OTN 技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用分析

馮 丁

（中通服中?？萍加邢薰?，廣東 廣州 510630）

0 引 言

隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)建設(shè)工作不斷深入，電力通信網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)類型和帶寬需求也越來越多，現(xiàn)有的同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）傳輸網(wǎng)絡(luò)難以滿足今后業(yè)務(wù)對大顆粒電路的需求。因此，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上需要引入性能更好、更先進(jìn)的技術(shù)，建成集高可靠、高安全、低延時以及智能化等特性于一體的新一代電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，更好地滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求。光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）技術(shù)靈活性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，能夠更好地處理大顆粒業(yè)務(wù)，還可以起到較強(qiáng)的保護(hù)作用，從而實現(xiàn)寬帶化、安全化的電力通信[1]。

1 OTN 技術(shù)分析

在電力通信傳輸網(wǎng)的建設(shè)階段，通常會應(yīng)用到OTN 技術(shù)。該技術(shù)主要的特點是基于波分復(fù)用技術(shù)，全面融合傳統(tǒng)的電力通信網(wǎng)絡(luò)，同時可以利用光域與電域的擴(kuò)展性，進(jìn)一步提高通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。通過ONT 技術(shù)的加持不僅可以克服遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}，還可以解決超大寬帶通信傳輸?shù)膯栴}。

OTN 網(wǎng)絡(luò)共分為3 層，即光信道層、光復(fù)用段層以及光傳送段層，其分層結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 OTN 分層結(jié)構(gòu)

（1）光通道層。光通道層包括各種客戶信號，如SDH、同步傳送模塊等級N（Synchronous Transport Module level-N，STM-N）等，提供透明的端到端光傳輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)連接、配置、備份以及光層保護(hù)與恢復(fù)等功能。

（2）光復(fù)用段層。光復(fù)用段層不僅支持波長的復(fù)用，還可以以信道的形式進(jìn)行管理。除此之外，光復(fù)用段層可以發(fā)揮波分復(fù)用功能，保護(hù)其中的復(fù)用段實現(xiàn)下一步的恢復(fù)功能。

（3）光傳送段層。光傳送段層能夠提高光信號傳輸能力，適用于多種類型的光媒質(zhì)，可以保證光傳輸段適配信息的完整性。同時，可以發(fā)揮光放大器的檢測功能，支持中繼器發(fā)揮一定的控制功能[2]。

2 OTN 技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 OTN 技術(shù)測試

在電力信息的傳輸過程中，可以通過合理應(yīng)用OTN 技術(shù)，結(jié)合理想形式的測試拓?fù)淠Ｊ竭M(jìn)行分析，從而保障模式篩選的合理性。OTN 技術(shù)應(yīng)用于電力信息通信的主要工作是建立1個理想的測試拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)的測試內(nèi)容。在測試作業(yè)的實施過程中，包括以下2 個方面。一方面，在使用網(wǎng)關(guān)的過程中應(yīng)結(jié)合OUT 設(shè)備的總維護(hù)成本（Total Cost of Maintenance，TCM）開銷予以分析，提出有針對性的修改措施，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)分析儀的實際效用，促進(jìn)鏈路檢測作業(yè)的全面開展，確保TCM 開銷能夠持續(xù)處于正常運行的狀態(tài)；另一方面，在測試作業(yè)階段，應(yīng)結(jié)合測試設(shè)備的整體運行現(xiàn)狀予以分析，將OUT 幀進(jìn)行發(fā)送，保證OUT 幀能夠符合G.709 協(xié)議的要求，將其成功發(fā)送至OTN 設(shè)備。操作者在插入SM 開銷時，需要將其放置于OUT 幀，充分利用OUT 設(shè)備網(wǎng)關(guān)，促進(jìn)OUT 設(shè)備檢查作業(yè)全面開展。

