基于OTN技術的電力通信傳輸網絡優化策略

摘要：電力通信傳輸行業的發展，提升了電力通信傳輸效率和質量，大幅提升了各行各業的電力通信相關業務水平。OTN技術是電力通信傳輸網絡中常用的優化技術，合理地運用此技術能夠實現對原有網絡的有效優化。本文從OTN技術的內涵及優勢出發，并提出基于OTN技術的電力通信傳輸網絡優化的具體策略。

關鍵詞：OTN技術；內涵；優勢；電力通信；傳輸網絡；優化策略

一、引言

人們對網絡通信的期待越來越高，主要體現在傳輸質量和傳輸速率上。電力通信系統建設和優化受到越來越多的關注，各種信息應用系統得到普及應用，提高了電力通信傳輸網絡的穩定性、可靠性和實時性。這些技術對電力通信的帶寬要求較高，如果僅僅采用傳統的優化技術，無法滿足現代電力發展的需求[1]。OTN技術的出現使電力通信傳輸網絡得到優化。為了保障該技術的應用方案滿足不同行業的需求，工作人員需要全面掌握該技術的內涵、優勢和具體的優化策略。

二、OTN技術的概念與內涵

（一）概念

OTN（Optical Transport Network），譯為光傳送網，是一種基于光分插復用設備（FIROADM）的多路網絡。1999年獲得通過的第一個OTN技術標準G.872，至今已經經過了20多年的發展，標準化已經完善，技術也成熟。OTN技術融合了傳統電力通信網絡的優點，合理地應用OTN技術能夠滿足不同業務需求。例如，光層基于OTN網絡和G709規范標準實現信號傳輸和長波交叉調度，能夠實現不同端層的交叉調度，相較于電交叉具有更強的調度能力。另外，OTN技術能夠實現更靈活的組網，如果能采取相應的措施處理長距離傳輸的局限性，還能進一步優化網絡結構，增大傳輸距離[2]。

（二）內涵

本文嘗試從光層的OCh（光信道層）、OMS（光復用段層）和OTS（光傳輸斷層）三個層次來闡述OTN技術的內涵。

1.OCh層

OCh的主要功能是實現業務信號的透明光有效傳輸。為了滿足不同業務接入目的，需要考慮到電力通信傳輸網絡的傳輸速率。OCh層包括3個電子層域能夠實時監測和保護電力通信網絡，分別是OPU（光信道凈荷單元）、ODU（光信道數據單元）、OTU（光信道傳輸單元）。

2.OMS層

OMS層主要實現的功能是供應網絡連接區域，不同業務對應不同類型的波長信號。基于OTN技術，能夠設定OMS層次，保證電力通信傳輸網絡傳輸不同類型的波長信號的完整性，同時也能夠提升網絡整體的傳輸能力。工作人員可以利用OMS層有效保護電力通信傳輸網絡的復用段。

3.OTS層

OTS的主要功能為信號傳輸提供良好的環境條件，維系光復用段不同種類的光介質傳輸。工作人員需要關注OTS層的開銷與適配任務。

三、OTN技術的優勢分析

（一）全業務接入

OTN技術以當前行業標準為依據，有效傳輸多種傳統信號和顆粒信號業務，并兼容多種傳輸速率，實現高效、可靠承載的數據業務。它具備接入超大顆粒業務的能力[3]。

（二）強大的傳送

1.大容量傳送

OTN技術的傳送容量可達到T比特，能夠實現標準且高效的前向糾錯碼（FEC），支持長跨距離傳送。

2.實現異步傳送

OTN技術是一種定幀長結構，利用幀同步字節（FAS）可以在接收端確定每一幀的起始位置。相較于既往的同步信號傳輸（如SDH系統），OTN技術能夠突破其局限性，具有顯著的便捷性[4]。

3.多樣封裝和透明傳送

首先，OTN技術通過提供G.709接口，能夠疊加類似SDH的開銷字節，從而替代路由器POS端口的部分功能，意味著路由器不需要再提供該端口；其次，OTN技術能夠實現各種業務的疏導，IP網絡配置非常靈活，保證業務傳輸的可靠性；此外，OTN技術能夠對各項業務進行透明傳送，包括IP、視頻、SDH等，具備豐富的功能。

