光通信技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的運用及組網(wǎng)研究

郭敏

（廣州市紫晶通信科技有限公司，廣東廣州 510075）

0 引言

一般來說，電力通信系統(tǒng)指的是能夠滿足電力系統(tǒng)運行、維護、管理等方面工作，有效降低電力系統(tǒng)運營風險，提升問題解決效能的重要手段，具有管理集中、調(diào)度統(tǒng)一、適應性強等特點。有關(guān)單位人員應進一步加深對電力通信系統(tǒng)的研究力度，從而使電力通信向著安全、高效、穩(wěn)定的方向不斷進步。

1 光通信技術(shù)應用于電力通信當中的優(yōu)勢

1.1 減少了外界環(huán)境的干擾

在傳統(tǒng)電力通信系統(tǒng)當中，常見的通信模式多為電力線載波通信，這種通信方式依托金屬介質(zhì)導線進行信號傳輸（圖1），各個通信端點之間必須由電力線纜連通而成，其信號傳輸距離較為有限，在信號傳輸過程當中還很有可能會受到外界環(huán)境與其他信號的干擾，使電力通信內(nèi)容的準確性受到影響。相較于傳統(tǒng)電力線載波通信而言，光通信技術(shù)的信號傳輸強度大為提升，在通信與傳輸過程當中，受外界環(huán)境的影響更小，而且在光纖線路的外層表面大多附著有一層由抗干擾材料所制成的保護層，因此更能夠降低其他信號類型或環(huán)境對光纖信號的影響，保障了電力通信系統(tǒng)的安全性與可靠性，使各個通信節(jié)點所構(gòu)成的電力通信網(wǎng)絡運行更加穩(wěn)定[1]。

圖1 電力線載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成

1.2 提升了信號傳輸容量

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與材料工藝的不斷發(fā)展與進步，相較于傳統(tǒng)金屬介質(zhì)線材來說，光纖通信技術(shù)的傳輸速率已達到每秒2.5GB，在單位時間內(nèi)所能夠傳輸?shù)男畔⑷萘康靡圆粩噙M步，由于光線在線纜內(nèi)部的折射損耗極為有限，因此其無中繼傳輸距離相較于傳統(tǒng)電力線傳輸模式也有了較為顯著的進步，同時也意味著在短時間內(nèi)能夠?qū)⒋罅康碾娏芾硇畔鬏斨粮鱾€電網(wǎng)管理部門當中，使電網(wǎng)管理工作的效率得以有效提升，通信延遲得到有效解決。

1.3 降低了維護與管理工作的成本

在當下光通信技術(shù)的主要市場當中，常見的線纜材料有玻璃、塑料以及石英玻璃等三種類型，其中塑料光纖（圖2）由于制造成本低廉、適應性與可靠性較強等特點在消費級市場當中較為多見，而另兩種類型的光纖則在信號傳輸性能以及信號質(zhì)量等方面具有突出表現(xiàn)。受光通信技術(shù)特點的影響，其傳輸速率、傳輸容量等性能相較于傳統(tǒng)金屬介質(zhì)導線均具有較顯著進步，因此在纜線敷設與布置的過程當中就可以按照通信系統(tǒng)需求與當?shù)丨h(huán)境選定尺寸參數(shù)較小的光纜，從而減少施工過程當中的損耗與成本，使電力通信系統(tǒng)的維護與管理支出得到有效控制[2]。此外，相較于傳統(tǒng)電力線載波通信來說，其設備故障的概率得到了有效控制，設備更新頻率得以進一步降低，使電力通信網(wǎng)絡的架設水平不斷進步。

圖2 消費市場級塑料光纜

2 當前光通信技術(shù)的主要類型與應用方向

2.1 ASON 技術(shù)

ASON 技術(shù)指的是智能光網(wǎng)絡技術(shù)的一個主要分支，技術(shù)人員可以通過信令網(wǎng)對整個光網(wǎng)絡的連接、交換等指令進行預設，并依托控制平面實現(xiàn)對通信網(wǎng)絡資源的按需配置，從而使光通信網(wǎng)絡得以向著智能化、自動化方向發(fā)展。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)通信網(wǎng)絡構(gòu)建過程當中，主要包括了設備與網(wǎng)絡管理等兩大方面，而依托ASON 技術(shù)所實現(xiàn)的電力通信網(wǎng)則在此基礎(chǔ)之上增添了控制層面，使整個通信網(wǎng)絡的架設與構(gòu)建更加完善，功能更加健全（圖3）。采用ASON 技術(shù)實現(xiàn)對電力通信網(wǎng)絡資源的自動化配置，能夠有效縮短網(wǎng)絡信號傳輸路徑，提升網(wǎng)絡管理協(xié)議的優(yōu)先性，使信號通信與傳輸?shù)膯挝凰俾室约翱煽啃缘玫匠浞职l(fā)揮，通信網(wǎng)的管理難度得以有效縮減。

