在地市級電力通信網(wǎng)建設(shè)中構(gòu)建新型光電接入層

郭瑜

摘要：本文根據(jù)近兩年業(yè)界新出現(xiàn)的光電一體化技術(shù)及其最新的發(fā)展，結(jié)合目前電力通信網(wǎng)面臨升級換代的需求，闡述如何用光電一體化技術(shù)解決目前傳統(tǒng)接入技術(shù)存在的問題和缺點，提出構(gòu)建新型光電接入層的思路，為電力通信設(shè)計與管理人員在今后的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中提供參考。

關(guān)鍵詞：電力通信網(wǎng);新型光電接入層

中圖分類號：TP18? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0007-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

接入網(wǎng)絡(luò)作為電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源，是通信業(yè)務(wù)的最終接入端，具有節(jié)點數(shù)量龐大、承載業(yè)務(wù)多樣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、建設(shè)周期長等特點，一旦建成，很難輕易進行升級換代的改造，因此接入網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃既要滿足當(dāng)前的需要，又要適應(yīng)今后一定時期的發(fā)展。

本文根據(jù)近兩年業(yè)界新出現(xiàn)的光電一體化技術(shù)及其最新的發(fā)展，結(jié)合目前電力通信網(wǎng)面臨升級換代的需求，闡述如何用光電一體化技術(shù)解決目前傳統(tǒng)接入技術(shù)存在的問題和缺點，提出構(gòu)建新型光電接入層的思路，為電力通信設(shè)計與管理人員在今后的通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計中提供參考。

1 新型光電一體化技術(shù)

1.1 SDH功能和PCM功能的融合

近兩年在電力通信網(wǎng)建設(shè)中開始應(yīng)用的光電一體化產(chǎn)品，是從電力行業(yè)實際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，在MSTP與PCM設(shè)備基礎(chǔ)上加以改進開發(fā)而成，除了具有MSTP所有功能外，同時實現(xiàn)PCM業(yè)務(wù)的接入處理，融合了MSTP光傳輸層和PCM電接入層的兩部分功能。其產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

在傳統(tǒng)的PCM+SDH組網(wǎng)方案中，PCM和SDH設(shè)備之間需要通過E1接口互連，而在光電一體化技術(shù)中，兩個功能模塊之間的連接直接通過背板總線完成，既省去了不必要的線纜連接，還極大提高了系統(tǒng)的可靠性。

光電一體化技術(shù)在硬件結(jié)構(gòu)方面的融合設(shè)計，不僅簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且統(tǒng)一了網(wǎng)管系統(tǒng)，給運維工作也帶來極大的便利。

1.2 語音中繼網(wǎng)關(guān)功能

新一代光電一體化技術(shù)除了在硬件設(shè)計上實現(xiàn)PCM和SDH的融合，還支持PRI（ Primary Rate Interface）、NO.7和SIP（Session Initiation Protocol）信令，為語音業(yè)務(wù)提供中繼網(wǎng)關(guān)功能。

對于傳統(tǒng)的PCM技術(shù)，在匯聚點的PCM局端設(shè)備，通常配置FXO接口，用于和局站程控交換機的模擬中繼接口連接。由于匯聚點FXO端口數(shù)量龐大，會給施工和運維工作帶來很多影響。光電一體化技術(shù)在局端設(shè)備中支持PRI（Primary Rate Interface）和NO.7信令功能模塊，可以通過E1接口和程控交換機實現(xiàn)語音話路中繼，每路E1中繼可以提供30個用戶通道和1個信令通道，和二線模擬中繼方式相比，極大減少了中繼接口和線纜數(shù)量，對工程維護帶來很多便利。