（三）靈活的疏導

OTN技術的電層顆粒主要為2.5G和10G，利用ODUk/GE的復用和疏導，能夠實現子波長業務調度；光層能夠借助ROADM完成波長業務調度，而ODUk的級聯和虛級聯能夠實現大顆粒的疏導，顯示出OTN技術具備強大的疏導調度能力。

（四）可靠的保護

首先，OTN技術支持傳統波分的光層保護，對于子波長通道（ODU/GE）也有專有和共享保護，此外OTN技術還能夠基于Mesh網實現智能保護和恢復。其次，OTN技術具備較強的故障檢測能力，在實際運行過程中，由于OTN技術的幀結構能夠增強數字監控能力，利用OTN技術組網，能夠監測不同分段和端到端的狀態，提高故障檢測能力，顯著提升網絡的整體安全性[5]。

（五）有效的管理

相較于傳統的波分網絡，OTN技術能夠實現更為有效的管理，這種管理體現在對光域各層的管理上，并能夠實現端到端的性能和連接檢測。值得一提的是，OTN技術的網絡管理投入更低，經濟優勢明顯。

四、基于OTN技術的電力通信傳輸網絡優化策略

（一）優化總體思路

1.規劃

電力通信傳輸網絡主要包括“骨干網”“匯聚網”“接入網”，OTN技術對電力通信傳輸網絡的優化是基于該技術持續地、明顯的高帶寬業務及大容量等業務能力。因此，工作人員需要從源頭著手，著眼于總體規劃，兼顧建設成本等參數，對各個節點進行整體的合理規劃[6]。工作人員還應注意應用OTN技術時，在有效落實通信傳輸、完善備份各環節方面主要使用Mesh網絡。為了保證整體規劃的經濟效益，工作人員在前期工作中也需要妥善落實供電企業的通信資產，并確保其能夠重復利用。

2.測試

為了保證OTN技術能夠滿足相關業務的功能需求，需要開展OTN技術測試。技術測試需要綜合考慮多個維度，一是充分優化OTN技術的相關性能；二是提升電力通信傳輸效果；三是保證建立匹配實際的拓撲結構；四是實現FEC增益、多業務等。隨著業務數量的增長，電力通信傳輸網絡的拓撲結構變得更加復雜。在進行OTN技術測試內容設計時，需要考慮更多的要素。工作人員可以借助設備傳輸OPT幀，通過測試各項開銷明確OPT幀的開銷是否受到影響。

3.組網應用

充分考慮目前電力通信傳輸網絡的運行特點及OTN技術的實際應用，一般基于OTN技術的電力通信傳輸網絡組網應用包括匯聚、核心和接入3個層次[7]。

匯聚層：選擇光交叉設備。匯聚層主要負責顆粒穿透，需要考慮能源損耗控制和網絡的安全水平。如果能夠實現波長顆粒全部穿透光層，就能夠完美地控制能源損耗并提升網絡的安全水平。

核心層：選擇光電混合交叉設備。核心層大部分承載分子波長和ODUk單元的業務顆粒，主要需要解決傳輸距離的問題。

接入層：應用OTM終端、電交叉OTH設備，以提高波長級業務調動靈活性，提高波長應用價值。

基于OTN技術實現電路配置和顆粒的處理后，相關數據業務能夠通過以太網傳輸至電混合交叉設備，核心層還需要對數據單元進行顆粒封裝和管理。在這種情況下，核心層采用的光交叉設備能夠實現大業務顆粒的操作，而匯聚層能夠實現OTN和SDH功能，從而簡化管理程序，提高管理效果。

（二）優化整體結構

1.網絡結構

網絡結構優化的主要工作是優化路由選擇與業務分配。針對路由器的優化需要合理地選擇分布站點，保證站距的均勻分布，如果部分區段無法使用路由，可以采用信號放大器解決站距分布過長的問題。針對業務分配的優化工作，工作人員需要選擇可靠性高的線路來分配業務，避免選擇資源不足或性能不足的線路。

2.拓撲結構

電力通信傳輸網絡的拓撲結構設計需要遵循相關的原則，實現完善網絡功能并簡化設備配置。工作人員在進行拓撲結構優化時，需要兼顧網絡建設的經濟效益和管理效益，以減少后期運營和維護的難度與費用。

