趙 燦

(國網(wǎng)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(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用分析

趙 燦

(國網(wǎng)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(wǎng)的現(xiàn)狀及需求，將OTN技術(shù)與SDH技術(shù)、WDM技術(shù)進(jìn)行對比分析，說明OTN技術(shù)在解決電力通信傳輸網(wǎng)帶寬瓶頸問題方面的優(yōu)勢，以河北省南部電網(wǎng)為例，從組網(wǎng)策略、設(shè)備選型、系統(tǒng)容量等方面分析OTN技術(shù)的應(yīng)用情況及效果。

電力通信網(wǎng)；OTN技術(shù)；大顆粒業(yè)務(wù)處理

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)、變電站遠(yuǎn)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(yīng)用。數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)需求迅速增長，對電力通信傳輸網(wǎng)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(wǎng)主要應(yīng)用SDH 技術(shù)和WDM技術(shù)2種傳輸技術(shù)。OTN(Optical Transport Network)技術(shù)在充分繼承SDH、WDM傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的同時，改善其不足之處，因此被認(rèn)為是下一代傳送網(wǎng)技術(shù)的首選?，F(xiàn)階段，OTN技術(shù)正逐步被引入應(yīng)用于電力通信傳輸網(wǎng)。

1 電力通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀及需求

電力通信網(wǎng)是一種專業(yè)性要求極強(qiáng)的通信網(wǎng)，是電網(wǎng)的重要組成部分。電力系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)主要承載一些實時業(yè)務(wù)(如話音、繼電保護(hù)、調(diào)度自動化業(yè)務(wù)等)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的一些非實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如信息化業(yè)務(wù)、電量采集業(yè)務(wù)、行政高清會議電視業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)等)，為電網(wǎng)的電力生產(chǎn)、經(jīng)營和電網(wǎng)運(yùn)行提供了必要的保證和支撐。隨著電網(wǎng)的高速發(fā)展、智能化建設(shè)和集約化管理，當(dāng)前的電力通信傳輸網(wǎng)已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)的迅猛增長需求[1]。

隨著“智能電網(wǎng)”和“三集五大”體系建設(shè)的深入推進(jìn)，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、高清視頻這些應(yīng)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(wù)大量涌現(xiàn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)給人們的生產(chǎn)、生活帶來了很大的便利。電力系統(tǒng)通信為了適應(yīng)這種發(fā)展，越來越多的非生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)逐步增加，企業(yè)資源管理ERP、容災(zāi)中心、營銷稽查管理、信息統(tǒng)一出口、3G 視頻等新數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)，同時除線路繼電保護(hù)等少數(shù)業(yè)務(wù)仍為TDM方式外，調(diào)度自動化、電話等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)迅速向分組化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已占通信網(wǎng)絡(luò)容量的90%以上。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性強(qiáng)，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(wǎng)以SDH體系架構(gòu)為主，系統(tǒng)速率以2.5 Gb/s為主，局部達(dá)到10 Gb/s，傳輸容量有限，承載能力較低。現(xiàn)有通信傳輸網(wǎng)已無法滿足動輒GE、10GE的信息傳送需求，傳輸網(wǎng)出現(xiàn)了較大的資源缺口，通信網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸問題突出，因此在現(xiàn)階段急需建設(shè)能夠滿足大帶寬顆粒傳送的傳輸網(wǎng)絡(luò)，解決電力通信傳輸網(wǎng)帶寬瓶頸問題。

2 OTN的技術(shù)優(yōu)勢

OTN即光傳送網(wǎng)，是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送網(wǎng)，也是下一代的骨干傳送網(wǎng)[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(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”。

2.1 OTN技術(shù)與SDH技術(shù)的對比分析

對于電力通信傳輸網(wǎng)，SDH在過去很長一段時間內(nèi)發(fā)揮了非常重要的作用，SDH 技術(shù)是基于話音業(yè)務(wù)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(fù)用(TDM)信號，利用時隙技術(shù)在電層指配固定帶寬電路進(jìn)行各種業(yè)務(wù)的調(diào)配；其交叉顆粒大小為VC12、VC3、VC4 級別，具有電路顆粒小、調(diào)度靈活、業(yè)務(wù)端到端管理、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制和OAM 功能完善等技術(shù)優(yōu)勢。但 SDH 的交叉調(diào)度顆粒偏小，開銷處理復(fù)雜，對IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決方案不足，網(wǎng)絡(luò)容量和大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度能力受到限制，無法滿足快速增長的大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

OTN技術(shù)能夠提供大顆粒的業(yè)務(wù)調(diào)度。OTN電層具體的帶寬顆粒是由光通路數(shù)據(jù)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(shù)因為其大顆粒的業(yè)務(wù)調(diào)度能力，非常適合傳輸大容量、高帶寬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

2.2 OTN技術(shù)與WDM技術(shù)的對比分析

WDM(波分復(fù)用)技術(shù)是在同一根光纖中同時傳輸眾多不同波長光信號的技術(shù)，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(jìn)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(wù)的承載問題，但是WDM技術(shù)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(wǎng)，在通道的調(diào)度和業(yè)務(wù)的承載方面不夠靈活，其網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力、業(yè)務(wù)保護(hù)能力、網(wǎng)絡(luò)管理等方面存在著不足之處。

