OTN技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

劉 晟，文 章

（國網(wǎng)株洲供電公司，湖南 株洲 412000）

0 引 言

隨著我國智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力通信網(wǎng)的重要性越加凸顯，并逐漸形成以光纖通信為主導(dǎo)，電力微波通信和載波通信等為補(bǔ)充的通信網(wǎng)架構(gòu)，為電力系統(tǒng)的信息化建設(shè)與調(diào)度管理等提供了可靠的承載網(wǎng)絡(luò)。為滿足電力通信系統(tǒng)大顆粒和高速率的業(yè)務(wù)需求，光傳送網(wǎng)（Optical Transport Network，OTN）技術(shù)在骨干核心網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究越加深入，本文主要圍繞此展開分析。

1 OTN技術(shù)概述

光傳送網(wǎng)是一種新型骨干傳送網(wǎng)，基于波分復(fù)用技術(shù)發(fā)展而來，在光層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的快速傳輸[1]。波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術(shù)是20世紀(jì)90年代以來發(fā)展較為迅速的一種傳輸技術(shù)，利用豐富的波長資源，提高傳輸容量，并實現(xiàn)同一根光纜纖芯內(nèi)部不同波長光信號的同時傳輸。此外，OTN定義了電層和光層兩層功能，根據(jù)ITU-T G.872將OTN光層分為光信道層（Optical Channel，OCh）、 光 復(fù) 用 段 層（Optical Multiplexer Section，OMS）、光傳輸段層（Optical Transmission Segment，OTS），具體參考結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 OTN結(jié)構(gòu)示意圖

與傳統(tǒng)傳輸技術(shù)相比，OTN技術(shù)可實現(xiàn)大容量傳輸，且傳輸安全性高、傳輸效率快，技術(shù)體系相對成熟，是目前信息傳送寬帶顆粒業(yè)務(wù)最好的技術(shù)。2013年，國家電網(wǎng)建成大容量長距離省際OTN后，各個省公司紛紛建設(shè)省內(nèi)OTN，以突破省內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸[2]。在電力通信系統(tǒng)中，通過OTN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)可支持各種類型的信號，實現(xiàn)了線路側(cè)透明傳輸，無需同步信號支撐，組網(wǎng)較為靈活，具有自愈保護(hù)和可擴(kuò)展等功能，為智能電網(wǎng)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)[3]。本文主要圍繞OTN技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用展開分析。

2 電力通信系統(tǒng)中OTN技術(shù)特點

電力通信系統(tǒng)中構(gòu)建OTN網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)靈活且擴(kuò)展便捷，可有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。OTN技術(shù)特點主要可歸納為以下幾個方面。一是可靠性高，業(yè)務(wù)調(diào)度靈活。在通信業(yè)務(wù)維護(hù)方面，OTN技術(shù)具有快捷、便利等優(yōu)勢，可調(diào)度電層子波長和光波長，利用大顆粒業(yè)務(wù)實現(xiàn)靈活調(diào)度。二是支持多客戶同時透明傳輸與信號封裝。在電力通信系統(tǒng)中，OTN可在各種程度上及時補(bǔ)充透明傳輸。目前，在專網(wǎng)業(yè)務(wù)光纖和以太網(wǎng)通道中，對于OTN幀的標(biāo)準(zhǔn)化映射模式研究依舊處于初級階段。對于交叉配置與大顆粒帶寬復(fù)用，OTN技術(shù)電層帶寬顆粒即為光通路數(shù)據(jù)單元，可增強(qiáng)高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與客戶適配能力，實現(xiàn)高效、可靠傳輸。三是建設(shè)經(jīng)濟(jì)性好，OTN技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用可實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的充分利用，有效減少投資。在現(xiàn)有通信資源基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，合理設(shè)置節(jié)點、配置設(shè)備，在保證傳輸容量的基礎(chǔ)上，合理節(jié)約建設(shè)成本[4]。四是維護(hù)管理和開銷控制能力較好。OTN技術(shù)開銷控制能力與SDH類似，同時具有強(qiáng)大的數(shù)字監(jiān)視能力，并提供嵌套監(jiān)視功能，實現(xiàn)端對端監(jiān)控或分段監(jiān)控，有利于提高整個電力通信系統(tǒng)的自我管理能力，實現(xiàn)OTN網(wǎng)絡(luò)可靠運行。

3 OTN技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用要點

3.1 OTN網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化總體思路

OTN技術(shù)在電力通信系統(tǒng)中的應(yīng)用需落實網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計工作。一是合理選擇路由和站距，針對長站距問題配置拉曼放大器和遙泵放大器等設(shè)備；二是盡量使用OPGW光纜承載光路；三是對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，減少光路跳接點。總體思路如圖2所示。

