OTN技術在電力通信傳輸網中的應用分析

趙 燦

(國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051)

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OTN技術在電力通信傳輸網中的應用分析

趙 燦

(國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051)

介紹電力通信傳輸網的現(xiàn)狀及需求，將OTN技術與SDH技術、WDM技術進行對比分析，說明OTN技術在解決電力通信傳輸網帶寬瓶頸問題方面的優(yōu)勢，以河北省南部電網為例，從組網策略、設備選型、系統(tǒng)容量等方面分析OTN技術的應用情況及效果。

電力通信網；OTN技術；大顆粒業(yè)務處理

隨著智能電網的不斷發(fā)展，調度自動化系統(tǒng)、變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、高清視頻會議系統(tǒng)等得到更加廣泛的應用。數據和多媒體業(yè)務需求迅速增長，對電力通信傳輸網的傳輸帶寬和可靠性都提出了更高的要求。目前，電力通信傳輸網主要應用SDH 技術和WDM技術2種傳輸技術。OTN(Optical Transport Network)技術在充分繼承SDH、WDM傳統(tǒng)技術優(yōu)勢的同時，改善其不足之處，因此被認為是下一代傳送網技術的首選?，F(xiàn)階段，OTN技術正逐步被引入應用于電力通信傳輸網。

1 電力通信傳輸網現(xiàn)狀及需求

電力通信網是一種專業(yè)性要求極強的通信網，是電網的重要組成部分。電力系統(tǒng)通信傳輸網主要承載一些實時業(yè)務(如話音、繼電保護、調度自動化業(yè)務等)和綜合數據網的一些非實時數據業(yè)務(如信息化業(yè)務、電量采集業(yè)務、行政高清會議電視業(yè)務、視頻監(jiān)控業(yè)務等)，為電網的電力生產、經營和電網運行提供了必要的保證和支撐。隨著電網的高速發(fā)展、智能化建設和集約化管理，當前的電力通信傳輸網已經不能滿足業(yè)務的迅猛增長需求[1]。

隨著“智能電網”和“三集五大”體系建設的深入推進，調度數據網、綜合數據網、高清視頻這些應用系統(tǒng)所需的帶寬已是過去幾十倍，1 Gb/s級別以上的大顆粒業(yè)務大量涌現(xiàn)。隨著互聯(lián)網技術、通信網絡技術的不斷發(fā)展，通信技術給人們的生產、生活帶來了很大的便利。電力系統(tǒng)通信為了適應這種發(fā)展，越來越多的非生產控制類業(yè)務逐步增加，企業(yè)資源管理ERP、容災中心、營銷稽查管理、信息統(tǒng)一出口、3G 視頻等新數據業(yè)務不斷涌現(xiàn)，同時除線路繼電保護等少數業(yè)務仍為TDM方式外，調度自動化、電話等傳統(tǒng)業(yè)務迅速向分組化、網絡化轉變，數據業(yè)務已占通信網絡容量的90%以上。數據業(yè)務的突發(fā)性強，帶寬占用量大，傳輸帶寬需求越來越大。

現(xiàn)有的光纖傳輸網以SDH體系架構為主，系統(tǒng)速率以2.5 Gb/s為主，局部達到10 Gb/s，傳輸容量有限，承載能力較低?，F(xiàn)有通信傳輸網已無法滿足動輒GE、10GE的信息傳送需求，傳輸網出現(xiàn)了較大的資源缺口，通信網絡帶寬瓶頸問題突出，因此在現(xiàn)階段急需建設能夠滿足大帶寬顆粒傳送的傳輸網絡，解決電力通信傳輸網帶寬瓶頸問題。

2 OTN的技術優(yōu)勢

OTN即光傳送網，是以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網，也是下一代的骨干傳送網[2]。OTN是通過G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建議所規(guī)范的新一代“數字傳送體系”和“光傳送體系”。

