李道圣 盧斌 李連玉

摘要：通過對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務特點、業(yè)務種類以及業(yè)務需求進行分析和研究，論證了四級網(wǎng)OTN平面建設的必要性，針對四級網(wǎng)OTN平面建設方案進行分析和比較，確定四級網(wǎng)OTN平面建設的優(yōu)化方案，同時為提高業(yè)務承載的安全性，對OTN業(yè)務承載方式進行了分析和研究。為電力通信OTN網(wǎng)絡建設和優(yōu)化提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力通信;OTN技術(shù)

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0153-02

0 引言

對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務和承載方式進行分析和研究，確定OTN是泛在物聯(lián)網(wǎng)背景下大顆粒業(yè)務承載的最佳技術(shù)手段[1]。通過對四級OTN網(wǎng)絡兩種方式進行優(yōu)缺點對比分析，確定四級OTN網(wǎng)路建設方案，同時針對單平面、單設備OTN網(wǎng)絡業(yè)務給出安全承載方式。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務及承載分析

1.1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務分析

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對通信系統(tǒng)的承載需求主要分為單站接入、運維監(jiān)控系統(tǒng)和集中式數(shù)據(jù)中心等多種[2]。（1）單站接入業(yè)務。單站接入業(yè)務主要是實現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，構(gòu)建合作共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，助推能源生產(chǎn)清潔化發(fā)展，能源消費再電氣化。未來泛在物聯(lián)網(wǎng)建設需要的數(shù)據(jù)通道主要有：泛在物聯(lián)與物聯(lián)管理中心的數(shù)據(jù)交互、合作伙伴與對外業(yè)務平臺的共享服務、合作伙伴與企業(yè)平臺和物聯(lián)管理中心的數(shù)據(jù)接入和匯聚和內(nèi)外業(yè)務與企業(yè)中臺之間的數(shù)據(jù)匯聚和數(shù)據(jù)服務。（2）運維監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務。通過在地市公司、運維班和變電站進行變電運維輔助設備全面監(jiān)控系統(tǒng)建設，實現(xiàn)變電站輔助設備的監(jiān)控和視頻監(jiān)控。在變電站內(nèi)建設輔助設備站端監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控站端系統(tǒng)，在各個地市供電公司部署輔助設備集中監(jiān)控系統(tǒng)主站和變電信息綜合處理系統(tǒng)，在運維班部署輔助設備監(jiān)控工作站和視頻監(jiān)控工作站。（3）集中式數(shù)據(jù)中心業(yè)務。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)就近應用，挖掘潛在數(shù)據(jù)價值，實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設“全息感知、泛在連接”的目標，電力公司擬在各個地市供電公司建設區(qū)域集中式數(shù)據(jù)中心，有效支撐各地市供電公司能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范項目。

隨著各類高新技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡提速，電力通信數(shù)據(jù)正呈現(xiàn)指數(shù)級的增長，集中式數(shù)據(jù)中心模式難以滿足數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)移和由此產(chǎn)生的流量。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設對全業(yè)務統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心的連接能力、計算能力和響應能力等提出了更高要求，面對日益增加的數(shù)據(jù)，需要盡早開展邊緣計算架構(gòu)研究及建設，形成與“國網(wǎng)云”平臺結(jié)合的邊云融合、邊緣協(xié)作數(shù)據(jù)計算中心架構(gòu)模式，提升整體數(shù)據(jù)處理能力。結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設整體工作方案，2019年4月，經(jīng)與相關(guān)業(yè)務部門調(diào)研核實，通信專業(yè)在支撐堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務需求主要有50類業(yè)務，其中傳統(tǒng)業(yè)務35類、新增業(yè)務15類。通信業(yè)務主要分為四種：

（1）控制類業(yè)務：配電自動化、負荷控制等，部分業(yè)務時延精度由秒級提高到毫秒級，對時延和可靠性要求更高;（2）采集類業(yè)務：用電信息采集、狀態(tài)監(jiān)測等，呈現(xiàn)采集頻次高、終端數(shù)量多、部署范圍廣和雙向互動化的趨勢;（3）視頻類業(yè)務：變電站監(jiān)控、智能巡檢等，趨于高清化，業(yè)務顆粒度大幅增加、帶寬需求高速增長;（4）辦公類業(yè)務：OA、ERP等信息化應用，呈現(xiàn)多維化、移動化趨勢，業(yè)務帶寬需求顯著增長。

1.2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務承載分析

隨著國網(wǎng)公司發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，國家電網(wǎng)公司“兩會”做出全面推進“三型兩網(wǎng)”建設，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略部署，“堅強的智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”體系正在如火如荼的建設，通信需求將急劇增長，帶寬余量消耗很快，至2024年末，全面實現(xiàn)帶寬萬兆到縣、千兆到站所（變電站、供電所），現(xiàn)有的電力通信網(wǎng)帶寬將成為電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，OTN技術(shù)作為電力地市通信網(wǎng)建設已經(jīng)十分必要。

電力系統(tǒng)應用業(yè)務類型已逐步向IP化發(fā)展，除保護、安穩(wěn)等少數(shù)業(yè)務仍然采用TDM方式承載外，信息內(nèi)外網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、行政電話、調(diào)度電話、視頻系統(tǒng)等業(yè)務均將以IP方式承載。IP方式承載的業(yè)務往往需要較高帶寬，業(yè)務的顆粒度較大，相對于SDH的VC-12/VC-4的處理顆粒，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，高帶寬業(yè)務的傳送效率得到顯著提升。

