泛在電力物聯網背景下OTN網絡建設研究

李道圣 盧斌 李連玉

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

關鍵詞：泛在電力物聯網;電力通信;OTN技術

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

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

1 泛在電力物聯網業務及承載分析

1.1 泛在電力物聯網業務分析

泛在電力物聯網對通信系統的承載需求主要分為單站接入、運維監控系統和集中式數據中心等多種[2]。（1）單站接入業務。單站接入業務主要是實現電力系統各個環節萬物互聯、人機交互，構建合作共贏的能源互聯網生態圈，助推能源生產清潔化發展，能源消費再電氣化。未來泛在物聯網建設需要的數據通道主要有：泛在物聯與物聯管理中心的數據交互、合作伙伴與對外業務平臺的共享服務、合作伙伴與企業平臺和物聯管理中心的數據接入和匯聚和內外業務與企業中臺之間的數據匯聚和數據服務。（2）運維監控系統業務。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控系統建設，實現變電站輔助設備的監控和視頻監控。在變電站內建設輔助設備站端監控系統、視頻監控站端系統，在各個地市供電公司部署輔助設備集中監控系統主站和變電信息綜合處理系統，在運維班部署輔助設備監控工作站和視頻監控工作站。（3）集中式數據中心業務。為實現數據就近應用，挖掘潛在數據價值，實現泛在電力物聯網建設“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域集中式數據中心，有效支撐各地市供電公司能源互聯網綜合示范項目。

隨著各類高新技術的發展及網絡提速，電力通信數據正呈現指數級的增長，集中式數據中心模式難以滿足數據的高速轉移和由此產生的流量。泛在電力物聯網建設對全業務統一數據中心的連接能力、計算能力和響應能力等提出了更高要求，面對日益增加的數據，需要盡早開展邊緣計算架構研究及建設，形成與“國網云”平臺結合的邊云融合、邊緣協作數據計算中心架構模式，提升整體數據處理能力。結合泛在電力物聯網建設整體工作方案，2019年4月，經與相關業務部門調研核實，通信專業在支撐堅強智能電網和泛在電力物聯網的業務需求主要有50類業務，其中傳統業務35類、新增業務15類。通信業務主要分為四種：

（1）控制類業務：配電自動化、負荷控制等，部分業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）采集類業務：用電信息采集、狀態監測等，呈現采集頻次高、終端數量多、部署范圍廣和雙向互動化的趨勢;（3）視頻類業務：變電站監控、智能巡檢等，趨于高清化，業務顆粒度大幅增加、帶寬需求高速增長;（4）辦公類業務：OA、ERP等信息化應用，呈現多維化、移動化趨勢，業務帶寬需求顯著增長。

1.2 泛在電力物聯網業務承載分析

隨著國網公司發展方式的轉變，國家電網公司“兩會”做出全面推進“三型兩網”建設，加快打造具有全球競爭力的世界一流能源互聯網企業的戰略部署，“堅強的智能電網”和“泛在電力物聯網”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，全面實現帶寬萬兆到縣、千兆到站所（變電站、供電所），現有的電力通信網帶寬將成為電網發展的瓶頸，OTN技術作為電力地市通信網建設已經十分必要。

電力系統應用業務類型已逐步向IP化發展，除保護、安穩等少數業務仍然采用TDM方式承載外，信息內外網、調度數據網、數據通信網、行政電話、調度電話、視頻系統等業務均將以IP方式承載。IP方式承載的業務往往需要較高帶寬，業務的顆粒度較大，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，將大大增加通信網絡容量，增強網絡的健壯性和可靠性，為各類業務的承載提供堅強的保障。對于促進堅強智能電網建設和信息化的發展，滿足發電、輸電、變電、配電、用電和調度的各個環節以及公司建設、運行、生產、營銷、管理等領域的通信需要將奠定堅實的物質基礎。

2 四級網OTN平面建設研究

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

2.1 三級網OTN平面延伸方案

利用現有三級網設備資源，將三級網覆蓋的500kV變電站和地調節點納入四級網OTN平面建設中，形成三、四級網統一平臺的OTN網絡。對相應的500kV變電站擴容擴容電子框和光子框，地調原有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，具體網絡示意圖1所示。

方案優點分析：（1）充分利用三級網設備和網絡資源，有利于提高網絡的建設能效;（2）統一網管，省市之間和各地市之間的大顆粒業務調度靈活，方便管理;（3）三級網與四級網為統一品牌，方便后期運行和維護。

方案缺點分析：新增設備受現有廠家設備品牌和設備配置限制。

2.2 新建獨立四級網OTN平面方案

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

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

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

2.3 四級網OTN平面業務承載安全分析

四級網OTN平面主要承載的業務為數據通信網和調度數據網等大顆粒業務，業務流向為地調、備調、縣調和重要匯聚站點。為了保證數據網業務的承載安全，四級網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網絡業務承載安全分析。在地調、第二匯聚節點/備調、縣調和重要匯聚站點各新增2臺OTN設備，組建單平面雙設備網絡結構。各個站點的數據網設備分別上聯至本站點的2臺OTN設備上，在地調分別由兩臺OTN設備傳送至地調的2臺核心路由器上，在單臺OTN設備故障以及檢修時確保數據通信網業務的安全。（2）單平面單設備OTN網絡業務承載安全分析。在地調、第二匯聚節點/備調、縣調和重要匯聚站點各新增1臺OTN設備，組建單平面單設備網絡結構。各個站點的數據網設備上聯至地調的大顆粒業務一條通過本站點的OTN設備上聯，另一條通過光纜上聯至其他相鄰站點的OTN設備進行上聯。

在地調分別通過本期新增的OTN設備和現有三級網OTN設備傳送至地調的2臺核心路由器上。單平面單設備方式業務承載示意圖3所示。

3 結語

通過對泛在電力物聯網背景下，四級OTN網絡的建設模式和業務承載安全性進行深入分析和研究，為OTN技術在電力系統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.泛在電力物聯網的關鍵技術與應用前景[J].發電技術，2019（02）：107-114.

[2] 林靜，林柏.電力物聯網建設中的關鍵技術研究[J].通訊世界，2017（24）：185-186.

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

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