試析OTN技術(shù)及其在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

廣東電通工程技術(shù)有限公司 盧逸淳

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，信息技術(shù)越來越成熟，信息技術(shù)的應(yīng)用范圍也早已不局限于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中，多個(gè)領(lǐng)域都因?yàn)樾畔⒓夹g(shù)的應(yīng)用而獲得生產(chǎn)力的提升。對(duì)電力通信系統(tǒng)來說，傳統(tǒng)電力傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)處理需求。傳統(tǒng)電層、光層相結(jié)合的內(nèi)網(wǎng)技術(shù)也逐漸被新型OTN信息傳送網(wǎng)技術(shù)所替代，OTN信息傳送網(wǎng)技術(shù)能有效改善傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中信息傳輸?shù)难舆t和內(nèi)存空間不足的問題，利用該技術(shù)進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)傳輸和交換，更加滿足新社會(huì)需求下電力通信系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

從當(dāng)前科技水平來說，SDH技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但該技術(shù)更注重處理或調(diào)度業(yè)務(wù)電層方方面的信號(hào)，雖然應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)信號(hào)的管理、保護(hù)和調(diào)度靈活性較高，但在傳送層和較差調(diào)度方面還存在一定缺陷，且擴(kuò)展能力表現(xiàn)較差。出現(xiàn)此種缺陷的主要原因是由于SDH技術(shù)基于VC-12/VC4的交叉調(diào)度顆粒偏小，傳輸通道為單通道，此種傳輸方式會(huì)限制較差調(diào)度顆粒的大小，且調(diào)度顆粒難以進(jìn)行大通量同時(shí)傳輸，難以滿足不斷增長(zhǎng)的調(diào)度業(yè)務(wù)容量。

WDM網(wǎng)絡(luò)是將若干不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)通過光纖進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，該種技術(shù)的出現(xiàn)顯著提高了帶寬利用率，但點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆绞讲焕趯?duì)業(yè)務(wù)信號(hào)進(jìn)行組網(wǎng)和調(diào)度。為解決以上兩種技術(shù)在應(yīng)用中存在的不足，國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)號(hào)部門在1998年時(shí)正式提出OTN光傳送網(wǎng)的概念。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，電信行業(yè)進(jìn)入全業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出前所未有的多樣化特性，OTN光傳送網(wǎng)因具有SDH和WDM技術(shù)的雙重優(yōu)勢(shì)，受到電力通信行業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，在多方的關(guān)注和持續(xù)研發(fā)過程中，該技術(shù)目前已發(fā)展的較為成熟，且在實(shí)踐過程中也能獲得良好的應(yīng)用效果，目前已成為下一代骨干傳送網(wǎng)。

1 OTN光傳送網(wǎng)概述

1.1 OTN光傳送網(wǎng)的概念

OTN光傳送網(wǎng)作為一種新型網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)，主要功能包括進(jìn)行信號(hào)的傳送、復(fù)用、路由選擇和監(jiān)控等，并能充分保障業(yè)務(wù)信號(hào)在各項(xiàng)活動(dòng)中性能指標(biāo)的穩(wěn)定性。OTN光傳送網(wǎng)是結(jié)合了電網(wǎng)絡(luò)和全光網(wǎng)的一種全新技術(shù)，在WDM光網(wǎng)絡(luò)中植入SDH的OAM&P概念和功能，使現(xiàn)有WDH系統(tǒng)在的維護(hù)管理和性能監(jiān)控等方面獲得進(jìn)一步加強(qiáng)，進(jìn)而使電力通信系統(tǒng)的綜合性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。OTN技術(shù)能支撐多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行大顆粒傳輸，還能從技術(shù)層面輔助信息傳輸，使多層網(wǎng)絡(luò)能通過多樣性的連接方式對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控，有效促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 OTN光傳送網(wǎng)的應(yīng)用特點(diǎn)