2.2 組網(wǎng)與規(guī)劃

結(jié)合電力通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓歉蓪泳W(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以直流換流站為主，其中涵蓋超高壓公司等內(nèi)容，在融入OTN 技術(shù)時，應(yīng)保證技術(shù)應(yīng)用的合理性，在數(shù)據(jù)調(diào)度作業(yè)中呈現(xiàn)出高效化的調(diào)度形式，以保障數(shù)據(jù)調(diào)度的科學(xué)性。未來，電力通信網(wǎng)絡(luò)核心層將采用光傳輸網(wǎng)技術(shù)，以O(shè)TN、可重構(gòu)的光分插復(fù)用器（Reconfigrable Optical Add-Drop Mubtiplexer，ROADM）為主要應(yīng)用技術(shù)，這樣電力通信網(wǎng)能夠擁有更多骨干節(jié)點，拓展其承載地理信息系統(tǒng)、客戶營銷系統(tǒng)及服務(wù)中心等相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，骨干網(wǎng)絡(luò)的主要節(jié)點是直流（Direct Current，DC）換流站、500 kV 變電站、超高壓公司、1 000 kV 變電站以及特高壓局。有效、合理地調(diào)度高速率數(shù)據(jù)是骨干業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。因為骨干業(yè)務(wù)屬于高優(yōu)先級范疇，屬于高帶寬，所以提出了OTN 傳輸技術(shù)。該技術(shù)可以利用Mesh 組網(wǎng)，根據(jù)傳輸技術(shù)特點和業(yè)務(wù)流量特點進(jìn)行信息傳輸，從而達(dá)到更高的光纖資源利用率和靈活調(diào)度業(yè)務(wù)[3-6]。OTN技術(shù)應(yīng)當(dāng)與光纖物理網(wǎng)絡(luò)的實際狀況相結(jié)合，即主用路由采用直接連接，備用路由采用一跳轉(zhuǎn)換。組網(wǎng)與規(guī)劃如圖2 所示。

圖2 組網(wǎng)與規(guī)劃

目前，在實際傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，仍以光通信技術(shù)為主。骨干傳輸網(wǎng)應(yīng)形成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，核心層逐漸向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)演進(jìn)，合理選擇網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式，提升網(wǎng)絡(luò)生存能力和業(yè)務(wù)調(diào)度能力。骨干傳輸網(wǎng)分為A、B 這2 個平面：A 平面采用SDH 技術(shù)體制，主要滿足電網(wǎng)生產(chǎn)實時控制業(yè)務(wù)的可靠傳送需求；B 平面采用OTN 技術(shù)體制，主要滿足電網(wǎng)管理業(yè)務(wù)大帶寬傳送需求。

省級骨干傳輸網(wǎng)：A 平面（SW-A）覆蓋省調(diào)、省通信第二匯聚點、地調(diào)、地市通信第二匯聚點以及省調(diào)直調(diào)廠站等，其設(shè)備雙重化配置；B 平面（SW-B）覆蓋省調(diào)、省通信第二匯聚點、省數(shù)據(jù)中心、地調(diào)以及地市通信第二匯聚點，作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點的變電站等。

地市骨干傳輸網(wǎng)：A 平面（DW-A）覆蓋地調(diào)、地調(diào)直調(diào)發(fā)電廠和35 kV 及以上變電站等，進(jìn)行核心匯聚站點設(shè)備雙重化配置；B 平面（DW-B）覆蓋地調(diào)、所屬縣公司、作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點的變電站等。

地市骨干傳輸網(wǎng)宜采用DW-A、DW-B 雙平面架構(gòu)。DW-A 采用基于SDH 平臺的多業(yè)務(wù)傳送平臺（Multi-Service Transport Platform，MSTP)技術(shù)體制，主要滿足電網(wǎng)生產(chǎn)時對業(yè)務(wù)實時傳送可靠性的需求，覆蓋地調(diào)、地調(diào)直調(diào)發(fā)電廠等。核心匯聚站點的設(shè)備宜進(jìn)行雙重化配置，形成環(huán)狀網(wǎng)。DW-B 則采用OTN技術(shù)體制，主要滿足電網(wǎng)生產(chǎn)IP 化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及管理業(yè)務(wù)大帶寬傳送需求，覆蓋地調(diào)、地市通信第二匯聚點、所屬縣公司、作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點的變電站、作為調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)自動化節(jié)點的變電站以及方便縣公司接入的變電站等。

2.3 完善網(wǎng)絡(luò)保護(hù)策略

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)分為光層保護(hù)和電層保護(hù)2 類。

光纜層保護(hù)倒換方式主要有光線路保護(hù)（Optical Line Protection，OLP）、光復(fù)用段保護(hù)（Optical Multiplex Section Protect，OMSP）以及光通道保護(hù)（Optically Channelled Potentiator，OCP），電層保護(hù)倒換方式主要有ODUk SNCP1+1 保護(hù)、ODUk SNCP M ∶N 保護(hù)和ODUk 環(huán)網(wǎng)保護(hù)，各種保護(hù)方式的對比見表1。

表1 OTN 保護(hù)方式對比

從光層來看，OMSP 對光纜資源有較高要求，而OMSP 的最小顆粒為10 Gb/s 且保護(hù)倒換判斷單一。

從電層來看，ODUk SNCP M ∶N 保護(hù)都需要有異步協(xié)議規(guī)范（Asynchronous Protocol Specification，APS），用作備用波道進(jìn)行單盤業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移較為合適。ODUk 環(huán)網(wǎng)保護(hù)可以更好地節(jié)約資源。對于業(yè)務(wù)顆粒以下速率的ODUk 子波長業(yè)務(wù)，可以借助ODUk SNCP 1+1 保護(hù)。

