泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究

李道圣 盧斌 李連玉

摘要：通過對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、業(yè)務(wù)種類以及業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析和研究，論證了四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)的必要性，針對(duì)四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)方案進(jìn)行分析和比較，確定四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)的優(yōu)化方案，同時(shí)為提高業(yè)務(wù)承載的安全性，對(duì)OTN業(yè)務(wù)承載方式進(jìn)行了分析和研究。為電力通信OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力通信;OTN技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0153-02

0 引言

對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和承載方式進(jìn)行分析和研究，確定OTN是泛在物聯(lián)網(wǎng)背景下大顆粒業(yè)務(wù)承載的最佳技術(shù)手段[1]。通過對(duì)四級(jí)OTN網(wǎng)絡(luò)兩種方式進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析，確定四級(jí)OTN網(wǎng)路建設(shè)方案，同時(shí)針對(duì)單平面、單設(shè)備OTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)給出安全承載方式。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及承載分析

1.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)分析

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)通信系統(tǒng)的承載需求主要分為單站接入、運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)和集中式數(shù)據(jù)中心等多種[2]。（1）單站接入業(yè)務(wù)。單站接入業(yè)務(wù)主要是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，構(gòu)建合作共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，助推能源生產(chǎn)清潔化發(fā)展，能源消費(fèi)再電氣化。未來泛在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要的數(shù)據(jù)通道主要有：泛在物聯(lián)與物聯(lián)管理中心的數(shù)據(jù)交互、合作伙伴與對(duì)外業(yè)務(wù)平臺(tái)的共享服務(wù)、合作伙伴與企業(yè)平臺(tái)和物聯(lián)管理中心的數(shù)據(jù)接入和匯聚和內(nèi)外業(yè)務(wù)與企業(yè)中臺(tái)之間的數(shù)據(jù)匯聚和數(shù)據(jù)服務(wù)。（2）運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)。通過在地市公司、運(yùn)維班和變電站進(jìn)行變電運(yùn)維輔助設(shè)備全面監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)變電站輔助設(shè)備的監(jiān)控和視頻監(jiān)控。在變電站內(nèi)建設(shè)輔助設(shè)備站端監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控站端系統(tǒng)，在各個(gè)地市供電公司部署輔助設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)主站和變電信息綜合處理系統(tǒng)，在運(yùn)維班部署輔助設(shè)備監(jiān)控工作站和視頻監(jiān)控工作站。（3）集中式數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)就近應(yīng)用，挖掘潛在數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)“全息感知、泛在連接”的目標(biāo)，電力公司擬在各個(gè)地市供電公司建設(shè)區(qū)域集中式數(shù)據(jù)中心，有效支撐各地市供電公司能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范項(xiàng)目。

隨著各類高新技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)提速，電力通信數(shù)據(jù)正呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長，集中式數(shù)據(jù)中心模式難以滿足數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)移和由此產(chǎn)生的流量。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)對(duì)全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心的連接能力、計(jì)算能力和響應(yīng)能力等提出了更高要求，面對(duì)日益增加的數(shù)據(jù)，需要盡早開展邊緣計(jì)算架構(gòu)研究及建設(shè)，形成與“國網(wǎng)云”平臺(tái)結(jié)合的邊云融合、邊緣協(xié)作數(shù)據(jù)計(jì)算中心架構(gòu)模式，提升整體數(shù)據(jù)處理能力。結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)整體工作方案，2019年4月，經(jīng)與相關(guān)業(yè)務(wù)部門調(diào)研核實(shí)，通信專業(yè)在支撐堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求主要有50類業(yè)務(wù)，其中傳統(tǒng)業(yè)務(wù)35類、新增業(yè)務(wù)15類。通信業(yè)務(wù)主要分為四種：

（1）控制類業(yè)務(wù)：配電自動(dòng)化、負(fù)荷控制等，部分業(yè)務(wù)時(shí)延精度由秒級(jí)提高到毫秒級(jí)，對(duì)時(shí)延和可靠性要求更高;（2）采集類業(yè)務(wù)：用電信息采集、狀態(tài)監(jiān)測等，呈現(xiàn)采集頻次高、終端數(shù)量多、部署范圍廣和雙向互動(dòng)化的趨勢;（3）視頻類業(yè)務(wù)：變電站監(jiān)控、智能巡檢等，趨于高清化，業(yè)務(wù)顆粒度大幅增加、帶寬需求高速增長;（4）辦公類業(yè)務(wù)：OA、ERP等信息化應(yīng)用，呈現(xiàn)多維化、移動(dòng)化趨勢，業(yè)務(wù)帶寬需求顯著增長。

1.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)承載分析

隨著國網(wǎng)公司發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，國家電網(wǎng)公司“兩會(huì)”做出全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略部署，“堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”體系正在如火如荼的建設(shè)，通信需求將急劇增長，帶寬余量消耗很快，至2024年末，全面實(shí)現(xiàn)帶寬萬兆到縣、千兆到站所（變電站、供電所），現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)帶寬將成為電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，OTN技術(shù)作為電力地市通信網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)十分必要。