安全性。OTN光傳送網(wǎng)作為一種新型網(wǎng)絡(luò)信息傳遞技術(shù)，比較傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)的片面性，能在應(yīng)用過程中監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出強(qiáng)大的監(jiān)控能力。利用OTN光傳送網(wǎng)的這一特性，能密切監(jiān)控被監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)通信受阻即可快速鎖定故障發(fā)生點(diǎn)，有利于快速消除網(wǎng)絡(luò)故障，保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能更加安全的傳遞信號(hào)；高效性。與傳統(tǒng)信號(hào)傳輸方式相比OTN光傳送網(wǎng)表現(xiàn)出的信號(hào)傳輸效率更高。在電力系統(tǒng)中進(jìn)行業(yè)務(wù)信號(hào)的高速傳輸，有利于提高重點(diǎn)部門操作和工作效率，為自動(dòng)切換光網(wǎng)絡(luò)提供運(yùn)行支持，輔助平面控制，增加光層和電層保護(hù)[1]；技術(shù)性。由于OTN光傳送網(wǎng)是一種折中了SDH網(wǎng)絡(luò)和WDM網(wǎng)絡(luò)的新型網(wǎng)絡(luò)信息傳遞技術(shù)，在技術(shù)性能上充分發(fā)揮了SDH和WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從技術(shù)層面上使信號(hào)的傳輸質(zhì)量和傳輸效率得到增強(qiáng)。

2 OTN網(wǎng)絡(luò)配置優(yōu)化原則

2.1 總體優(yōu)化原則

OTN傳輸技術(shù)作為一種大容量、長(zhǎng)距離光傳送網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞提供了新的支撐技術(shù)，但該技術(shù)在應(yīng)用過程中也必須秉承一定原則，才能最大程度發(fā)揮OTN傳輸技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。總體優(yōu)化原則是指在確定傳輸站地址時(shí)，需要綜合性的考慮生產(chǎn)、行政數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的使用需求，保障傳輸站的建設(shè)能實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)全面覆蓋目標(biāo)，還需要結(jié)合不同站點(diǎn)的光纜路由豐富程度及站點(diǎn)供電穩(wěn)定性因素，對(duì)站點(diǎn)出局光纜路由的安全等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，使最終完成建設(shè)的傳輸站能對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化。

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、站型及業(yè)務(wù)端口優(yōu)化配置原則

當(dāng)前OTN技術(shù)在應(yīng)用過程中多配合光放大戰(zhàn)和電交叉站兩種類型傳輸站，在實(shí)際選擇站型時(shí)，需要全面考慮網(wǎng)絡(luò)功能優(yōu)化因素、目前及未來業(yè)務(wù)發(fā)展因素和經(jīng)濟(jì)性因素[2]。根據(jù)目前電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)需求對(duì)OTN網(wǎng)絡(luò)傳輸站進(jìn)行建設(shè)，站點(diǎn)中應(yīng)用的光纜、站端設(shè)備、交叉矩陣等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不可低于40×10Gb/c，才能在滿足當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的同時(shí)，為電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展及系統(tǒng)升級(jí)預(yù)留擴(kuò)容量，使其能在后續(xù)業(yè)務(wù)數(shù)量上漲時(shí)進(jìn)行配置更新。

2.3 光放大器系統(tǒng)配置原則

光放大器能放大光纖網(wǎng)絡(luò)中傳遞的光信號(hào)，以減少光信號(hào)在傳輸過程中的減弱現(xiàn)象。當(dāng)前電力通信光纜架設(shè)長(zhǎng)度較大，整個(gè)電力通信系統(tǒng)中應(yīng)用的光放大器數(shù)量較多，設(shè)計(jì)人員在配置光放大器設(shè)備時(shí)，應(yīng)綜合電力通信光纜的實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度、光信號(hào)衰耗程度、光纜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等多種因素計(jì)算設(shè)備應(yīng)用數(shù)量，才能在保障電力通信信號(hào)高校傳輸?shù)耐瑫r(shí)，減少電力通信系統(tǒng)的整體建設(shè)成本。

