鄭惠文

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院， 山西太原 030002）

0 引言

電力通信網(wǎng)是電力網(wǎng)中負(fù)責(zé)通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是電力網(wǎng)系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。 近年來，隨著電網(wǎng)業(yè)務(wù)種類不斷增長，電力生產(chǎn)對電力通信網(wǎng)的要求也越來越高，電力通信網(wǎng)不僅要服務(wù)于生產(chǎn)調(diào)度和指揮，而且還要服務(wù)于辦公自動化和信息互動化，滿足電網(wǎng)企業(yè)管理信息迅速增長的帶寬需求。目前，各級電力通信網(wǎng)主要以光纖為主，微波為輔，少數(shù)地區(qū)采用衛(wèi)星通信的方式。 電力通信網(wǎng)現(xiàn)有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制主要是同步數(shù)字體系SDH（synchronous digital hierarchy） 和波分復(fù)用WDM（wavelength division multiplexing）技術(shù)，它們都存在一定的局限性， 無法滿足現(xiàn)有的信息傳送需求。 因此，電力傳送網(wǎng)需要一種適合在電力中應(yīng)用的性能較優(yōu)良的傳輸技術(shù)來滿足智能電網(wǎng)建設(shè)及各種新業(yè)務(wù)的傳輸需求。

1 光傳送網(wǎng)技術(shù)

光傳送網(wǎng) OTN（optical transport network）主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的骨干、匯聚層，實現(xiàn)大寬帶、超大帶寬及大顆粒度業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度。 而傳統(tǒng)的MSTP/SDH更適合小顆粒業(yè)務(wù)的細(xì)化管理，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的高效傳送，并具備端到端的組網(wǎng)能力，主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的匯聚層及接入層。 OTN 是繼SDH、WDM 等技術(shù)之后出現(xiàn)的一種新型網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)， 以波分復(fù)用WDM 技術(shù)為基礎(chǔ)，通過類似于SDH 的幀結(jié)構(gòu)及開銷處理，保證了類似SDH 的保護(hù)和管理維護(hù)能力。OTN 繼承了SDH 和WDM 技術(shù)的主要優(yōu)勢， 很好地彌補(bǔ)了兩者的缺陷， 克服了傳統(tǒng)SDH 容量受限和傳統(tǒng)波分系統(tǒng)組網(wǎng)能力弱、業(yè)務(wù)調(diào)度不靈活等缺點，既能完成業(yè)務(wù)在電域的處理，也能完成在光域的處理， 而且電域和光域均具有完整的體系結(jié)構(gòu)。同時，OTN 采用了大寬帶顆粒調(diào)度、 多級串聯(lián)連接監(jiān)視、光層組網(wǎng)等新型技術(shù)，不僅使原有的光纖資源成百倍地擴(kuò)容， 還可以使IP 和其他任意業(yè)務(wù)方便有效地在骨干網(wǎng)上傳輸。

1.1 OTN 體系結(jié)構(gòu)

OTN 的體系結(jié)構(gòu)由光層和電層2 部分組成，光、電層網(wǎng)絡(luò)都具備各自的管理監(jiān)控機(jī)制，且光層和電層網(wǎng)絡(luò)生存性都較好，OTN 技術(shù)具備完善的保護(hù)功能和良好的監(jiān)測故障性能。

從縱向分層的角度看，OTN 網(wǎng)絡(luò)可劃分為光傳送段層 OTS（optical transport section）、光復(fù)用段層 OMS（optical multiplex section）和光通路層。 同時，光通路層又可以劃分為光信道數(shù)據(jù)單元層、光信道傳送單元層和光通道層3 個子層， 這一點和SDH 技術(shù)中的通道層和復(fù)用段層較相似。 本質(zhì)上可將OTN 技術(shù)看成SDH 技術(shù)和 WDM 技術(shù)的一種結(jié)合，具備WDM 技術(shù)和SDH 技術(shù)的各自優(yōu)勢，并對組網(wǎng)功能進(jìn)行擴(kuò)展， 進(jìn)一步適應(yīng)了業(yè)務(wù)的傳送需求[1]。

a） 光傳送段層。 光傳送段層是光信號在不同類型的光媒質(zhì)上提供傳輸通道。OTS 定義了物理接口（包括頻率、功率及信噪比等參數(shù)）。 光傳送段開銷（OTS-OH） 用來確保光傳輸段適配信息的完整性， 同時實現(xiàn)光放大器或中繼器的檢測和控制功能。 整個OTN 由最下面的物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)所支持，即物理媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)是OTS 層的服務(wù)者。

