无源光纤网络技术在天然气工业中的应用.doc

无源光纤网络技术在天然气工业中的应用无源光纤网络技术在天然气工业中的应用（张义堂 许 峰 张晓蕾）关关键词键词：专网通信 无源光网络 应用摘摘 要：要：介绍了石油专用通信网采用无源光网络 2.048Mbit/s 接入分配技术的应用实践，探讨了四川天然气整状气田通信发展的方向语音通信、数据通信在石油天然气工业的勘探开发过程中是必不可少的，生产调度、钻探开发、地质调查、物流、营销、天然气采集输送等，没有通讯指挥是不可想象的，因此通信在石油天然气勘探开发中占有举足轻重的地位然而，由于四川天然气气井的不均匀分布，基本上全部集中在崇山峻岭之中，山高坡陡，人迹罕至，通信的困难程度一直制约着川渝天然气工业的发展为此，石油企业曾投入大量的人力物力进行建设、改造，如铺设电缆、架设电台、使用微波通信、采用集群技术、依靠农村公网等，但都不能满足现代石油天然气工业勘探开发的需要在通信手段上，有的由于技术落后而被淘汰；有的由于管理跟不上，进口设备维修服务不到位，缺少材料备件而淘汰；有的由于操作复杂、可靠性差前线职工根本不愿意使用，直接影响了生产；条件好的地方虽然使用了农村公网，GSM 移动通讯，但也只能解决话音通信问题，对天然气数据采集、自动控制、数据传输和石油专网的接入都未解决。

如采用卫星通信，租用转发器其运行成本又非常昂贵那么如何建设面向未来的适合天然气工业发展的通信系统？MOLENE PON 无源光网络 2.048Mbit/ｓ接入分配系统，是适合井位相对集中的气田通信要求的为此我们选择了川东北气矿铁山气田进行了大胆的尝试，取得了圆满成功PON 由光线路终端（OLT） 、光配线网（ODN）及光网络单元（ONU）三部分组成OLT 位于本地交换局或远端，为ODN 提供网络接口并与一个或多个 ODN 相连，其功能是为 ONU所需业务提供必要的传输方式；ODN 位于 ONU 和 OLT 之间，全部由无源器件构成，具有无源分配功能；ONU 位于用户侧，提供用户侧接口并与 ODN 相连，一般在大楼或者用户家中，用于实现光接入网的用户接入G3UNI SNIS/R S/R（PON） ｖＴ a（ＡＯＮ） 接入网系统管理功能ONUAFONUODNOLT业务 节点 功 能用户侧 接入链路 网络侧（ＰＯＮ网络结构图１）网络结构图中基本功能块有：光线路终端（OLT） （局端） 、光配线网（ODN） 、光网络单元（ONU） （远端）及适配设备（AF） 。

主要参考点包括光发送参考点 S、光接收参考点 R、业务节点间参考点 T 以及 AF 与 ONU 之间的参考点ａ接口包括网络管理接口G3 以及用户与网络间接口 UNI铁山气田位于四川达县范围内，距离达县市区约 50Ｋm有6 个生产井站，位置相对集中气田内部建有 10kv 高压供电线路连通各井站，全长约 11Ｋm利用该电力线路同杆建设一条四芯ADSS 全介质自承式光缆（G .652 单膜光纤）连接各井站，从而形成了一条以 T14 井为枢纽并连接各生产井站的树状光缆线路，既节省了投资，又减少了施工难度从气田 T14 井到达县租用中国电信一条 2Mbit/s 数字电路连接到气田内部通信系统上网络组织采用窄带无源光网络技术（PON）组网，在每个生产井配置 PON 端口设备和 PCM 综合业务接入设备各一套，在 OLT端（局端）配置数字交叉连接设备（DXC）一套PON 设备为各井站提供１个 2Mbit/s 的标准接口，PCM 综合业务接入设备将 2Mbit/s的标准接口变换成交换机远端用户接口（FXS）和速率为 64Kbit/s的数据端口一、网络结构采用点到多点的树型结构（如图２）：光纤接入网的拓扑结构一般有总线形、环形和星形以及树形等结构。