3 ONT與SDH、WDM技術(shù)比較

3.1 OTN與SDH技術(shù)的區(qū)別

結(jié)構(gòu)不同，SDH技術(shù)是面向接入層和匯聚層，而OTN主要面向傳送層，結(jié)構(gòu)比SDH技術(shù)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；監(jiān)視連接方式不同，OTN最大能進(jìn)行6級(jí)串聯(lián)監(jiān)視且監(jiān)視連接方式種較多，可通過級(jí)聯(lián)式、重疊式和嵌套式多種方式連接，但SDH只能通過單級(jí)連接；OTN的前向糾錯(cuò)能力更強(qiáng)；OTN是基于大顆粒帶寬進(jìn)行組網(wǎng)、調(diào)度和傳送，即GE、2.5G、10G、40G的顆粒，而SDH是基于VC-12、VC-4的調(diào)度顆粒進(jìn)行組網(wǎng)、調(diào)度和傳送，相比之下OTN對(duì)業(yè)務(wù)顆粒的傳輸能力顯著增強(qiáng)，能有效提高業(yè)務(wù)信號(hào)的傳送效率[3]；OTN幀結(jié)構(gòu)能透明傳輸和映射多種類型的客戶信號(hào)，如以太網(wǎng)、ATM、SDH等，但SDH只能對(duì)單一的SDH客戶信號(hào)進(jìn)行傳輸。

3.2 OTN和WDM技術(shù)比較

WDM技術(shù)主要面向傳送層，OTN技術(shù)也更多側(cè)重傳送層功能，可將OTN看作是對(duì)WDM量身定制的技術(shù)；WDM技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)信號(hào)的處理主要在光層完成，業(yè)務(wù)信號(hào)從多波長(zhǎng)通道進(jìn)行傳輸，使得WDM技術(shù)自帶大容量傳輸優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)是WDM網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)信號(hào)是通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式傳輸，難以進(jìn)行有效的管理，難以實(shí)時(shí)監(jiān)控通過通道的中間網(wǎng)絡(luò)；OTN由于監(jiān)視連接方式多樣性較強(qiáng)，能用于通道監(jiān)控、多級(jí)級(jí)聯(lián)監(jiān)控等，方便多個(gè)設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理[4]。

4 OTN技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

4.1 OTN技術(shù)應(yīng)用于電力通信網(wǎng)絡(luò)的必要性分析

隨著電力系統(tǒng)的不斷革新與優(yōu)化，電力通信已成為目前電力系統(tǒng)運(yùn)行中不可或缺的重要功能，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)中都充分應(yīng)用電力通信功能，能有效提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性[3]。在科技不斷進(jìn)步的背景環(huán)境下，我國(guó)電力系統(tǒng)正在逐步進(jìn)行改革和升級(jí)，但當(dāng)前全國(guó)各電力通信省級(jí)干線傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要形式還是SDH技術(shù)體制，傳輸速率基本為2.5Gb/s和10Gb/s兩種類型。

SDH技術(shù)體制在電力系統(tǒng)中主要對(duì)各類窄帶業(yè)務(wù)和功能性業(yè)務(wù)進(jìn)行負(fù)責(zé)，如調(diào)度實(shí)施控制信息、繼電保護(hù)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等，是電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化辦公、安全生產(chǎn)的重要保障。但隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，國(guó)內(nèi)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)交流活動(dòng)的頻率不斷增加，社會(huì)中對(duì)電力資源的需求量也不斷增大，推動(dòng)電網(wǎng)向智能化方向轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為電網(wǎng)系統(tǒng)未來的重要發(fā)展方向，而SDH技術(shù)體制已難以支撐電網(wǎng)系統(tǒng)的擴(kuò)容需求，也難以滿足多樣性更強(qiáng)的業(yè)務(wù)需求。因此，在電力系統(tǒng)通信中應(yīng)用OTN技術(shù)擴(kuò)大干線傳輸網(wǎng)的傳輸容量十分必要。

4.2 OTN電力通信骨干網(wǎng)絡(luò)作用

為推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)的改革、獲得更好的發(fā)展，電力企業(yè)越來越重視對(duì)電力信息的采集和分析，通過分析電力系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，能幫助電力企業(yè)更好地了解目前電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的漏洞和不足，進(jìn)而做出針對(duì)性整改。因此，電力企業(yè)需在充分了解電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行組織、控制和管理，才能定期對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)中產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和整理。組織、控制和管理電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，一方面能更好的采集電力數(shù)據(jù)，方便電力企業(yè)在后續(xù)工作中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次利用，另一方面也能使電力企業(yè)實(shí)時(shí)了解整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)了解系統(tǒng)中發(fā)生故障的設(shè)備或線路等，方便其組織人員對(duì)其進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)。