b） 光復(fù)用段層。 光復(fù)用段層的作用是提供相鄰2 個波長的光傳輸設(shè)備間的光通信信號的傳輸，為光通信信號提供網(wǎng)絡(luò)連接。光復(fù)用段層可進(jìn)行光復(fù)用的巡檢和調(diào)控，并提供復(fù)用段層的生存性。 同時，光復(fù)用層可調(diào)節(jié)波長路由的光復(fù)用功能，解決光復(fù)用開銷。

c） 光通路層。 光通路層是 SDH、Ethernet、IP、ATM 等電力系統(tǒng)相關(guān)格式的客戶層信號，光通路層能實現(xiàn)光纖通道的選擇、波道的合理劃分和連接，實現(xiàn)端點之間電力通信網(wǎng)的連接， 處理產(chǎn)生和插入光通道配置的開銷，以及提供波長保護(hù)能力等。

1.2 組網(wǎng)模式

基于OTN 的電力通信網(wǎng)的一般組網(wǎng)方式主要有3 種，分別是全光終端復(fù)用設(shè)備組網(wǎng)、光終端復(fù)用設(shè)備+光分叉復(fù)用設(shè)備混合組網(wǎng)、 全光分叉復(fù)用設(shè)備組網(wǎng)方式。 較為常見和使用最多的是全OTM 組網(wǎng)， 對于這種組網(wǎng)方式而言， 主要連接方式為點對點，同時可以兼容WDM 的網(wǎng)絡(luò)支持，中繼光轉(zhuǎn)換單元 OTU（optical transform unit）或背靠背 OTU 可以實現(xiàn)不同節(jié)點間的電中繼。 OTN 技術(shù)有很好的兼容性， 在電力通信網(wǎng)的組網(wǎng)方式中有著很大優(yōu)勢。 同時，由于OTN 技術(shù)在光域中的信息處理能力強(qiáng)，可以實現(xiàn)大顆粒業(yè)務(wù)的傳輸與交換，因此通常作為電力通信網(wǎng)的中心節(jié)點來進(jìn)行業(yè)務(wù)的處理[2]。

1.3 應(yīng)用方式

OTN 綜合了 SDH 和 WDM 的優(yōu)點。 一方面，它處理的基本對象是波長級業(yè)務(wù)，提供對更大顆粒的透明傳送支持；另一方面，它解決了傳統(tǒng)WDM 網(wǎng)絡(luò)無波長和子波長業(yè)務(wù)調(diào)度能力、組網(wǎng)能力強(qiáng)但保護(hù)能力弱等問題。

由于目前以太業(yè)務(wù)容量的擴(kuò)展，IP 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)量也越來越大，而電力通信網(wǎng)承載了種類繁多、 數(shù)量龐大的IP 業(yè)務(wù)， 基于OTN的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以降低系統(tǒng)的處理壓力，減少對路由器堆簇的需求。 基于OTN 的網(wǎng)絡(luò)需匯集上級通信網(wǎng)， 因此必須實現(xiàn)通信傳輸網(wǎng)的分級應(yīng)用和構(gòu)建?？傮w來說，OTN 技術(shù)的應(yīng)用， 就是業(yè)務(wù)模式由電方向向光方向的拓展與延伸，提高電力通信網(wǎng)光纖利用效率，提升傳輸速率和提高通信傳輸網(wǎng)可靠性和調(diào)度靈活性。 具有靈活多樣性的OTN 技術(shù)應(yīng)用在電力通信網(wǎng)中，能夠有效避免因單一性對通信網(wǎng)造成的不利影響。

1.4 波道配置

電力通信系統(tǒng)中，OTN 業(yè)務(wù)需求相對固定，業(yè)務(wù)增長幅度較為平緩， 適合采用波道復(fù)用的方式。波道復(fù)用的原則如下。

a） 按需配置。 省際與省級電力通信OTN 系統(tǒng)均需要根據(jù)業(yè)務(wù)帶寬需求按需進(jìn)行配置，將數(shù)據(jù)通信網(wǎng)業(yè)務(wù)及通信容災(zāi)業(yè)務(wù)作為主要承載對象，預(yù)留冗余測試波道，并預(yù)留發(fā)展余量。

b） 波道復(fù)用。 電力通信OTN 系統(tǒng)中宜采用電交叉形態(tài)的OTN 設(shè)備組建網(wǎng)絡(luò)，OTN 系統(tǒng)的映射是其最為顯著的特點之一， 在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，應(yīng)充分利用其這一特點， 按照業(yè)務(wù)在OTN 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上流經(jīng)的路徑，按照每個波道最大帶寬10 GB進(jìn)行復(fù)用，最終確定網(wǎng)絡(luò)波道需求數(shù)量[3]。