圖2 OTN網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化總體思路

3.2 OTN網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化要點

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒄拘团c業(yè)務(wù)端口優(yōu)化配置

主流OTN網(wǎng)絡(luò)推薦站型有電交叉站和光放大站兩種。通過選擇與優(yōu)化不同站點站型，節(jié)約相關(guān)投資并完善網(wǎng)絡(luò)功能，以滿足當(dāng)前及未來業(yè)務(wù)需求，具體配置要點如下。

（1）站點設(shè)備。按業(yè)務(wù)需求配置，系統(tǒng)光線路組成包括光放大系統(tǒng)、合分波器、系統(tǒng)控制、交叉矩陣、站端設(shè)備以及光纜等[5]。所有配置需滿足近10年電網(wǎng)發(fā)展需求，留有擴(kuò)容余量，滿足后期發(fā)展要求。此外，上下業(yè)務(wù)站點和電中繼站點設(shè)置OTN電交叉設(shè)備，為業(yè)務(wù)調(diào)度提供支持。

（2）電交叉連接設(shè)備。考慮運維改造需求進(jìn)行配置，設(shè)備數(shù)量滿足系統(tǒng)組網(wǎng)與業(yè)務(wù)發(fā)展要求。OTN電交叉連接設(shè)備主要采用支線路分離OTU，線路板卡按逐站點中繼配置，客戶側(cè)板卡端口配置滿足不同業(yè)務(wù)接入需求。

3.2.2 光放大器系統(tǒng)優(yōu)化配置

OTN網(wǎng)絡(luò)中光放大器配置需綜合考慮跨斷業(yè)務(wù)傳送能力和光纜物理條件兩大因素，在兩者之間取得一個平衡。電力通信光纜主要伴隨一次線路架設(shè)，跨段遠(yuǎn)、光放大器多，對此需對光放大系統(tǒng)進(jìn)行典型化配置，提高設(shè)計統(tǒng)一性，降低運維難度[6]。OTN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計中，需精確計算傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線路光纜實際衰耗以及熔接質(zhì)量，由此確定光放大器實際配置方案，主要參數(shù)確定如下。

（1）線路光功率。線路的傳輸損耗主要有光纜線路損耗和光纖法蘭接頭損耗兩類，需考慮外界環(huán)境與線纜老化等問題，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔縖7-9]。

（2）光信噪比。基于OTN/WDM技術(shù)構(gòu)建的大容量光通信系統(tǒng)，光信噪比是重要的性能衡量參數(shù)，一般要求N×10 Gb/s系統(tǒng)末端的光信噪比要大于18 dB。

3.2.3 業(yè)務(wù)保護(hù)方式優(yōu)化配置

對于電力系統(tǒng)實際業(yè)務(wù)運行而言，業(yè)務(wù)保護(hù)方式的合理選擇十分關(guān)鍵，針對不同業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需采取不同的保護(hù)策略，保證業(yè)務(wù)安全可靠運行[10]。

OTN業(yè)務(wù)保護(hù)倒換方式根據(jù)倒換發(fā)生層面，可分為光層和電層，從保護(hù)結(jié)構(gòu)出發(fā)，與SDH類似，可分為線性和環(huán)網(wǎng)，由此OTN各類保護(hù)方式如圖3所示。

圖3 OTN各類保護(hù)方式示意圖

3.2.4 網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化配置

網(wǎng)管網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)直接關(guān)系到系統(tǒng)監(jiān)控穩(wěn)定性，OTN網(wǎng)絡(luò)管理采取的是分層模式，邏輯上分為3層，具體如圖4所示。

圖4 OTN網(wǎng)絡(luò)管理分層架構(gòu)圖

圖4中，網(wǎng)元層是對物理網(wǎng)元進(jìn)行管理，受到網(wǎng)元管理層的控制。網(wǎng)元管理層是對網(wǎng)元層設(shè)備進(jìn)行管理，可直接控制OTN設(shè)備，并對加載其中的各類網(wǎng)元進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)管理層是在網(wǎng)絡(luò)層面對OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理。子網(wǎng)管理系統(tǒng)（Subnet Management System，SNMS）在網(wǎng)絡(luò)管理層，可采取分散部署或是集中部署的方式，接入更高層次的統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，做到跨廠商全網(wǎng)管理。本地維護(hù)終端（Local Maintenance Terminal，LCT）主要是對OTN系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控，可滿足簡單運維要求，多為輔助管理。

4 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力通信網(wǎng)面臨著業(yè)務(wù)多樣化的要求，對此必須構(gòu)建適應(yīng)業(yè)務(wù)變化的傳輸網(wǎng)絡(luò)。OTN技術(shù)在SDH、WDM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，傳輸安全性高、效率高，可滿足高標(biāo)準(zhǔn)電力通信網(wǎng)建設(shè)需求，工程實踐中需做好OTN網(wǎng)絡(luò)配置與優(yōu)化工作，為電力系統(tǒng)運行提供可靠支撐。