實(shí)現(xiàn)以上所有功能的基礎(chǔ)就是及時(shí)地獲取電網(wǎng)信息，只有打通電網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，讓電網(wǎng)系統(tǒng)管理人員能及時(shí)獲取到關(guān)鍵信息，才能根據(jù)信息做出正確的工作決策，才能對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)管理，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)督和控制。而OTN技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用就是使信息的傳輸過程更加具有時(shí)效性和便捷性特點(diǎn)，電力系統(tǒng)覆蓋范圍廣，關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)量多，每日產(chǎn)生的電力信息體量非常大，通過應(yīng)用OTN技術(shù)能進(jìn)行更大容量的信息傳輸，方便電力企業(yè)的控制中心及時(shí)采集電力系統(tǒng)運(yùn)行中的各類信息和數(shù)據(jù)。

4.3 組網(wǎng)規(guī)劃工作

由于OTN技術(shù)本身在光學(xué)層進(jìn)行傳輸，電力信息在先進(jìn)光線設(shè)備中進(jìn)行傳輸，能有效傳輸過程中抗干擾能力，保障信息數(shù)據(jù)的完整性[5]。同時(shí)，OTN技術(shù)顯著改善了目前信號(hào)在寬帶傳輸中存在的缺陷和不足，使電力通信系統(tǒng)更加完善、依靠OTN的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和功能優(yōu)勢(shì)，能進(jìn)一步優(yōu)化電力系統(tǒng)通信中原有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案和策略，對(duì)促進(jìn)電力通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有非常重要的意義。

目前用于OTN組網(wǎng)的方式主要有環(huán)形結(jié)構(gòu)、線性結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)三種，三種組網(wǎng)方式在不同應(yīng)用場(chǎng)景下各有利弊，但相比之下，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的安全性比另外兩種組網(wǎng)方式更高，具有更加靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度能力，因此，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)方式對(duì)技術(shù)的要求也更高于另外兩種方式。在進(jìn)行省級(jí)干線的建設(shè)時(shí)，可在建設(shè)初期應(yīng)用環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，在建設(shè)過程中，站點(diǎn)數(shù)量不斷提升，OTN網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)從環(huán)境結(jié)構(gòu)向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過渡的目標(biāo)，使網(wǎng)絡(luò)的安全性更高[6]。

4.4 OTN的測(cè)試應(yīng)用實(shí)踐

OTN的測(cè)試應(yīng)用實(shí)踐是為了給電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組成提供合理的測(cè)試措施，并能在測(cè)試過程中有針對(duì)性地選擇測(cè)試內(nèi)容[7]。通常OTN技術(shù)在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的測(cè)試方式有兩種：一是將網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備作為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)測(cè)試儀器，將G.709中的出庫(kù)幀數(shù)利用網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備傳輸?shù)絆TN設(shè)備中，過程中的PUT幀數(shù)覆蓋相應(yīng)的PM、SM和TCM開段開銷。通過調(diào)整輸出設(shè)備中不同網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)，對(duì)改進(jìn)測(cè)試方法后設(shè)備的綜合性能進(jìn)行測(cè)試，判斷設(shè)備是否能夠?qū)y(cè)試儀發(fā)出的開銷信息進(jìn)行有效接收：二是利用OUT設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)對(duì)其覆蓋的SM、PM和TCM環(huán)節(jié)開銷進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試儀器能對(duì)開銷過程中的正常鏈路開銷進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行測(cè)試。

綜上，電力系統(tǒng)管理信息化水平越來越高，但是在電力通信系統(tǒng)的發(fā)展中也暴露出一定問題，如當(dāng)前廣泛使用的SDH技術(shù)難以有效采集和處理電力系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)等。通過在電力系統(tǒng)通信中應(yīng)用OTN技術(shù)，能有效采集電力系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行整理和儲(chǔ)存，便于電力企業(yè)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果作出正確的生產(chǎn)決策。