交换机提供了更多的功能，通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。一些老设备可能无法使用自动交互功能，因此手动配置功能是必不可缺的。

    绝大多数管理型交换机通常也提供一些高级功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网)，用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断最优传输路径和备用路径，当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径。

   可网管交换机可以通过三种方式来管理：通过RS-232串行口（或并行口）管理(或称带外网管）、web网管和通过SNMP网络管理软件管理（或称带内网管）。究竟采用哪一种方式呢？在交换机初始设置的时候，往往得通过带外管理；在设定好IP地址之后，就可以使用带内管理方式了。带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的，可以实现远程管理，然而安全性不强。带外管理是通过串口通信的，数据只在交换机和管理用机之间传递，因此安全性很强；然而由于串口电缆长度的限制，不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了。Sugarnms 智和网管平台在工业交换机远程监控管理方面已有很好的应用。

    Epon通常由OLT、ONU和分光器组成。一般OLT会支持SNMP协议，但ONU不支持SNMP，甚至没有IP地址。分光器完全是无源设备，不支持任何形式的管理协议。所以对于EPON网络的运维管理而言，通过SNMP网管软件能管理到OLT, 而将ONU按照设备资源的形式附加在OLT设备上，他们之间是一对多的关系，通过OAM扩展报文的方式通信。网管不与ONU直接通信，所有配置都必须通过OLT才能下发。分光器因是无源设备，只能由管理人员手工管理。对于不同厂商的Epon网络，通过对Sugarnms 智和网管平台进行二次开发，也可以很好地实现Epon网络的远程管理运维。

    总的来说，工业以太网交换机和工业EPON作为两种配网主流的通讯方式，各有特点，目前在试点阶段均有应用，后续根据不同项目的实际情况，也应该是各有优势，长期并存。

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