OTN技術(shù)通過引入ROADM 、ODUk交叉和OTN幀結(jié)構(gòu)等技術(shù)和手段，極大地提升了光傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)能力。融合了WDM 和SDH 在光層、電層的完整功能體系結(jié)構(gòu)，各層網(wǎng)絡(luò)都具備相應(yīng)的管理監(jiān)控機(jī)制，完善了性能和故障監(jiān)測功能。OTN 光層和電層均具有網(wǎng)絡(luò)生存機(jī)制(保護(hù)、恢復(fù)機(jī)制)，可以提供強(qiáng)大的OAM功能。OTN 網(wǎng)絡(luò)還引入了基于ASON 的智能控制平面和帶內(nèi)FEC功能，提升了網(wǎng)絡(luò)配置的智能化程度，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

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

3 OTN技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用情況

3.1.1 組網(wǎng)策略

電力通信傳輸網(wǎng)分為骨干網(wǎng)、匯聚網(wǎng)和接入網(wǎng)，OTN技術(shù)應(yīng)用于骨干網(wǎng)的大顆粒業(yè)務(wù)傳送。根據(jù)電力通信網(wǎng)實際運(yùn)行情況，綜合考慮OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的業(yè)務(wù)帶寬需求、實際建設(shè)成本等多方面的因素，在省級骨干網(wǎng)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(wǎng)的主要通信節(jié)點，形成主干OTN環(huán)網(wǎng)，主要是對大顆粒業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)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(wǎng)[3]。

以河北省南部電網(wǎng)(簡稱“河北南網(wǎng)”)OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為例，見圖1，工程中共建設(shè)57個通信站點，包括河北省電力公司，石家莊、保定、衡水(備調(diào))、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(wǎng)已形成由500 kV、220 kV OPGW 光纜為骨干的光纜網(wǎng)絡(luò)，本工程依托現(xiàn)有光纜資源，構(gòu)成南北環(huán)主干OTN網(wǎng)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(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.1.2 設(shè)備選型

OTN電交叉設(shè)備完成ODUk級別的電路交叉功能，為OTN網(wǎng)絡(luò)提供靈活的電路調(diào)度和保護(hù)能力。OTN 光交叉設(shè)備(即 ROADM/PXC)提供OCh 光層調(diào)度能力，實現(xiàn)波長級別業(yè)務(wù)的調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)。目前，這類設(shè)備的形態(tài)為ROADM。OTN 光電混合交叉設(shè)備同時提供ODUk電層和OCh 光層調(diào)度能力，波長級別的業(yè)務(wù)可以直接通過OCh 交叉，其它需要調(diào)度的業(yè)務(wù)經(jīng)過ODUk 交叉，兩者配合可以優(yōu)勢互補(bǔ)，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(shè)備。

在河北南網(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(wù)站點OTN 設(shè)備上配置電交叉單元，達(dá)到電層各類顆粒業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，并配置相應(yīng)線路、支路處理單元。光方向在4個及以上的站點設(shè)備配置ROADM 光交叉單元，即采用OTN 光電混合交叉設(shè)備，以實現(xiàn)光層的靈活調(diào)度。

3.1.3 系統(tǒng)容量

隨著OTN技術(shù)的發(fā)展，目前系統(tǒng)的單波容量可達(dá)到100 Gb/s ，通路間隔可做到25 GHz，即160*100 Gb/s 系統(tǒng)[4]。根據(jù)電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求、性價比等方面的綜合考慮，在電力通信網(wǎng)中采用單波10 Gb/s的系統(tǒng)。系統(tǒng)的波道數(shù)量則需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和電路數(shù)量確定，在河北南網(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中采用80波*10 Gb/s作為OTN網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。

3.2 應(yīng)用效果

河北南網(wǎng)采用OTN技術(shù)體制建設(shè)大容量骨干傳輸網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)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(diào)至各地調(diào)及地區(qū)間骨干網(wǎng)絡(luò)具備了大顆粒帶寬業(yè)務(wù)的調(diào)度能力，可提高主網(wǎng)容災(zāi)、冗余的能力，可滿足“十三五”期間及遠(yuǎn)期業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

4 結(jié)束語

隨著通信技術(shù)發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，電力通信網(wǎng)優(yōu)化升級成為必然趨勢。OTN技術(shù)作為全新的光傳送網(wǎng)技術(shù)，具有較強(qiáng)的靈活性、構(gòu)成簡單，在大顆粒業(yè)務(wù)處理、保護(hù)能力等方面優(yōu)勢明顯，成為電力通信網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)先選擇。OTN網(wǎng)絡(luò)將成為電力通信傳輸網(wǎng)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(shù)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].保定：華北電力大學(xué),2014.

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

[3] 孟祥東.基于OTN設(shè)備的組網(wǎng)技術(shù)研究[D].北京:北京郵電大學(xué),2010.

[4] 楊愛霞.OTN在移動傳送網(wǎng)建設(shè)演進(jìn)中的應(yīng)用探討[J].電信技術(shù),2010(6):52-55.

本文責(zé)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(yùn)維檢修工作。

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