配網(wǎng)通信全光接入設(shè)備的研究

葛 軍，孟強(qiáng)龍，劉 莉，湯 紅，褚 旋

（國網(wǎng)馬鞍山供電公司，合肥 243000）

1 配網(wǎng)通信采用的技術(shù)及面臨的問題

由于SDH設(shè)備具有種類多樣、電路調(diào)度管理靈活、自愈環(huán)保護(hù)、網(wǎng)管能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故在電力調(diào)度通信網(wǎng)和配網(wǎng)中大量的采用SDH/MSTP傳輸設(shè)備組建傳輸環(huán)網(wǎng)，在接入層的光纖通信主要采用EPON、GPON進(jìn)行業(yè)務(wù)接入。

由于SDH技術(shù)和PON技術(shù)都是目前非常成熟的，是否可以考慮利用SDH及PON等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)出采用SDH+PON集中技術(shù)，將在各條安全的SDH傳輸線路中直接對(duì)接遠(yuǎn)端ONU的一種傳輸設(shè)備，從而解決目前面臨的SDH傳輸和PON接入相分離所帶來的隱患點(diǎn)增加、網(wǎng)管分離以及占用空間大的弊端。

2 研究方案

針對(duì)目前配網(wǎng)通信中SDH設(shè)備和PON設(shè)備相分離的弊端，“配網(wǎng)通信全光接入設(shè)備的研究與應(yīng)用”課題主要是研究符合電力系統(tǒng)特點(diǎn)的SDH+PON的一體化傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)通信的全光接入，從而適應(yīng)電力配網(wǎng)終端通信需求。

2.1 SDH+PON一體化設(shè)備研究

本課題研究“SDH+PON一體化設(shè)備的研究與應(yīng)用”，基于相對(duì)成熟的SDH及PON標(biāo)準(zhǔn)及其優(yōu)勢(shì)技術(shù)，綜合產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，提供開放網(wǎng)絡(luò)編程接口；成熟一體化產(chǎn)品平臺(tái)，保證簡(jiǎn)化的易于控制、管理及運(yùn)維。

2.1.1 項(xiàng)目重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容

現(xiàn)有SDH設(shè)備和PON設(shè)備都是獨(dú)立設(shè)備，現(xiàn)有的PON設(shè)備和SDH設(shè)備之間主要通過以太網(wǎng)接口進(jìn)行連接，無法將SDH和PON設(shè)備做到一體化，還分屬于兩套各自獨(dú)立的系統(tǒng)，不利于設(shè)備的維護(hù)、管理和業(yè)務(wù)調(diào)度，針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用存在的問題，深入研究將SDH系統(tǒng)和PON系統(tǒng)進(jìn)行整合到同一個(gè)平臺(tái)上，同時(shí)在同一個(gè)平臺(tái)上能夠同時(shí)對(duì)SDH設(shè)備和PON設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)和管理，從而減少了設(shè)備的故障率和提高了設(shè)備維護(hù)的工作效率。

2.1.2 SDH+PON一體化設(shè)備實(shí)現(xiàn)方案

2.1.2.1 SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

圖1 SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，SDH有三個(gè)復(fù)用等級(jí)，分別是C-12虛容器、C-3虛容器和C-4虛容器，每一種不同的虛容器對(duì)應(yīng)著不同的傳輸速率。

早期的SDH傳輸設(shè)備只能夠提供TDM業(yè)務(wù)接口，如2Mb/s、34Mb/s、45Mb/s和140Mb/s接口，不能提供IP接口，如果需要接入IP業(yè)務(wù)，需要外接協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將IP數(shù)據(jù)封裝在C12或C3或C4虛容器中實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，但這種應(yīng)用效率比較低下，不能充分發(fā)揮IP數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用優(yōu)勢(shì)。

2.1.2.2 MSTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)除了能夠提供TDM業(yè)務(wù)之外，還能夠提供ATM業(yè)務(wù)接口和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口，在VC虛容器之前增加了數(shù)據(jù)處理功能，接入的數(shù)據(jù)可選擇采用HDLC和GFP封裝格式，同時(shí)設(shè)備支持以太網(wǎng)的二層交換和匯聚功能，可將多個(gè)終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入到MSTP設(shè)備的以太網(wǎng)接口，然后通過以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板卡實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的交換和匯聚。

圖2 MSTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.2.3 PON數(shù)據(jù)封裝到SDH