建設大容量、高可靠的光傳輸網(wǎng)，將大大增加通信網(wǎng)絡容量，增強網(wǎng)絡的健壯性和可靠性，為各類業(yè)務的承載提供堅強的保障。對于促進堅強智能電網(wǎng)建設和信息化的發(fā)展，滿足發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度的各個環(huán)節(jié)以及公司建設、運行、生產(chǎn)、營銷、管理等領(lǐng)域的通信需要將奠定堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2 四級網(wǎng)OTN平面建設研究

四級OTN網(wǎng)絡可采用兩種方式進行建設：三級網(wǎng)OTN平面延伸和新建獨立四級網(wǎng)OTN平面建設，兩種建設方案分析和對比如下[3]。

2.1 三級網(wǎng)OTN平面延伸方案

利用現(xiàn)有三級網(wǎng)設備資源，將三級網(wǎng)覆蓋的500kV變電站和地調(diào)節(jié)點納入四級網(wǎng)OTN平面建設中，形成三、四級網(wǎng)統(tǒng)一平臺的OTN網(wǎng)絡。對相應的500kV變電站擴容擴容電子框和光子框，地調(diào)原有OTN設備新增OTN電子框和光子框，與本期新增的OTN設備進行組網(wǎng)，具體網(wǎng)絡示意圖1所示。

方案優(yōu)點分析：（1）充分利用三級網(wǎng)設備和網(wǎng)絡資源，有利于提高網(wǎng)絡的建設能效;（2）統(tǒng)一網(wǎng)管，省市之間和各地市之間的大顆粒業(yè)務調(diào)度靈活，方便管理;（3）三級網(wǎng)與四級網(wǎng)為統(tǒng)一品牌，方便后期運行和維護。

方案缺點分析：新增設備受現(xiàn)有廠家設備品牌和設備配置限制。

2.2 新建獨立四級網(wǎng)OTN平面方案

利用地市公司現(xiàn)有通信資源進行獨立組網(wǎng)，形成一張獨立的四級網(wǎng)OTN平面，具體網(wǎng)絡示意圖2所示。

方案優(yōu)點分析：（1）不受現(xiàn)有設備品牌限制，設備選擇靈活度高;（2）不受現(xiàn)有節(jié)點設備配置限制。

方案缺點分析：（1）需要獨立的網(wǎng)管系統(tǒng)，省公司需要建設多個廠家的網(wǎng)管系統(tǒng)，管理復雜;（2）至省公司的業(yè)務需要通過三級網(wǎng)和四級網(wǎng)OTN設備業(yè)務OTU進行轉(zhuǎn)接，業(yè)務調(diào)度不靈活。

2.3 四級網(wǎng)OTN平面業(yè)務承載安全分析

四級網(wǎng)OTN平面主要承載的業(yè)務為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等大顆粒業(yè)務，業(yè)務流向為地調(diào)、備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點。為了保證數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務的承載安全，四級網(wǎng)OTN平面建設可以分為單平面雙設備和單平面單設備兩種[4]。

（1）單平面雙設備OTN網(wǎng)絡業(yè)務承載安全分析。在地調(diào)、第二匯聚節(jié)點/備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點各新增2臺OTN設備，組建單平面雙設備網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。各個站點的數(shù)據(jù)網(wǎng)設備分別上聯(lián)至本站點的2臺OTN設備上，在地調(diào)分別由兩臺OTN設備傳送至地調(diào)的2臺核心路由器上，在單臺OTN設備故障以及檢修時確保數(shù)據(jù)通信網(wǎng)業(yè)務的安全。（2）單平面單設備OTN網(wǎng)絡業(yè)務承載安全分析。在地調(diào)、第二匯聚節(jié)點/備調(diào)、縣調(diào)和重要匯聚站點各新增1臺OTN設備，組建單平面單設備網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。各個站點的數(shù)據(jù)網(wǎng)設備上聯(lián)至地調(diào)的大顆粒業(yè)務一條通過本站點的OTN設備上聯(lián)，另一條通過光纜上聯(lián)至其他相鄰站點的OTN設備進行上聯(lián)。

在地調(diào)分別通過本期新增的OTN設備和現(xiàn)有三級網(wǎng)OTN設備傳送至地調(diào)的2臺核心路由器上。單平面單設備方式業(yè)務承載示意圖3所示。

3 結(jié)語

通過對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下，四級OTN網(wǎng)絡的建設模式和業(yè)務承載安全性進行深入分析和研究，為OTN技術(shù)在電力系統(tǒng)同的應用提供指導性建議。

參考文獻

[1] 楊東升，王道浩，周博文，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應用前景[J].發(fā)電技術(shù)，2019（02）：107-114.

[2] 林靜，林柏.電力物聯(lián)網(wǎng)建設中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通訊世界，2017（24）：185-186.

[3] 李鵬.電力通信系統(tǒng)中OTN技術(shù)的研究與應用[J].信息通信，2017（12）：254-255.

[4] 陳文剛.OTN技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的應用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應用，2017（11）：27-28.