OTN技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用

吳 瑤

（國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司大慶供電公司，黑龍江 大慶 163458）

0 引 言

電力是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、辦公、生活的必須能源。電力的傳輸和配送是供電公司的主要工作范疇，也是能源有效分配的主要環(huán)節(jié)。隨著人類能源枯竭預(yù)期的加重，電力的科學(xué)與智能傳輸配送成為供電事業(yè)的首要課題。在信息技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)今，利用現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為電力傳輸配送進(jìn)行支撐十分可行。過去，業(yè)界先后采用了同步數(shù)字系列通信網(wǎng)、波分復(fù)用技術(shù)等技術(shù)。而隨著光網(wǎng)通信的流行，這些技術(shù)略顯落后，OTN成為電力傳輸配送的通信技術(shù)首選。因此，對OTN技術(shù)要素和應(yīng)用進(jìn)行深入分析十分必要。

1 電力通信網(wǎng)的傳統(tǒng)布局

如今，信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們工作生活的方方面面，改變了人們的工作和生活方式。因此，將其應(yīng)用于電力傳輸配送具有一定的實(shí)踐價值。我國電力配送系統(tǒng)是全球規(guī)模最大的，而電力通信骨干網(wǎng)規(guī)模也首屈一指。近年來，智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展越來越快，傳統(tǒng)電表供應(yīng)商開始開發(fā)供應(yīng)智能電表，同時涉獵智能供電領(lǐng)域，將通信技術(shù)應(yīng)用于電力供應(yīng)。智能通信技術(shù)能夠使電力供應(yīng)更加穩(wěn)定，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)供電節(jié)約的目的。

電力通信網(wǎng)的發(fā)展中，一方面受電力行業(yè)的內(nèi)在需求影響，另一方面受通信技術(shù)發(fā)展的制約，具有一定的技術(shù)特色。過去，電力線路載波技術(shù)、微波技術(shù)先后被應(yīng)用于電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)?，F(xiàn)階段，光纖通信技術(shù)在很多領(lǐng)域逐步完成了對傳統(tǒng)通信技術(shù)的替代，在電力領(lǐng)域同樣具有一定的優(yōu)勢。比如，能夠有效降低電力損耗，增強(qiáng)電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性，擴(kuò)大電力傳輸容量。因此，在現(xiàn)代人們用電規(guī)模越來越大、用電方式多樣化的背景下，它的實(shí)踐意義更加積極。本文將梳理光纖通信網(wǎng)的技術(shù)歷史，包括準(zhǔn)同步和同步數(shù)字系列時代、波分復(fù)用技術(shù)時代和全光網(wǎng)。

（1）第一代光通信網(wǎng)是準(zhǔn)同步和同步數(shù)字系列。準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）的技術(shù)要素是于各個支路信號中置入一定脈沖。全球主要存在兩種標(biāo)準(zhǔn)，分別是歐洲的E系列和美國的T系列。不同標(biāo)準(zhǔn)的不兼容、調(diào)度能力一般、結(jié)構(gòu)單一等缺點(diǎn)明顯，導(dǎo)致準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）很快被準(zhǔn)同步數(shù)字系列（SDH）所替代。后者傳輸速率更高，標(biāo)準(zhǔn)和傳輸速率統(tǒng)一，更容易相互連通，同時易于管理。

（2）波分復(fù)用系統(tǒng)是公認(rèn)的第二代光網(wǎng)技術(shù)，它對通信領(lǐng)域最大的貢獻(xiàn)是開展了IP化的通信業(yè)務(wù)，實(shí)行了寬帶化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多波長傳輸在單根光纖上的傳輸，大大擴(kuò)展了通信容量。然而，它也具有組網(wǎng)缺乏靈活性、管理能力差的不足。

（3）全光網(wǎng)通信。實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)傳輸所有環(huán)節(jié)排除對電信號的依賴，被稱為第三代光網(wǎng)?；谀壳暗募夹g(shù)，全光網(wǎng)依然處于探索階段。OTN技術(shù)則一定程度上實(shí)現(xiàn)了全光網(wǎng)的一些功能，稱為未來全光網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的一個跳板技術(shù)。