隨著電力系統(tǒng)行政電話交換網(wǎng)的逐步發(fā)展，原有的數(shù)字程控交換技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)的需求，國家電網(wǎng)提出了電力行政交換網(wǎng)向IMS演進的技術(shù)方向，而SIP信令是IMS系統(tǒng)中非常重要的信令之一。SIP是由IETF制定的多媒體通信協(xié)議，它是一個基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議，用于創(chuàng)建、修改和釋放一個或多個參與者的會話，廣泛應(yīng)用于NGN以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）的網(wǎng)絡(luò)中，可以支持并應(yīng)用于語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)。在新一代光電一體化技術(shù)中，語音中繼功能模塊也可以支持SIP信令，在局端光電一體化設(shè)備中，通過FE接口提供和IMS交換核心層之間的SIP信令交互，實現(xiàn)將遠端的普通電話業(yè)務(wù)通過FE接口接入IMS核心交換設(shè)備進行處理。

新一代光電一體化產(chǎn)品與目前傳統(tǒng)的PCM技術(shù)相比，不但將接入層和傳輸層進行融合，其與終端用戶層和核心交換層之間的網(wǎng)絡(luò)接口類型也得到豐富和擴展，網(wǎng)絡(luò)性能和技術(shù)適應(yīng)性都得到極大提高。

2? 構(gòu)建光電接入層

電力通信網(wǎng)長期以來主要采用PCM基群設(shè)備提供業(yè)務(wù)接入，由SDH提供長距離傳輸?shù)姆绞?，實現(xiàn)行政調(diào)度電話、遠動信號等電網(wǎng)通信需求。

這種傳統(tǒng)組網(wǎng)存在很多固有缺點，如E1/音頻電纜轉(zhuǎn)接、網(wǎng)管不統(tǒng)一等，尤其是不能適應(yīng)電力通信網(wǎng)未來向IMS全IP數(shù)據(jù)網(wǎng)演進的趨勢。隨著使用年限將至，很多老舊PCM和SDH面臨退網(wǎng)，在目前網(wǎng)絡(luò)改造階段，選擇一種既能滿足目前業(yè)務(wù)需求，又適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢的技術(shù)，減少接入層設(shè)備多樣性和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，簡化運維工作難度，是目前整個電力通信網(wǎng)接入層建設(shè)規(guī)劃需要統(tǒng)一考慮的問題。

根據(jù)光電一體化技術(shù)的特點，在地市級的電力通信網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中，可以考慮用光電一體化技術(shù)來組建一張統(tǒng)一的光電接入層，替代目前PCM和光傳輸網(wǎng)絡(luò)，把傳統(tǒng)的PCM+光傳輸網(wǎng)的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，簡化成光電接入層的單層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通常對于地市電力公司組建的光電接入層，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建議按照核心層和匯聚層兩層結(jié)構(gòu)設(shè)計;兩個網(wǎng)層均以環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，利用SDH技術(shù)優(yōu)越的環(huán)網(wǎng)保護機制來保證網(wǎng)絡(luò)的安全運行。

2.1.1 核心層

按照所屬區(qū)域的地理范圍情況，選擇地市局大樓、主要區(qū)域節(jié)點和各縣局大樓及主要區(qū)域節(jié)點組成核心層，拓撲結(jié)構(gòu)采用相交環(huán)結(jié)構(gòu)。核心層的環(huán)網(wǎng)帶寬容量為2.5G或10G系統(tǒng)，采用二纖通道保護環(huán)方式。

由于網(wǎng)絡(luò)地位的重要性，在市局大樓配置兩套大容量匯聚型光電一體化設(shè)備，分別為市局大樓1和市局大樓2，作為核心層相交環(huán)的兩個交點，經(jīng)由各匯聚點在市局大樓落地的業(yè)務(wù)在這兩套設(shè)備上平均分配，這樣，當(dāng)市局大樓某一個節(jié)點設(shè)備出現(xiàn)癱瘓時，仍可以保證電網(wǎng)通信正常運行。

