OTN技術在電力通信中的應用

李玉芬，何志勇，劉天英

（張掖供電公司信息通信中心，張掖 734000）

OTN技術在電力通信中的應用

李玉芬，何志勇，劉天英

（張掖供電公司信息通信中心，張掖 734000）

本文首先對電力通信的發展和現狀進行了闡述，在此基礎上分析了目前電力通信中存在的問題，為了解決這些問題，引入了OTN（Optical Transport Network）技術。隨后對OTN技術的概念進行了描述，通過與其他通信技術比較，得出了OTN技術在組網中的優勢。最后，通過對OTN技術在電力通信網中的測試應用、組網和規劃應用進行論述的基礎上，分析了OTN技術在電力通信中應用的可能性，論述了OTN技術在電力通信中與其他通信技術相比較所具備的優勢，展望了OTN技術必將在下一代電力傳送技術中得到廣泛應用的可能性。

智能電網；電力通信；OTN；SDH

1 引言

隨著經濟的飛速發展，能源結構也在發生著深刻的變化，尤其對怎樣高效應用電力等清潔能源被日益重視，各國也投入了大量的研究。我國結合世界電網發展趨勢，提出了以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展的目標，同時提出建設以信息化、互動化及自動化為特征的智能電網。堅強智能電網基本技術特征是具有信息化、互動化及自動化。信息化在堅強智能電網中起到對實時和非實時信息的高度集成和挖掘利用；自動化則需要依靠高效信息化的基礎上，實現電網自動運行控制和管理水平的提升；互動化則是以提高用戶體驗，提高電能的安全、高效、環保應用為目的，通過信息的實時溝通與分析，實現電力系統各個環節的良性互動和高效協調。雖然隨著電網規模的擴大可以提高資源優化配置能力，有利于接入和傳輸大規模可再生能源，但是這也就使得電網運行和控制越來越復雜。由于故障導致大面積停電的風險也在日益增大，對電力安全和可靠傳輸提出挑戰，電網的堅強可靠也是目前研究的熱點。而信息通信技術作為支撐智能電網關鍵的基礎技術，現在已經完全與電力生產技術相融合，通過將先進的通信技術、信息技術、傳感器技術、自控技術與電網技術結合，建設實時智能、高速帶寬的信息通信系統，為電力系統領域多種業務的靈活接入、智能電網的發展提供有力保障。

2 電力通信發展及現狀

作為目前世界上規模最大的電力通信骨干網絡，我國電力系統通信方式以光纖通信為主，微波和載波等多種方式共存。隨著智能電網的不斷發展，電力通信網絡在整個電網中的地位越來越重要，通信網絡的運行情況將對電網的安全穩定運行起著直接作用。

電力通信網作為一個專用網絡，在電力行業中為實現智能電網自動化、智能化和信息化提供有力的支撐，影響到電網運行的各個環節。由于電力通信系統既要能滿足電力行業的需求，體現在電力行業應用的特色，作為通信網絡，又要受到整個通信行業技術發展的推動。電力通信傳輸技術從最早的電力線路載波到微波技術，再到光纖通信，逐步提高性能。光纖通信技術與其他傳輸技術相比較，在傳輸損耗、抗干擾能力、傳輸容量等諸多方面有著許多優勢，因此，目前光纖通信也成為了電力通信的主要傳輸方式。從網絡化通信的角度來看，一般可以將光纖通信網分為三代。

（1）準同步數字系列和同步數字系列被認為是第一代光通信網。準同步數字系列曾經在電信網傳輸中占據主導地位，但是缺乏靈活的上/下路調度能力、點到點組網結構單一、國際上沒有統一的接口規范無法實現互聯、各廠家產品互不兼容、無法提供有效的網絡維護和管理功能，逐漸被同步數字系列所取代。同步數字系列具有靈活的交叉調度能力、完善的管理和維護功能、可靠的保護性能，同時具有世界范圍內的統一標準，真正實現了不同廠家設備之間的兼容，形成了網絡化的運行、管理和維護。但是它對信號的處理仍然在電層中進行，以VC-4（155Mb/s）為基本交叉顆粒，采用時分復用TDM技術單波道傳輸，傳輸容量和交叉調度顆粒受到限制，無法滿足業務帶寬的快速增長。而波分復用技術將多種波長復用進一根光纖中，實現多波長通道傳輸，具有傳輸容量大的優勢。