2.1 OTN技術與SDH技術的對比分析

對于電力通信傳輸網，SDH在過去很長一段時間內發(fā)揮了非常重要的作用，SDH 技術是基于話音業(yè)務的發(fā)展而孕育而生的，起初主要考慮承載基于電路交換的時分復用(TDM)信號，利用時隙技術在電層指配固定帶寬電路進行各種業(yè)務的調配；其交叉顆粒大小為VC12、VC3、VC4 級別，具有電路顆粒小、調度靈活、業(yè)務端到端管理、網絡保護機制和OAM 功能完善等技術優(yōu)勢。但 SDH 的交叉調度顆粒偏小，開銷處理復雜，對IP等數據業(yè)務解決方案不足，網絡容量和大顆粒業(yè)務調度能力受到限制，無法滿足快速增長的大容量數據業(yè)務的需求。

OTN技術能夠提供大顆粒的業(yè)務調度。OTN電層具體的帶寬顆粒是由光通路數據單元(ODUk，其中k取值范圍為1、2、3)來描述的，ODU1代表2.5 Gb/s 的速率，ODU2代表10 Gb/s的速率，ODU3則代表40 Gb/s 的速率。OTN技術因為其大顆粒的業(yè)務調度能力，非常適合傳輸大容量、高帶寬的數據業(yè)務。

2.2 OTN技術與WDM技術的對比分析

WDM(波分復用)技術是在同一根光纖中同時傳輸眾多不同波長光信號的技術，它將不同波長的光載波信號利用OMU(合波器)/ODU(分波器)在同一根光纖中進行波長耦合和解耦。WDM 具有傳輸容量大、節(jié)約光纖資源等優(yōu)點，很好地解決了長距離傳輸和大帶寬業(yè)務的承載問題，但是WDM技術采用了相對靜態(tài)的部署方式，只能提供點對點的大顆粒管道，卻不能組網，在通道的調度和業(yè)務的承載方面不夠靈活，其網絡擴展能力、業(yè)務保護能力、網絡管理等方面存在著不足之處。

OTN技術通過引入ROADM 、ODUk交叉和OTN幀結構等技術和手段，極大地提升了光傳輸網絡的組網能力。融合了WDM 和SDH 在光層、電層的完整功能體系結構，各層網絡都具備相應的管理監(jiān)控機制，完善了性能和故障監(jiān)測功能。OTN 光層和電層均具有網絡生存機制(保護、恢復機制)，可以提供強大的OAM功能。OTN 網絡還引入了基于ASON 的智能控制平面和帶內FEC功能，提升了網絡配置的智能化程度，增強了網絡的健壯性。

OTN技術繼承SDH和WDM技術的主要優(yōu)勢，克服了SDH技術傳輸能力不足及WDM技術的組網、管理等方面的問題，同時采用了大帶寬顆粒調度、多級串聯(lián)連接監(jiān)視、光層組網等更多的新型功能，能夠滿足當前及今后一段時期對大帶寬業(yè)務傳送需要，是下一代傳輸網應用的主流可選技術。采用OTN技術構建電力通信大容量骨干光傳輸網，將對電力通信網的發(fā)展起到顯著效果。

3 OTN技術在電力通信傳輸網中的應用

3.1 應用情況

3.1.1 組網策略

電力通信傳輸網分為骨干網、匯聚網和接入網，OTN技術應用于骨干網的大顆粒業(yè)務傳送。根據電力通信網實際運行情況，綜合考慮OTN網絡建設的業(yè)務帶寬需求、實際建設成本等多方面的因素，在省級骨干網中選擇省公司、500 kV變電站、各地區(qū)局作為大容量骨干核心光傳輸網的主要通信節(jié)點，形成主干OTN環(huán)網，主要是對大顆粒業(yè)務進行調度。220 kV變電站、發(fā)電廠則通過500 kV變電站、各地區(qū)局接入主干OTN環(huán)網[3]。

以河北省南部電網(簡稱“河北南網”)OTN網絡建設為例，見圖1，工程中共建設57個通信站點，包括河北省電力公司，石家莊、保定、衡水(備調)、滄州、邢臺、邯鄲等地市供電公司，定州、辛集等省直管縣級市供電公司，各供電公司第2匯聚點，部分500 kV 變電站、220 kV 變電站節(jié)點。河北南網已形成由500 kV、220 kV OPGW 光纜為骨干的光纜網絡，本工程依托現(xiàn)有光纜資源，構成南北環(huán)主干OTN網架。北主環(huán)節(jié)點包括：廉州、石北、清苑、蠡縣、章西、滄西、衡北、辛集；南主環(huán)節(jié)點包括：彭村、廣元、藺河、辛安、宗州、武邑、滄西、衡北、辛集、廉州。