2 OTN技術(shù)及其優(yōu)勢

2.1 OTN技術(shù)

OTN承載了波分復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在光層對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組織，被譽(yù)為未來骨干傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)[1]。OTN基于G.872、G.709、G.798等諸多ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，建立了“數(shù)字傳送體系”與“光傳送體系”，一定程度上解決了過去WDM網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力弱、管理能力弱的缺陷。同時，OTN技術(shù)也將電域（數(shù)字傳送）與光域（模擬傳送）的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一起來，處理的對象是波長級業(yè)務(wù)，并把傳送網(wǎng)開發(fā)為多波長光網(wǎng)絡(luò)階段。

2.2 OTN技術(shù)的優(yōu)勢

相對于傳統(tǒng)通信技術(shù)，OTN創(chuàng)新地實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的全部兼容，能夠基于傳統(tǒng)的SONET/SDH管理功能，一方面促使現(xiàn)有通信協(xié)議透明化，另一方面能夠給WDM的網(wǎng)絡(luò)組織提供全面支持，同時支持ROADM實(shí)現(xiàn)光層連接標(biāo)準(zhǔn)[2]。事實(shí)上，OTN有效地將光、電兩種信號形式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)范疇的統(tǒng)一，將SDH、WDM兩種技術(shù)的優(yōu)勢有效整合，實(shí)現(xiàn)了光網(wǎng)通信的雙重優(yōu)勢，促使OTN技術(shù)具有如下優(yōu)勢。

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)多信號的封裝與傳送。因?yàn)閹O(shè)計(jì)上采用了ITU-TG.709標(biāo)準(zhǔn)，能夠同時對多類信號的傳送進(jìn)行有效支持，包括SDH、ATM等。當(dāng)然，在多種速度的Internet上，則支持效果不佳。10GE業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方面，則需要OTN標(biāo)準(zhǔn)體系中的ITU-TG.sup43作鋪墊。

（2）實(shí)現(xiàn)帶寬的有效復(fù)用、交叉與配置。OTN在對電層帶寬顆粒的定義上有所不同。和SDH相比，它在復(fù)用、交叉和配置方面的顆粒更多，可以有效增強(qiáng)各類業(yè)務(wù)的傳輸效率和適配能力。

（3）提供充分的開銷與管理功能。OTN能夠支持一定的開銷管理功能，這與SDH技術(shù)有一定的相似性。OTN的OCh層設(shè)計(jì)了特殊的幀，使其具備了高效的監(jiān)視性能。同時，它也具備嵌套、串聯(lián)式的監(jiān)控能力，使得客戶在開展一些業(yè)務(wù)時，能夠跨越網(wǎng)絡(luò)提供商進(jìn)行自我管理和調(diào)控。

（4）強(qiáng)化了組網(wǎng)與自我保護(hù)的性能。因?yàn)閾碛刑厥獾膸Y(jié)構(gòu)，也具有ODUk交叉以及ROADM的使用，一定程度上提升了OTN的組網(wǎng)性能。此外，OTN使用了FEC技術(shù)，延長了傳輸距離。

3 OTN技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用

OTN技術(shù)的優(yōu)勢如此明顯，也契合了電力智能化傳送的需求。因此，下面將從通信骨干網(wǎng)需求、技術(shù)測試、組網(wǎng)、規(guī)劃等方面，闡述OTN技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的具體應(yīng)用。

3.1 OTN電力通信骨干網(wǎng)需求

前文已述，我國電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，站點(diǎn)數(shù)量和相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)模巨大，在智能化傳輸、配電的要求下，對網(wǎng)絡(luò)的要求也較高，如一定的自恢復(fù)能力、靈活的配置需求、易操作性和易維護(hù)性、安全性等。