（2）作為第二代光網絡的代表，波分復用系統和光傳送網通過發展通信業務的IP化、寬帶化給整個網絡的技術、結構及設備處理能力等諸多方面帶來了深遠的影響。波分復用技術可以在單根光纖上實現多波長傳輸，以較低的代價大大提高了網絡傳輸的容量，成為目前通信網絡中主要的傳輸手段。雖然有上文所描述優點，但是波分復用系統作為一種點到點傳輸系統，組網不夠靈活高效，對系統性能監視和完善的網絡管理維護能力較差。為此，ITU-T在波分復用基礎上引入了同步數字系列開銷的思想，提出了光傳送網的概念。一方面，OTN既可以實現Gb/s級別以上的大顆粒業務調度和傳輸，解決同步數字系列調度交叉及傳輸容量不足的問題；另一方面，在光層和電層增加開銷字節，提供完善的信號、通道監視及管理維護能力。OTN綜合了同步數字系列和波分復用的優勢，是一個集大顆粒調度、大容量傳輸、光層靈活組網、適配多種業務、完善的網絡維護和管理等優點于一體的新一代傳送網絡。

（3）光網絡的發展目標是要實現全光網，即所有的信號處理都在光層進行，排除電層的限制，全光網被認為是第三代光網絡。但是就目前而言，全光網設備實現困難，發展尚需較長時間。而OTN網絡的提出就是為了彌補全光難以實現的不足，是目前網絡的發展目標，也是向全光網進化的必經階段。

3 OTN技術概述

3.1 OTN技術的概念

為了解決目前全光組網的關鍵技術不成熟，在現有光電技術的基礎上提出了傳送網組網技術——OTN技術。OTN在子網內部實現全光處理通過波分復用實現大容量傳輸，在子網邊界處進行光電混合處理能提供各種業務的適配接入。

ITU-T G872將整個OTN網絡層次分為三層，通過這三層包含了光和電兩個不同處理領域。具體的OTN網絡的分層情況如圖1所示。

圖1 OTN分層結構

（1）光信道層（OCL）。該層為不同業務信號提供端到端的透明光傳輸，這一層又劃分了光信道凈荷單元（OPU）、光信道數據單元（ODU）和光信道傳輸單元（OUT）三個電層子域。這樣劃分是為了適應不同速率的多種業務接入，同時每層網絡都加入開銷字節，提高網絡監測與維護和管理能力。光信道層主要為了適配不同業務信號、建立光信道、處理光信道層開銷、提供光信道的監視功能以及實現光信道層業務的保護與恢復等功能的實現，另外，OTN的電交叉也是基于本層的ODU實現。

（2）光復用段層（OMS）。該層主要實現為多波長信號提供網絡連接，從而能夠保證多波長信號的完整傳輸。光復用段層網絡主要完成多波長復用及復用段層開銷的處理功能，實現復用段的監視和保護等管理功能。

（3）光傳輸段層（OTS）。該層主要實現光復用段的信號可以在不同類型的光傳輸介質上提供傳輸功能。OTS層應該能夠實現處理本層開銷、產生/提取光監控信道、提供光信道到物理傳輸媒介的適配等功能，同時，能夠在本層實現對光放大器和中繼器的監控。

3.2 OTN技術的優勢

完全向后兼容是OTN的主要優點，OTN完全可以在現有的SONET/SDH管理功能基礎上建立，它不僅可以提供對現有通信協議的完全透明，同時還能夠為波分復用提供端到端的連接和組網能力，它為可重構光分插復用器（ROADM）提供光層互聯的規范，而且能夠有效補充子波長匯聚和疏導能力。OTN技術體系涵蓋了光層和電層兩層網絡，匯集了同步數字系列和波分復用的雙重優勢。OTN技術的關鍵技術特征主要體現在下面四個方面：

（1）多類型客戶信號封裝及其透明傳輸。基于ITU-TG.709的OTN幀結構可以支持多種客戶信號，如同步數字系列、ATM、以太網等信號的映射和透明傳輸。它可以很好地實現同步數字系列和ATM標準封裝和透明傳送，但是對于不同速率的以太網的支持會有所差異。雖然ITU-TG.sup43中對于10GE業務實現不同程度的透明傳輸提供了補充建議，但是，目前對于更大速率的以太網、專網業務光纖通道以及接入網業務吉比特無源光網絡等到OTN幀中標準化的映射方式仍在討論中，還沒有一個完美的解決方案。

（2）能夠實現大顆粒的帶寬復用、交叉和配置。在OTN中，電層帶寬顆粒被稱為光通路數據單元，而光層帶寬顆粒被稱為波長。在OTN中定義的顆粒與SDH中的VC-12/VC-4調度顆粒相比較，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要比SDH中的顆粒大很多，這樣的大顆粒對于高帶寬數據客戶業務的適配能力和傳送效率能夠有效提升。

（3）強大的開銷和維護管理能力。OTN提供的開銷管理能力繼承了同步數字系列，因此與其類似。OTN光信道層的OTN幀結構大大增強了該層的數字監視能力。另外，OTN還提供了6層嵌套串聯連接監視功能，從而能夠在OTN組網時，實現對采取端到端和多個分段同時進行性能監視的功能。