首先，需要關注基于業務需求進行合理配置，滿足未來十年的發展需求，并保留足夠的擴容余量。

其次，要配置中繼站和電交叉設備，以解決傳輸距離和后續業務調度問題。

最后，對于衰耗過大的部分線路，需要更換光放大器，以保證信號的可靠性。

（三）優化網絡配置

1.站點設備

電力通信傳輸網絡的站點優化要以業務需求為準。基于OTN技術的電力通信傳輸網絡包括較多站點設備，如控制系統、站端設備、光纜等，各種站點設備的配置都需要滿足傳輸網絡系統需求，并且要保障足夠的擴容余量。為了給后續的業務調度工作提供支持，還需要在電中繼站點及周圍業務站點設置電交叉設備。

2.電交叉設備

電交叉設備需要關注的核心要素為設備數量，設備數量必須滿足電力通信傳輸網絡的組網需求，并且與后期發展需求相吻合。在這一大前提下，為了能夠保障不同類型的業務順利接入，就需要基于OTN技術由電交叉設備實現OTU分離，同時還需要在各個站點設置中繼配置。

3.光放大器

基于OTN技術的電力通信傳輸網絡中，對光放大器的優化需要兼顧光纜物理條件和跨端業務傳動能力兩大方面。配置光放大器時，工作人員必須充分保持前述兩方面的平衡，以保證運維的可行性。工作人員要精準計算，優化設計，一般來說，光放大器的線路跨度較大，數量較多，工作人員可以依據實際特點制定可行的配置方案，保證傳輸網絡的優化效益。

線路跨損在30-35dB時，維持無電中繼＜7斷。

線路跨損在40-45dB時，設置后向拉曼放大器，維持無電中繼＜3斷。

線路跨損在45-50dB時，維持無電中繼＜1斷。

線路跨損＞50dB時，設置光放大器、前、后向拉曼放大器等設備，維持無電中繼＜1斷。

（四）優化網絡傳輸距離

基于OTN技術優化電力通信傳輸網絡時，必須考慮傳輸距離，而影響傳輸距離的主要因素有衰耗、色散、非線性效應等，因此優化策略需針對各個影響因素

而定。

1.衰耗

衰耗是光信號傳輸時的能量損失，主要由光波本身的散射和光纖對光波的吸收疊加而來。隨著現代材料學的發展和科技的進步，光纖衰減系數顯著降低，一般約為0.19-0.21 dB/km。工作人員可以通過適當延長中繼距離的方式降低光纖通信系統成本，從而提高經濟

效益[8]。

2.色散

色散是光纖的基本特性，可分為色度色散和偏振模色散[9]。由于光的傳播速率與介質的折射率密切相關，而折射率又與波長密切相關，所以光在光纖中的傳輸速率會有差異。電力通信傳輸網絡中的色散會造成信號變寬，影響網絡整體性能。優化網絡傳輸距離時，必須考慮色散問題。傳輸距離與色散系數呈反比關系，也就是說，為了保證傳輸速率和質量，系統信號傳輸的中繼距離不能太長。

3.非線性效應

非線性效應會嚴重影響傳輸質量，因為這種效應會壓窄脈沖、展寬頻譜，而傳輸距離和這些參數呈反比的關系[10]。基于OTN技術，能夠通過電力通信保護的方式提升傳輸距離。

4.優化業務保護方式

電力通信傳輸網絡實際運行時，為了保障穩定的運行狀態，必須合理選擇業務保護方式。在不同的結構或業務中，保護方式的選擇需要具有針對性。基于OTN技術的保護，需要重點關注倒換發生層面（這種保護結構與SDH相近），一方面是光層，另一方面是電層。

五、結束語

基于OTN技術的電力通信傳輸網絡優化策略具有顯著的經濟效益和現實意義。工作人員想要切實發揮OTN技術對電力通信傳輸網絡的優化作用，就必須掌握OTN技術的內涵和優勢，并深入學習其在優化電力通信傳輸網絡的具體策略。在實際的優化工作中，要了解電力通信傳輸網絡存在的問題，結合現階段和長期的發展目標進行整體規劃，充分發揮OTN技術的靈活性、保護能力、廣泛的業務處理能力和強大的傳送能力等優勢，并保障足夠的拓展空間，全面優化電力通信傳輸

網絡。

作者單位：翟娟薈 張俊凱 青海瑞豐科技有限公司

參考文獻

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