2.1.2 匯聚層

匯聚層節(jié)點包括匯聚點所屬范圍的變電站、供電所等節(jié)點，和匯聚點共同組成單環(huán)，如果光纜條件不具備，也可以組成環(huán)帶鏈的結(jié)構(gòu);一般采用622M帶寬，提供二纖單向通道保護環(huán)方式。

匯聚層節(jié)點一般采用集成度高，接入業(yè)務(wù)類型靈活豐富，成本較低的接入型光電一體化設(shè)備組成。

2.2業(yè)務(wù)類型

根據(jù)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的需求，光電接入層各節(jié)點提供業(yè)務(wù)類型如下：

ü FXS（O）：提供行政調(diào)度電話的接入;

ü FE：提供互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入;

ü 2/4線 EM：提供遠動信號的接入;

ü RS232：提供遠動信號的接入;

ü E1：提供遠動信號的接入;

ü PRI/SIP中繼網(wǎng)關(guān)接口。

以上各種接口，都采用可插拔模塊功能設(shè)計，根據(jù)需要自由配置更換，以保證光電接入層可以長期穩(wěn)定的適應(yīng)電力通信網(wǎng)的需求和演變。

其中FXS和FE接口作為行政通信網(wǎng)基本的接入業(yè)務(wù)，其接入端口將會在一定時期內(nèi)保持不變，但FXS相應(yīng)的交換系統(tǒng)會逐漸向IMS系統(tǒng)過渡，而光電一體化技術(shù)在核心層的網(wǎng)關(guān)節(jié)點（市局大樓）可以提供SIP中繼接口，實現(xiàn)平滑向IMS接入系統(tǒng)過渡。2/4線 EM和RS232是目前用于電網(wǎng)中遠動信號傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)接口，以后會逐漸被E1接口替代，光電一體化技術(shù)中E1也是基本的業(yè)務(wù)接口，滿足未來向遠動信號接入向E1接口過渡的需求。

3 光電接入層的建設(shè)步驟

光電一體化設(shè)備本身主要是對PCM和SDH設(shè)備進行了硬件方面的融合設(shè)計，因此，在應(yīng)用上，光電接入層的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)都簡單易行，具體實施根據(jù)以下兩種情況略有不同：

（1）PCM和SDH都面臨退網(wǎng)

對每個站點用一套光電一體化設(shè)備進行PCM和SDH設(shè)備替換，原有業(yè)務(wù)側(cè)只需進行線纜割接;根據(jù)光纜路由，對整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按照核心層和匯聚層重新進行規(guī)劃，各光電一體節(jié)點之間通過光接口互聯(lián)組成622M或2.5G環(huán)網(wǎng)等拓撲，形成獨立的光電接入層。

（2）僅PCM需要退網(wǎng)

目前光電一體化設(shè)備的SDH光接口一般都采用SFP可插拔光模塊設(shè)計，當(dāng)不需要SDH功能時，可以先不配置光模塊。對于暫不需要替換SDH設(shè)備的站點，可以先用光電一體化設(shè)備只替換PCM設(shè)備，仍通過E1接口接入原有SDH設(shè)備，只需進行業(yè)務(wù)側(cè)線纜和網(wǎng)絡(luò)側(cè)E1線纜的割接，等以后SDH老舊退網(wǎng)時，在光電一體化設(shè)備上增加光模塊，再和其他節(jié)點組成獨立的光電接入層，從投資和工程角度，這種改造方式，既經(jīng)濟又簡便易行。

4 結(jié)語

從技術(shù)局限性和設(shè)備使用年限考慮，電力通信網(wǎng)現(xiàn)有接入層面臨著退網(wǎng)改造的迫切需求，用光電一體化技術(shù)組建一張新型的光電接入層，具備可行性、實用性和前瞻性的特點，既符合通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)向扁平化演進的要求，也適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)升級換代的趨勢，是在重新規(guī)劃電力通信接入層網(wǎng)絡(luò)時可以參考的技術(shù)之一。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】