2.4 局域網(wǎng)絡(luò)核心層的應(yīng)用

OTN 技術(shù)應(yīng)用效果較為優(yōu)良，能夠從不同的業(yè)務(wù)速率出發(fā)，對其予以充分承載。在不同的速率條件下，局域網(wǎng)絡(luò)核心層的應(yīng)用使電力通信網(wǎng)絡(luò)能夠持續(xù)處于正常傳輸狀態(tài)，并且可以保證信息傳輸作業(yè)的可靠性。結(jié)合OTN 線路系統(tǒng)的整體配置情況，通過建立完善的運行模式對系統(tǒng)配置現(xiàn)狀進(jìn)行改善，可以保障系統(tǒng)整體配置的合理性。在網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議（Internet Protocol，IP）傳輸網(wǎng)絡(luò)的運行過程中，還應(yīng)為高速鏈路的運行提供基本的技術(shù)支持。OTN 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)I(yè)務(wù)的傳輸效率予以改善和提升，為電力通信行業(yè)的發(fā)展提供助力，幫助其實現(xiàn)穩(wěn)定化的發(fā)展目標(biāo)。

OTN 技術(shù)具有非常強(qiáng)的恢復(fù)能力，能夠更好地搭建光纖傳輸骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，還可以為電力系統(tǒng)提供全方位的服務(wù)。在傳輸網(wǎng)絡(luò)中利用該技術(shù)能夠連接不同的電氣設(shè)備，滿足OTN 電力通信骨干網(wǎng)需求，實現(xiàn)全面調(diào)節(jié)功能。在電力通信骨干網(wǎng)的運行過程中，OTN 技術(shù)可以脫離其他的轉(zhuǎn)換設(shè)備獨立工作，降低了系統(tǒng)的搭建成本。電網(wǎng)可以根據(jù)此特點構(gòu)建供電通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮更強(qiáng)大的支持能力。

3 基于OTN 技術(shù)優(yōu)化電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)措施

3.1 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)路由相關(guān)方案

在探索網(wǎng)絡(luò)路由業(yè)務(wù)分配機(jī)制時，需要綜合考慮影響網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化成效的相關(guān)因素，提出具有針對性的解決辦法，提升優(yōu)化成效。

對于網(wǎng)絡(luò)路由而言，能夠從資源入手，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)路由的資源分配現(xiàn)狀，妥善解決均衡負(fù)載等問題。同時，綜合考慮業(yè)務(wù)的重要程度，結(jié)合線路本身的實際情況，確保線路運行的可靠性。

對于網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化算法而言，將其中的一部分算法進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，從而形成數(shù)學(xué)線性規(guī)劃，使其能夠從多目標(biāo)優(yōu)化等方面入手，從而妥善解決問題。但在實際應(yīng)用過程中存在隨機(jī)性大和收斂性差等問題，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行選擇。

3.2 完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和拓?fù)浞桨?/h3>

在篩選路由時應(yīng)堅持合理化的基本原則，確保站距分布的均勻性。對于無法選擇路由的區(qū)段，要借助信號放大器等設(shè)備妥善解決站距分布等問題。在業(yè)務(wù)分配過程中，工作人員應(yīng)確保所選擇的線路具備較高的可靠性，有利于有序開展分配作業(yè)。

4 對OTN 技術(shù)發(fā)展的進(jìn)一步思考

隨著我國社會科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國現(xiàn)階段已經(jīng)擁有了更加先進(jìn)的電力通信專業(yè)化故障檢修系統(tǒng)，在該電力系統(tǒng)中充分利用OTN 技術(shù)，能夠更好地提高設(shè)施運行水平，有效滿足工作中的需求。同時，應(yīng)更加重視大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)建，綜合分析設(shè)備可能發(fā)生的問題，從而更好地規(guī)避風(fēng)險、故障的發(fā)生。

5 結(jié) 論

通過對OTN 技術(shù)的組成、應(yīng)用以及優(yōu)化電力通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面的深入研究，在電力通信傳輸網(wǎng)的運行過程中合理運用OTN 技術(shù)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)運行模式予以優(yōu)化和完善?；诰W(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化方式，結(jié)合OTN 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，綜合考慮電力通信傳輸網(wǎng)建設(shè)工程目標(biāo)，得出有針對性的優(yōu)化方案，并保障方案內(nèi)容的可行性，從而促進(jìn)我國電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)水平的全面提高。