（4）增強了組網和保護能力。在引入了OTN幀結構、ODU交叉和ROADM等技術后，光傳送網的組網能力大大加強，從而有效改變了基于SDH VC-12/VC-4調度帶寬和波分復用點到點提供大容量傳送帶寬的現狀。采用了前向糾錯技術后，光層傳輸的距離顯著增加。而且，OTN技術對于基于電層和光層的業務保護功能能夠提供更為靈活方式。

4 OTN技術在電力通信傳輸網中的應用

4.1 OTN技術測試

在電力信息通信傳輸中，OTN技術的測試作用主要包括對理想測試拓撲進行搭建以及對最佳測試內容予以選取。從大方向來看，主要包括以下兩方面：

（1）測試設備通過將符合G.709標準的OUT幀發送給OTN設備，同時，在OUT幀中插入相關SM開銷、PM開銷及TCM段開銷，然后利用OUT設備網關對幀進行檢查，分析OUT設備是否能夠有效接收互聯網分析儀開銷。

（2）通過網管功能修改OUT設備中的TCM開銷、SM開銷與PM開銷，再利用網絡分析儀對鏈路進行檢測，檢查接收端所接收幀中存在的開銷是否正常。

4.2 組網與規劃

未來電力信息通信網絡將以OTN，ROADM為關鍵應用技術，核心層采用光傳送網技術，通過在網絡中建立較多的骨干節點等一系列技術，從而合理、全面地解決高帶寬業務需求。能夠滿足在未來電力通信網中承載的地理信息系統（GIS）、顧客營銷系統及服務中心等相關數據業務的需求。未來將會由網公司、超高壓公司、省公司、直流換流站、500kV及以上變電站等組成下一代電力通信網的骨干層網絡節點，骨干層主要實現對大顆粒業務進行調度，所以在此層采用OTN技術可以有效滿足骨干層業務速率高、帶寬大、級別高等需求。而為了實現靈活的業務調度、盡量提高光纖資源的利用率以及豐富光方向連接，在電力信息通信網的核心層建議采用Mesh組網。當然，在采用OTN技術進行組網和設計時，還要考慮對現有投資的保護，如光纜資源等，對于主用路由采取直達的方式，對于備用路由則采用通過一跳的轉接方式實現，能夠確保主、備路由的相對獨立性。

5 結束語

目前，電力通信網絡需要承載語音類、數據類和多媒體等各種類型的業務，這些業務包括實時、準實時和非實時等業務，同時還需要提供對分組業務和電路業務的支持。隨著電網智能化、信息化程度不斷加深，業務帶寬的爆炸式增長，傳統電網基于同步數字系列和波分復用的通信網絡在各方面性能上不能滿足需求，因此，迫切需要建設新的OTN網絡來適應電力行業的飛速發展。在此背景下，需要對OTN相關原理和技術進行深入研究，同時結合電力通信特點，探討OTN技術在電力通信網中的實際應用，為OTN技術在電力通信中的應用提供參考和建議。■

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[6] 劉振亞．智能電網技術[M]．北京：中國電力出版社，2010.

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[9] 賴群．淺析OTN技術與電力通信[J]．通信技術，2011(10)

迪威視訊獲中國大屏顯示領域大獎

2016年1月13日，迪威視訊宣布，在由中國投影網、數字標牌網、音響網聯合主辦的“2015視聽行業高峰論壇”暨第十屆中國大屏幕投影行業年度評選活動中，迪威視訊榮獲“2015年度激光顯示設備品牌大獎”。

本次評選活動自2015年10月份正式啟動以來，活動參加報名企業共600余家。活動采用網絡投票、會員投票、微信選票、媒體投票、行業專家評審投票等度種方式，決出最終的獲獎名單。迪威視訊憑借品牌美譽度、客戶美譽度、技術創新等突出表現獲得激光顯示設備品牌大獎殊榮。

Application of OTN Technology in Power Communication Network

Li Yufen, He Zhiyong, Liu Tianying
(ICC of Zhangye Power Supply Company, Zhangye, 734000)

First, the development and current status of the power of communication are described, based on the analysis of the power of communication in the existing problems in order to solve these problems, the introduction of OTN technology. Then the concept of OTN technology are described, by comparison with other communication technologies, obtained OTN technology in a network. Finally, based on the OTN testing applications and network technology and planning applications in power communication network will be discussed, analyzed the possibility of OTN technology in electric power communication applications, it discusses the OTN technology with other communication in Power Line Communication technology have the advantage compared to analyze the possibility of OTN technology will be widely used in the next generation of power transmission technology.

Smart Grid; Power Communication; OTN; SDH

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.01.007

TN913

A

1672-7274（2016）01-0030-04

李玉芬，女，1985年生，青海樂都人，本科，工程師，研究方向為電力信息通信。