OTN具有迅速恢復(fù)的能力，可以構(gòu)建一個以光纖為主要傳輸介質(zhì)的骨干網(wǎng)絡(luò)，為電力系統(tǒng)服務(wù)。它與傳輸網(wǎng)中的任何電氣設(shè)備相連，通過相應(yīng)的調(diào)解設(shè)備控制對方，實(shí)現(xiàn)各類調(diào)解功能。具體實(shí)現(xiàn)中，不需要轉(zhuǎn)換設(shè)備，相對傳統(tǒng)組網(wǎng)方式不僅具有經(jīng)濟(jì)性，性能也會有所提升。在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的功能需求中，包括電話網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、SCADA業(yè)務(wù)等，都可以在OTN網(wǎng)絡(luò)中被充分實(shí)現(xiàn)[3]。如果各地電網(wǎng)有根據(jù)自己的供電需求單獨(dú)建立供電通信網(wǎng)絡(luò)的需求，OTN技術(shù)也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行充分支持。因?yàn)樗軌蚣茉O(shè)多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)階段能夠根據(jù)客戶的具體需求充分配置結(jié)構(gòu)。

3.2 OTN技術(shù)測試

測試是對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是否滿足功能需求與性能需求的一種檢驗(yàn)。對于電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，需要對OTN技術(shù)進(jìn)行一定測試。實(shí)踐中，重點(diǎn)測試的內(nèi)容有兩點(diǎn)，一是建設(shè)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，二是設(shè)定相關(guān)測試環(huán)節(jié)。針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的測試，主要從多業(yè)務(wù)、FEC增益等方面來考量。如果業(yè)務(wù)比較混亂，則需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。針對測試內(nèi)容的設(shè)計(jì)，則需要利用相關(guān)儀器把OUT幀傳送于OTN設(shè)備。其中，OUT幀內(nèi)含有各類開銷，經(jīng)過后者的充分驗(yàn)證后，得出其能否充分收到各類開銷的結(jié)論。同時，也需要利用后臺管理的相關(guān)操作，修訂上述各類開銷。重復(fù)上述測試，以驗(yàn)證這些開銷是否被修改。

充分測試OTN網(wǎng)絡(luò)后顯示，它在理論上能夠安全、可靠地運(yùn)營，可為電力通信網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)建設(shè)提供支持。

3.3 組網(wǎng)與規(guī)劃

在OTN技術(shù)的理念下，電力通信網(wǎng)絡(luò)也將從上而下重新布局。在核心層，需要基于電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求進(jìn)行骨干節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。如果該網(wǎng)絡(luò)為國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)統(tǒng)一部署，則這些骨干節(jié)點(diǎn)將通常設(shè)置在各省市的省會城市。這與我國通信網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)的設(shè)置一致，不僅有利于通信技術(shù)的有效支持，也有利于各類業(yè)務(wù)的最優(yōu)化開展。在站點(diǎn)設(shè)置上，500 kV以上變電站、省級供電公司、超高壓公司、直流換流站都要作為骨干節(jié)點(diǎn)被認(rèn)定，承載了地理信息服務(wù)、銷售與客戶服務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能。正是因?yàn)镺TN技術(shù)的大帶寬、高速率等優(yōu)勢，它能夠滿足電網(wǎng)的各類性能需求。組網(wǎng)中，則應(yīng)當(dāng)采用Mesh模式。為保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，需要在組網(wǎng)中做好備份，各個節(jié)點(diǎn)的路由器、辦卡、線路、電源供應(yīng)都要做好雙備份。另外，對于供電公司目前的通信資產(chǎn)，如前期置備的光纜，也需要進(jìn)行合理的重復(fù)利用，以能夠更為經(jīng)濟(jì)地開展組網(wǎng)工作。

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)信息呈現(xiàn)出爆炸式增長模式，而電力系統(tǒng)也不再具有封閉性。相反，它與其他通信業(yè)務(wù)出現(xiàn)了很多交叉。因此，利用OTN技術(shù)對電力通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新布局十分必要。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的開展，電力供應(yīng)和傳輸、電力業(yè)務(wù)的開展相關(guān)數(shù)據(jù)也會越來越多，越來越有價值。這些可以通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行有效挖掘，從而對通信網(wǎng)絡(luò)提出更高要求。相信隨著OTN技術(shù)的進(jìn)一步實(shí)施和發(fā)展，這些業(yè)務(wù)功能也將逐步得到有效支持。

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