2 OTN 在電力傳輸中的應(yīng)用

2.1 電力通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)分析

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中主要依靠電力通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 電力通信業(yè)務(wù)主要包括電力生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)和企業(yè)信息化相關(guān)業(yè)務(wù)兩大類。 以某省電力通信骨干網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃為例， 省級骨干通信網(wǎng)流量包括省公司到其直調(diào)廠站、省公司到其直屬單位、省公司到各個地市公司的業(yè)務(wù)流量，以及地市公司到直屬單位、地市公司到直屬變電站、地市公司到直調(diào)電廠、地市公司到縣公司以及縣公司之間的業(yè)務(wù)流量等。

2.2 斷面業(yè)務(wù)類型以及流量分析

對于省內(nèi)的骨干通信網(wǎng)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)將承載省內(nèi)各市電力絕大部分的信息化智能化業(yè)務(wù)，包括調(diào)度電話、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控、通信管理信息、企業(yè)資源規(guī)劃業(yè)務(wù)以及行政電話等業(yè)務(wù)，具體某省的斷面流量如表1 所示。

表1 某省電力通信斷面流量表

2.3 系統(tǒng)容量

隨著光傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，目前光傳輸系統(tǒng)的單波容量可達(dá)100 Gbit/s，通路間隔可做到25 GHz，即160 波×100 Gbit/s 系統(tǒng)。

根據(jù)電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求、 性價比等，在電力通信網(wǎng)中采用單波10 Gbit/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OTN 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中采用80 波×10 Gbit/s 作為OTN網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。規(guī)模小一些的省公司干線通信網(wǎng)建設(shè)初期可采用40 波系統(tǒng)，即使遠(yuǎn)期發(fā)展容量不足，適當(dāng)增配板卡也可平滑升級為80 波， 前提是網(wǎng)架不發(fā)生大規(guī)模的變化。對于光纖資源逐漸豐富的干線網(wǎng)絡(luò)， 向Mesh 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)演進(jìn)也是一種在邏輯上提升系統(tǒng)容量的有效辦法。 因此，電力OTN 通信網(wǎng)80 波×10 Gbit/s 的系統(tǒng)容量可以滿足未來5～10 年的業(yè)務(wù)增長需求。

3 結(jié)論

通過對相關(guān)業(yè)務(wù)的測算分析，以某省電力通信骨干網(wǎng)為例，省級網(wǎng)流量達(dá)到2 740 Mb/s。 在所有的業(yè)務(wù)中，除了企業(yè)信息管理一些業(yè)務(wù)相對顆粒較小，其他的項如配用電信息等業(yè)務(wù)都占用較大的空間，因此得出市級骨干網(wǎng)適用于傳輸容量較大而且有子波長調(diào)度功能的電交叉型OTN 設(shè)備的結(jié)論。

OTN 技術(shù)作為全新的光傳送網(wǎng)技術(shù)，繼承并拓展了已有傳送網(wǎng)絡(luò)的眾多優(yōu)勢特征，是目前電力通信網(wǎng)升級改造的最佳傳送技術(shù)。 從OTN 技術(shù)應(yīng)用定位上看，OTN 技術(shù)及設(shè)備已基本成熟， 可廣泛應(yīng)用于省級以上干線傳送層面， 而對于OTN 設(shè)備組網(wǎng)選擇，則應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)傳送顆粒、調(diào)度需求、組網(wǎng)規(guī)模和成本等因素綜合選擇。 通過引入OTN，可提升電力通信專網(wǎng)對高帶寬IP 業(yè)務(wù)的承載、 調(diào)度和管理能力，簡化網(wǎng)絡(luò)層次，實現(xiàn)業(yè)務(wù)恢復(fù)迅速、電路調(diào)度方便，提高帶寬利用率，滿足電力通信多元化、寬帶化特點的需求。