圖3 ASON 技術(shù)當中的三個平面層級

2.2 OTN 技術(shù)

OTN 技術(shù)是Optical Transport Network 的縮寫，主要指的是以波分復用技術(shù)作為基礎(chǔ)，在光層組織網(wǎng)絡層面構(gòu)建形成的信號傳送網(wǎng)，通過G.872、G.709 以及G.798 等一系列協(xié)議與ITu—T 的建議與規(guī)范形成的新一代光通信傳送網(wǎng)。OTN 技術(shù)已逐漸突破了傳統(tǒng)的數(shù)字信號傳輸與模擬信號傳輸，形成了光電傳輸?shù)男聵藴蔥3]。與傳統(tǒng)的光通信網(wǎng)絡技術(shù)相比較而言，OTN 技術(shù)具備傳送層功能全面、自動糾錯能力提升、信號傳輸性能好、監(jiān)控管理效率高等方面的特點，不僅具備了傳統(tǒng)SDH 技術(shù)與WDM 技術(shù)的各項優(yōu)勢，并且在組網(wǎng)功能、通信性能等方面得到了更深層次地挖掘，使其更加適應電力市場的快速變化以及通信工作的新需求。

在OTN 通信網(wǎng)絡當中，主要由以下三方面結(jié)構(gòu)組成，首先是光傳送段層。這一結(jié)構(gòu)是光通信信號在介質(zhì)當中的傳輸實體，包含了OTS 路徑、終端源、終端宿、鏈路連接、子網(wǎng)連接等部分，不僅為光通信信號在光層內(nèi)部兩個相鄰傳輸設備之間提供網(wǎng)絡連接保護功能，還能為通信信息的路由選擇提供空間。其次是光復用段層，這一結(jié)構(gòu)主要為了保障兩個DWDM 設備之間信號的傳輸與復用，并且對相關(guān)適配信息的完整性進行處理，為技術(shù)人員針對整個光通信網(wǎng)絡的維護、管理和修繕提供支持等。最后是光通路層結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)主要職能是為整個電力通信網(wǎng)接入節(jié)點之間的信號傳送提供服務，不僅能夠?qū)Ω鞴?jié)點之間連接的完整性進行有效驗證，還能夠?qū)馔ㄐ判盘杺鬏斮|(zhì)量進行評估，并對信號傳輸過程當中可能產(chǎn)生的缺陷、誤差進行檢測和處理等（圖4）。

圖4 OTN 技術(shù)當中的主要結(jié)構(gòu)類型

2.3 EPON 技術(shù)

EPON 技術(shù)，又稱為以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡，是OTN技術(shù)的未來發(fā)展方向，不僅綜合了傳統(tǒng)光通信技術(shù)的各項優(yōu)勢，其管理運行成本得以有效降低，傳輸速率與單位時間傳輸容量得以進一步提升，還能夠與現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡實現(xiàn)有效兼容，降低了電力網(wǎng)絡的管理難度，使信號傳輸效能得以不斷進步，光纖資源得到有效節(jié)約。

在EPON 技術(shù)的應用過程當中，其數(shù)據(jù)下行采用的是時分復用技術(shù)，而數(shù)據(jù)上行則采用的是時分多址接入技術(shù)，有效避免了信號傳輸所產(chǎn)生的沖突與矛盾，為降低通信網(wǎng)絡的管理難度，提高光通信網(wǎng)絡的安全性奠定了良好基礎(chǔ)。

3 基于光通信技術(shù)的電力通信網(wǎng)的組網(wǎng)模式

3.1 ASON 組網(wǎng)模式

在ASON 技術(shù)網(wǎng)絡當中，主要運用的組網(wǎng)模式為混合組網(wǎng)策略。受技術(shù)水平、組網(wǎng)成本等方面因素的影響，ASON 技術(shù)主要可在長途信號傳送網(wǎng)以及城市傳送網(wǎng)的核心區(qū)域進行應用，并依托循序漸進的策略與原則實現(xiàn)組網(wǎng)范圍的逐步拓展，使整個電力通信網(wǎng)絡的運行穩(wěn)定性以及調(diào)度能力得以不斷提高。用戶可依托自身的差異化需求選定ASON 技術(shù)所推出的相關(guān)服務策略，杜絕調(diào)度失誤或多發(fā)通信產(chǎn)生的故障現(xiàn)象。

3.2 OTN 組網(wǎng)模式

依托OTN 技術(shù)實現(xiàn)的電力通信網(wǎng)組網(wǎng)模式大多為全光終端復用設備組網(wǎng)，其主要依托通信網(wǎng)絡當中的各個節(jié)點實現(xiàn)相互聯(lián)系，還能夠支持并兼容傳統(tǒng)的WDM 網(wǎng)絡信號支持。由于采用OTN 技術(shù)進行通信組網(wǎng)具有兼容性強、性能好等優(yōu)勢，因此多用于電力通信網(wǎng)的核心區(qū)域進行信號業(yè)務的處理與傳輸，在當前電力通信網(wǎng)光通信技術(shù)當中占據(jù)了主導地位。