圖1 河北南網OTN網絡拓撲圖

3.1.2 設備選型

OTN電交叉設備完成ODUk級別的電路交叉功能，為OTN網絡提供靈活的電路調度和保護能力。OTN 光交叉設備(即 ROADM/PXC)提供OCh 光層調度能力，實現(xiàn)波長級別業(yè)務的調度和保護恢復。目前，這類設備的形態(tài)為ROADM。OTN 光電混合交叉設備同時提供ODUk電層和OCh 光層調度能力，波長級別的業(yè)務可以直接通過OCh 交叉，其它需要調度的業(yè)務經過ODUk 交叉，兩者配合可以優(yōu)勢互補，又同時規(guī)避各自的劣勢。在核心通信節(jié)點，選用光電混合交叉型的OTN設備。

在河北南網OTN網絡建設中，省公司、地區(qū)供電公司、地區(qū)第2匯聚點及其他上下業(yè)務站點OTN 設備上配置電交叉單元，達到電層各類顆粒業(yè)務的靈活調度，并配置相應線路、支路處理單元。光方向在4個及以上的站點設備配置ROADM 光交叉單元，即采用OTN 光電混合交叉設備，以實現(xiàn)光層的靈活調度。

3.1.3 系統(tǒng)容量

隨著OTN技術的發(fā)展，目前系統(tǒng)的單波容量可達到100 Gb/s ，通路間隔可做到25 GHz，即160*100 Gb/s 系統(tǒng)[4]。根據電力通信網的業(yè)務發(fā)展需求、性價比等方面的綜合考慮，在電力通信網中采用單波10 Gb/s的系統(tǒng)。系統(tǒng)的波道數量則需要根據網絡規(guī)模和電路數量確定，在河北南網OTN網絡建設中采用80波*10 Gb/s作為OTN網絡傳輸設備。

3.2 應用效果

河北南網采用OTN技術體制建設大容量骨干傳輸網，網絡傳輸帶寬80×10 Gb/s，提供了省公司至地區(qū)供電公司及其它重要站點的大顆粒帶寬傳輸通道，使省調至各地調及地區(qū)間骨干網絡具備了大顆粒帶寬業(yè)務的調度能力，可提高主網容災、冗余的能力，可滿足“十三五”期間及遠期業(yè)務的發(fā)展需求。

4 結束語

隨著通信技術發(fā)展和智能電網建設的不斷深入，電力通信網優(yōu)化升級成為必然趨勢。OTN技術作為全新的光傳送網技術，具有較強的靈活性、構成簡單，在大顆粒業(yè)務處理、保護能力等方面優(yōu)勢明顯，成為電力通信網建設的優(yōu)先選擇。OTN網絡將成為電力通信傳輸網的主流發(fā)展方向，從而實現(xiàn)寬帶化、安全性的電力通信。

[1] 金 煒,OTN技術在電力通信網中的應用研究[D].保定：華北電力大學,2014.

[2] 張 鐵,翟長友,OTN技術特點及應用[J].硅谷,2009(1):100-101.

[3] 孟祥東.基于OTN設備的組網技術研究[D].北京:北京郵電大學,2010.

[4] 楊愛霞.OTN在移動傳送網建設演進中的應用探討[J].電信技術,2010(6):52-55.

本文責任編輯：楊秀敏

以 電 相 連 用 心 溝 通

Research on Application of OTN Technology in Power Communication Transmission Network

Zhao Can

(State Grid Shijiazhuang Electric Power Supply Company,Shijiazhuang 050000,China)

The paper introduces the present situation and demand of power communication transmission network.By comparing OTN technology with SDH technology,OTN technology with WDM technology,this paper analyzes that OTN technology has advantage in solving the problem of power communication transmission network bandwidth bottleneck.Taking the power gird in southern Hebei Province as an example,this paper analyzes the application situation and effect of OTN echnology from the aspects of network strategy,equipment selection and system capacity.

power communication network;OTN technology;large business processing

2016-11-07

趙 燦(1987- )，女，工程師，主要從事通信運維檢修工作。

TM73

B

1001-9898(2017)-03-0017-03