而树形结构又是一种总线形和星形拓扑的结合，其特点是：共享主干光纤，节省线路投资，增删节点容易，适合广播形业务故本工程结合气田井位实际情况传输网采用树形结构达州1×2Mbit/ｓ ONU1T21 井OLTT14 井 ONU2T4 井T2 井 主用光纤ONU4 备用光纤T12 井 T13 井ONU5 ONU3（传输网结构图 2）二、系统组成MOLENE PON 系统同样由光纤线路终端 OLT、光纤网络单元 ONU 设备、无源分光器、SGM 网管系统组成1.交换机侧光纤线路终端（OLT）透明传输最多 16 个2.048Mit/ｓ，符合 G .703 标准采用 19 寸子架（模块式结构） ，最大可提供 8 个 V24/V28 或 V11 接口，本工程设计 6 个可用V24/V28 接口每个 OLT 最多可接 8 个 ONU 光接点。

本工程暂时设计为 5 个 ONU 光接点2.用户侧光纤网络单元（ONU）根据不同的要求配置，最多可提供 16 个 E1，本工程采用 2 个 E1三、系统应用MOLENE PON 系统是一个开放的透明支线网传输平台，任何厂家的基于 2Mbit/s、G .703 接口的任何业务，均能在网上传输分配在城市接入网中，连接商业用户及住宅用户的业务复用设备，包括：交换机远端模块、V5 接口的接入网用户设备（ONU） 、PABX 中继、租用线复用器、LAN 网关等，用于FTTC、FTTB、FTTZ 光纤支线工程可以构成具有独立、集中网管的基站光纤传输网由于基站所需 2Mbit/s 数量较少，点多容量小，基站分散，因此，MOLENE PON 网是最佳的选择在专业通信网中，PON 完成一点对多点的光纤支线延伸根据石油系统各气田的具体情况，对于生产井相对密集的气田采用 MOLENE PON 结合多业务复用设备，可实现生产数据、语音、图像传输等多种业务，能达到高效、可靠、低成本的效果以建成的铁山气田通信系统为例，该气田有 6 口生产井，每个生产井开通 3 部生产调度，占用 3 个时隙（FXS×3） 安装 V24/V28 数据接口板 1 块，解决系统远程监控的问题，占用 1 个时隙。

根据生产需要安装 V24/V28 或 V35／Ｖ11 接口板1 块，解决数据传输或 SCDAD 自动控制问题，占用 1 个时隙这样每个生产井共占用 5 个时隙6 个生产井刚好 30 个时隙，即 1 个 E1（2.048 Mbit/s） 从铁山 T14 井至达州（50Kｍ）租用电信部门 1 个 2Mbit/ｓ数字电路，其传输带宽刚好能够满足整个气田各生产井的通信需求既节约了工程投资和生产成本，又避免了传输带宽的浪费因此 MOLENE PON 无源光纤网络技术是很好的选择专网通信主要解决生产企业生产调度，企业管理，天然气输送过程中的自动控制、通信联络问题，一般没有商务运营对于 MOLENE PON 无源光纤网络系统内部多余的传输带宽还可以解决井站职工收视广播电视节目的问题，为 CATV 有线电视信号传输提供传输通道，丰富井站职工的文化生活四、系统的主要特点1. 无源光网络为纯介质网，网络对业务透明传输，带宽不受限制，易于升级扩容，有利于未来新业务的接入，便于向宽带PON 网（ATM PON）过渡，APON 网可为用户提供多媒体传输平台或引入波分复用（WDM）技术扩展业务2. PON 网一般采用星形/树形分支结构，便于构建灵活的光传输网络，用户可共享光纤和 OLT 光收发设备，经济性好，适应性强，系统可靠性高。