電力系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)務(wù)類型已逐步向IP化發(fā)展，除保護(hù)、安穩(wěn)等少數(shù)業(yè)務(wù)仍然采用TDM方式承載外，信息內(nèi)外網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、行政電話、調(diào)度電話、視頻系統(tǒng)等業(yè)務(wù)均將以IP方式承載。IP方式承載的業(yè)務(wù)往往需要較高帶寬，業(yè)務(wù)的顆粒度較大，相對(duì)于SDH的VC-12/VC-4的處理顆粒，OTN復(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，高帶寬業(yè)務(wù)的傳送效率得到顯著提升。

建設(shè)大容量、高可靠的光傳輸網(wǎng)，將大大增加通信網(wǎng)絡(luò)容量，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性和可靠性，為各類業(yè)務(wù)的承載提供堅(jiān)強(qiáng)的保障。對(duì)于促進(jìn)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)和信息化的發(fā)展，滿足發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度的各個(gè)環(huán)節(jié)以及公司建設(shè)、運(yùn)行、生產(chǎn)、營銷、管理等領(lǐng)域的通信需要將奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)研究

四級(jí)OTN網(wǎng)絡(luò)可采用兩種方式進(jìn)行建設(shè)：三級(jí)網(wǎng)OTN平面延伸和新建獨(dú)立四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)，兩種建設(shè)方案分析和對(duì)比如下[3]。

2.1 三級(jí)網(wǎng)OTN平面延伸方案

利用現(xiàn)有三級(jí)網(wǎng)設(shè)備資源，將三級(jí)網(wǎng)覆蓋的500kV變電站和地調(diào)節(jié)點(diǎn)納入四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)中，形成三、四級(jí)網(wǎng)統(tǒng)一平臺(tái)的OTN網(wǎng)絡(luò)。對(duì)相應(yīng)的500kV變電站擴(kuò)容擴(kuò)容電子框和光子框，地調(diào)原有OTN設(shè)備新增OTN電子框和光子框，與本期新增的OTN設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，具體網(wǎng)絡(luò)示意圖1所示。

方案優(yōu)點(diǎn)分析：（1）充分利用三級(jí)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，有利于提高網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)能效;（2）統(tǒng)一網(wǎng)管，省市之間和各地市之間的大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度靈活，方便管理;（3）三級(jí)網(wǎng)與四級(jí)網(wǎng)為統(tǒng)一品牌，方便后期運(yùn)行和維護(hù)。

方案缺點(diǎn)分析：新增設(shè)備受現(xiàn)有廠家設(shè)備品牌和設(shè)備配置限制。

2.2 新建獨(dú)立四級(jí)網(wǎng)OTN平面方案

利用地市公司現(xiàn)有通信資源進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)，形成一張獨(dú)立的四級(jí)網(wǎng)OTN平面，具體網(wǎng)絡(luò)示意圖2所示。

方案優(yōu)點(diǎn)分析：（1）不受現(xiàn)有設(shè)備品牌限制，設(shè)備選擇靈活度高;（2）不受現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)設(shè)備配置限制。

方案缺點(diǎn)分析：（1）需要獨(dú)立的網(wǎng)管系統(tǒng)，省公司需要建設(shè)多個(gè)廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)，管理復(fù)雜;（2）至省公司的業(yè)務(wù)需要通過三級(jí)網(wǎng)和四級(jí)網(wǎng)OTN設(shè)備業(yè)務(wù)OTU進(jìn)行轉(zhuǎn)接，業(yè)務(wù)調(diào)度不靈活。

2.3 四級(jí)網(wǎng)OTN平面業(yè)務(wù)承載安全分析

四級(jí)網(wǎng)OTN平面主要承載的業(yè)務(wù)為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等大顆粒業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)流向?yàn)榈卣{(diào)、備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點(diǎn)。為了保證數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載安全，四級(jí)網(wǎng)OTN平面建設(shè)可以分為單平面雙設(shè)備和單平面單設(shè)備兩種[4]。

（1）單平面雙設(shè)備OTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載安全分析。在地調(diào)、第二匯聚節(jié)點(diǎn)/備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點(diǎn)各新增2臺(tái)OTN設(shè)備，組建單平面雙設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。各個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備分別上聯(lián)至本站點(diǎn)的2臺(tái)OTN設(shè)備上，在地調(diào)分別由兩臺(tái)OTN設(shè)備傳送至地調(diào)的2臺(tái)核心路由器上，在單臺(tái)OTN設(shè)備故障以及檢修時(shí)確保數(shù)據(jù)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全。（2）單平面單設(shè)備OTN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載安全分析。在地調(diào)、第二匯聚節(jié)點(diǎn)/備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點(diǎn)各新增1臺(tái)OTN設(shè)備，組建單平面單設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。各個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備上聯(lián)至地調(diào)的大顆粒業(yè)務(wù)一條通過本站點(diǎn)的OTN設(shè)備上聯(lián)，另一條通過光纜上聯(lián)至其他相鄰站點(diǎn)的OTN設(shè)備進(jìn)行上聯(lián)。

在地調(diào)分別通過本期新增的OTN設(shè)備和現(xiàn)有三級(jí)網(wǎng)OTN設(shè)備傳送至地調(diào)的2臺(tái)核心路由器上。單平面單設(shè)備方式業(yè)務(wù)承載示意圖3所示。

3 結(jié)語

通過對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下，四級(jí)OTN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)模式和業(yè)務(wù)承載安全性進(jìn)行深入分析和研究，為OTN技術(shù)在電力系統(tǒng)同的應(yīng)用提供指導(dǎo)性建議。

參考文獻(xiàn)

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