3.3 EPON 組網(wǎng)模式

3.3.1 獨立組網(wǎng)模式

獨立組網(wǎng)模式是依托EPON 技術(shù)進行組網(wǎng)的首要組網(wǎng)類型。在整個電力通信網(wǎng)絡當中，從管理中心到各個終端之間全部采用EPON 技術(shù)進行組網(wǎng)，這種組網(wǎng)模式其管理結(jié)構(gòu)十分清晰，各個設備之間的關(guān)系相當簡潔，能夠充分發(fā)揮出EPON 通信技術(shù)抗干擾能力強、信號傳輸穩(wěn)定、維護成本低廉等優(yōu)勢，但這種組網(wǎng)模式所需求的光纖資源較為可觀，其組網(wǎng)成本較高，多用于對電力通信網(wǎng)要求較為嚴格的城市中心區(qū)或各個重點部位。

3.3.2 分層組網(wǎng)模式

分層組網(wǎng)模式一般指的是采用EPON 技術(shù)與傳統(tǒng)的SDH 技術(shù)進行共同組網(wǎng)[4]。技術(shù)人員可在信號主要傳輸線路采用傳統(tǒng)SDH 技術(shù)進行組網(wǎng)，而在終端部位采用EPON 技術(shù)進行組網(wǎng)，這種組網(wǎng)模式相較于EPON獨立組網(wǎng)來說，其組網(wǎng)成本得到了有效控制，但光信號傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性卻很難得到有效保障，后期管控和維護難度也較為可觀，因此多用于電網(wǎng)通信要求較為靈活的地區(qū)。

3.3.3 混合組網(wǎng)模式

由于EPON 技術(shù)沿襲了OTN 技術(shù)十分強大的兼容性，因此其與傳統(tǒng)SDH 技術(shù)模式能夠進行更加靈活地配置與選用。技術(shù)人員可按照當?shù)仉娏νㄐ啪W(wǎng)絡的相關(guān)需求對組網(wǎng)形式進行差異化選用，這種組網(wǎng)類型就稱之為混合組網(wǎng)模式。雖然這類組網(wǎng)模式具有較強的靈活性與兼容性，然而由于在同一通信網(wǎng)絡內(nèi)部產(chǎn)生了較多的組網(wǎng)模式以及組網(wǎng)類型，因此對通信網(wǎng)絡管理效率的不斷提高形成了一定的挑戰(zhàn)與阻礙。

4 未來光通信技術(shù)的應用發(fā)展趨勢

4.1 保障電力通信網(wǎng)規(guī)范化管理

由于在光通信技術(shù)的應用過程當中同樣也會出現(xiàn)一定程度上的損耗與維護成本，因此在選定電力通信網(wǎng)的組網(wǎng)模式以及應用方向的過程當中，技術(shù)人員應盡可能地減少網(wǎng)絡跳數(shù)，避免由于終端故障等因素造成的通信網(wǎng)絡延遲或斷開現(xiàn)象，使電力通信網(wǎng)絡獲取到更加高效與穩(wěn)定的傳輸路徑，提升光通信技術(shù)的傳輸效能。

4.2 實現(xiàn)電力信息的實時共享

在電力調(diào)配工作當中，各級配電單位都需要對配電網(wǎng)絡當中的需求信息進行分析和研究，這樣才能確保各單位做出的反應更加科學合理。依托光通信技術(shù)應當實現(xiàn)各級配電單位之間電力信息的實時共享，并制訂出多元化、規(guī)范化的配電工作預案，為保障電力通信工作的有效性，進一步提升用戶體驗奠定基礎(chǔ)。

4.3 提高光通信技術(shù)的系統(tǒng)容量

各配電單位應當根據(jù)轄區(qū)內(nèi)配電市場的相關(guān)需要對通信網(wǎng)技術(shù)進行選定，在終端數(shù)量較為密集或?qū)ε潆娡ㄐ判枨筝^為顯著的轄區(qū)內(nèi)部采用系統(tǒng)容量更加充裕的通信傳輸技術(shù)，從而使電力通信設施的管理和調(diào)度能力不斷提升，對配電工作的反應更加迅速，通信手段更加便捷。

5 結(jié)語

總而言之，在當前電力通信網(wǎng)的建設工作當中，常見的光通信技術(shù)分別包括ASON 技術(shù)、OTN 技術(shù)以及EPON 技術(shù)等幾個類型，技術(shù)人員應當強化對這些技術(shù)類型的認知和研究，并對其應用方向與組網(wǎng)模式進行深度考量，使整個電力通信系統(tǒng)向著自動、安全、穩(wěn)定、高效的方向進一步發(fā)展。