3. 网络外部现场没有有源电子设备，因而基本不需要维护，设备无需特制的机箱，减少了雷电危害和电磁干扰，提高了网络的可靠性由于采用了无源的光功率分配器，使功率降低，因此适合短距离使用（一般在 20 公里内） 4. 可灵活配置接入 1 至 16 个 E1，并可增加 V24/V28 或V11 接口5. 需要时可配置光链路备份、2Mbit/ｓ电接口备份，进行综合保护6. 下行方向的传输过程是：OLT 送至 ONU 的信息通过时分复用（TDM）的方式组成复帧在光纤中传输，再通过无源光分路器以广播式送至每个 ONUONU 接收到下行信号后取出属于自己的那部分信息；上行方向的传输过程是：ONU 至 OLT 的上行信号主要采用时分多址（TDMA） 、或码分多址（CDMA） 、波分多址（WDMA）及空分多址（SDMA）等多址接入方式由于各 ONU 与 OLT 的距离不同，因此要对 ONU 进行测距以防止各 ONU 的上行信号的碰撞但本系统具有复杂准确的测距功能和先进的远端光功率控制能力7. 功能完善的网管系统能对一个或多个系统进行集中监视管理直观的图形化界面网络管理系统可完成：配置管理（设备清单、方框图、创建链路等） ；故障管理（查看告警信息、重新配置等） ；性能管理（传输质量的测量、性能描述等） ；安全管理（接入等级的管理、口令等） 。

8. 复接 2Mbit/ｓ和 V24/V28 或 V11 接口信号两种时钟源同步：外同步时钟信号和 OLT 的 2Mbit/ｓ输入信号在无外部时钟源时，使用局端 OLT 的内部振荡器时钟源五、SGM 网管系统SGM 是 MOLENE PON 无源光纤网络设备的管理系统，一般有本地工作站（SEL） 、远距工作站（SID） 、本地分站（PEL）和远距监视站（SSD）四种类型的工作站组成，能够灵活地运行和管理整个 PON 支线网平台1.SGM 管理的资源和对象：光路；局端设备（OLT）到 远端设备（ONU）互连的所有对象；局端（OLT）和远端（ONU）的设备、板卡和接口；2M 备用模块，外部同步模块；链路（2M、V11、管理通道等）SGM 通过一个图形化的用户友好人机界面，可以方便地输入网络资源配置情况和控制管理命令，它兼容 WINDOWS 人机接口习惯用法，包括：鼠标、键盘、菜单、子菜单、对话盒、图形窗口、事件窗口等2.配置管理管理方式主要有和记录配置两种配置可以使用户能够管理和修改网络资源及其分配，连续的监视网络和资源的运行情况，核对管理系统和有效设备之间的一致性，恢复有关对象的信息，并给用户提供服务。

记录配置主要用于培训，网络扩容升级方案以及紧急备用方案，用户建立记录配置能够将资源分配给光纤通路构成一个配置表，并存储在数据库3.性能管理性能管理使用户可以在使用中测试光路的传输质量，包括；误码秒（SAE） ，严重误码秒（SGE） ，降级分（MD） ，不可用时间（TI） 用户还可以进行瞬时单个测量记数，也可以按某个时段进行系列统计测量性能管理还能够使用户在故障发生前就能够提前检查出故障隐患，并进行排除4.故障管理为了预防故障发生，便于查找故障源，执行必要的保护操作，故障管理能在网络运行状态下操作，在设备工作状态下进行维护，大量减轻维护人员的劳动强度和节省维护费用，提高设备运转的可靠性故障管理对告警和事件的故障的监测可以实时显示出来，并记入日志记录网络设备根据故障检测能够进行自动切换：备用的ONU、光路、2M 链路等用户也可以人工控制、处理对光路、2M 链路 、ONU进行人工切换；对 ONU 进行重置；对 2M 链路及 V11 通路环回测试，以及对印制板卡测试，连接测试等并且可以对不同的使用人员设置不同等级的使用权限六、 总结由此，MOLENE PON 无源光纤网络传输技术是一种新型的基于无源光纤网络（PON）的 2Mbit/ｓ接入分配系统。

特别适用于中小容量的用户接入支线网据了解，无源光网络在我国。