SDH+PON一體化傳輸平臺(tái)主要利用現(xiàn)有成熟的SDH技術(shù)和PON技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將SDH功能和PON功能分別設(shè)計(jì)，按照各自現(xiàn)有的ITU-T標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在設(shè)備中對(duì)PON口來的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行二次封裝到SDH的VC-X虛容器，而無需通過有線線纜實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連接。

圖3 PON設(shè)備以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的二次封裝

從PON口來的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的GFP協(xié)議進(jìn)行封裝，然后將GFP封裝的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)映射到VC虛容器。同時(shí)，在網(wǎng)管平臺(tái)上通過配置交叉連接，可將業(yè)務(wù)傳輸?shù)街付ǖ臉I(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的落地。

PON設(shè)備OLT的上行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)直接通過系統(tǒng)進(jìn)行封裝，無需二次封裝。

2.1.2.4 系統(tǒng)硬件功能框圖

圖4 系統(tǒng)硬件功能框圖

2.1.2.5 SDH+PON一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)

SDH+PON一體化設(shè)備初步設(shè)計(jì)為3U標(biāo)準(zhǔn)19英寸結(jié)構(gòu)，設(shè)備采用雙電源和雙主控設(shè)計(jì)，能夠提供五個(gè)業(yè)務(wù)槽位，其中，設(shè)備將主控板卡和上聯(lián)光口設(shè)計(jì)在同一塊板卡上。

圖5 SD+PON設(shè)備一體化機(jī)構(gòu)

2.1.2.6 設(shè)備主要功能

支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、鏈型或環(huán)型等多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌蛔畲笾С?個(gè)STM-1或STM-4上聯(lián)光接口；單臺(tái)設(shè)備最大提供4個(gè)PON口；以太數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持 G.7041（GFP）、G.7042（LCAS）、G.7043（VCAT）、G.707、G.8040等標(biāo)準(zhǔn)；與其他廠商的SDH設(shè)備能夠在業(yè)務(wù)層面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；提供18VC4×18VC4（1134VC12×1134VC12）的交叉連接；所有板卡支持熱插拔；所有業(yè)務(wù)板卡支持混插；所有業(yè)務(wù)卡可自動(dòng)識(shí)別；支持AC220和DC-48V電源盤混插，雙電源可實(shí)現(xiàn)1+1保護(hù)；主控單元、交叉單元和上聯(lián)接口可實(shí)現(xiàn)冗余備份；支持設(shè)備溫度檢測(cè)功能；支持遠(yuǎn)端設(shè)備掉電檢測(cè)功能；支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能；支持內(nèi)時(shí)鐘、線路時(shí)鐘、外時(shí)鐘等多種同步方案。

2.2 技術(shù)指標(biāo)

2.2.1 基本特性

（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌盒切尉W(wǎng)，線形網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)。

（2）插卡數(shù)量：匯聚盤、支路盤、網(wǎng)管盤、電源盤。

（3）交叉連接容量：匯聚盤：18VC4*18VC4。

（4）交叉連接方向：群路到支路、支路到群路、支路到支路。

（5）交叉連接類型：?jiǎn)蜗颉㈦p向、多播/廣播、環(huán)回。

（6）光保護(hù)能力：VC-12、VC-3、VC-4等級(jí)支持子網(wǎng)連接保護(hù)，保護(hù)時(shí)間小于50ms。

（7）線性復(fù)用段1+1保護(hù)，STM-1/STM-4等級(jí)雙纖單向復(fù)用段保護(hù)。

（8）電源冗余：兩塊獨(dú)立的電源盤位置，DC+DC，1+1保護(hù)。

（9）內(nèi)置網(wǎng)管通道：標(biāo)準(zhǔn)的DCC通道或VC-12、E1通道、64K通道、以太網(wǎng)監(jiān)控通道和EOE形以太網(wǎng)帶內(nèi)監(jiān)控通道。

（10）內(nèi)部功能：匯聚盤內(nèi)置TUPP和交叉連接功能、標(biāo)準(zhǔn)的SDH設(shè)備時(shí)鐘單元，匯聚和支路光盤內(nèi)置E1誤碼測(cè)試單元，1kHz音頻測(cè)試單元。

（11）光方向：2或4路上行STM-1，2路上行STM-1/STM-4。

（12）配置STM-4支路光盤可以接入2個(gè)光支路方向的STM-4業(yè)務(wù)。