OTN技術在電力通信傳輸網中的應用

吳 瑤

（國網黑龍江省電力有限公司大慶供電公司，黑龍江 大慶 163458）

0 引 言

電力是工業、農業、辦公、生活的必須能源。電力的傳輸和配送是供電公司的主要工作范疇，也是能源有效分配的主要環節。隨著人類能源枯竭預期的加重，電力的科學與智能傳輸配送成為供電事業的首要課題。在信息技術快速發展的當今，利用現代通信、網絡技術為電力傳輸配送進行支撐十分可行。過去，業界先后采用了同步數字系列通信網、波分復用技術等技術。而隨著光網通信的流行，這些技術略顯落后，OTN成為電力傳輸配送的通信技術首選。因此，對OTN技術要素和應用進行深入分析十分必要。

1 電力通信網的傳統布局

如今，信息技術已經廣泛應用于人們工作生活的方方面面，改變了人們的工作和生活方式。因此，將其應用于電力傳輸配送具有一定的實踐價值。我國電力配送系統是全球規模最大的，而電力通信骨干網規模也首屈一指。近年來，智能電網技術發展越來越快，傳統電表供應商開始開發供應智能電表，同時涉獵智能供電領域，將通信技術應用于電力供應。智能通信技術能夠使電力供應更加穩定，并在一定程度上實現供電節約的目的。

電力通信網的發展中，一方面受電力行業的內在需求影響，另一方面受通信技術發展的制約，具有一定的技術特色。過去，電力線路載波技術、微波技術先后被應用于電力通信網絡建設。現階段，光纖通信技術在很多領域逐步完成了對傳統通信技術的替代，在電力領域同樣具有一定的優勢。比如，能夠有效降低電力損耗，增強電力傳輸網絡的抗干擾性，擴大電力傳輸容量。因此，在現代人們用電規模越來越大、用電方式多樣化的背景下，它的實踐意義更加積極。本文將梳理光纖通信網的技術歷史，包括準同步和同步數字系列時代、波分復用技術時代和全光網。

（1）第一代光通信網是準同步和同步數字系列。準同步數字系列（PDH）的技術要素是于各個支路信號中置入一定脈沖。全球主要存在兩種標準，分別是歐洲的E系列和美國的T系列。不同標準的不兼容、調度能力一般、結構單一等缺點明顯，導致準同步數字系列（PDH）很快被準同步數字系列（SDH）所替代。后者傳輸速率更高，標準和傳輸速率統一，更容易相互連通，同時易于管理。

（2）波分復用系統是公認的第二代光網技術，它對通信領域最大的貢獻是開展了IP化的通信業務，實行了寬帶化的網絡結構，實現了多波長傳輸在單根光纖上的傳輸，大大擴展了通信容量。然而，它也具有組網缺乏靈活性、管理能力差的不足。

（3）全光網通信。實現在網絡傳輸所有環節排除對電信號的依賴，被稱為第三代光網。基于目前的技術，全光網依然處于探索階段。OTN技術則一定程度上實現了全光網的一些功能，稱為未來全光網實現的一個跳板技術。

2 OTN技術及其優勢

2.1 OTN技術

OTN承載了波分復用技術，實現了在光層對網絡進行組織，被譽為未來骨干傳送網的基礎[1]。OTN基于G.872、G.709、G.798等諸多ITU-T標準，建立了“數字傳送體系”與“光傳送體系”，一定程度上解決了過去WDM網絡調度能力弱、管理能力弱的缺陷。同時，OTN技術也將電域（數字傳送）與光域（模擬傳送）的標準統一起來，處理的對象是波長級業務，并把傳送網開發為多波長光網絡階段。

2.2 OTN技術的優勢

相對于傳統通信技術，OTN創新地實現了標準的全部兼容，能夠基于傳統的SONET/SDH管理功能，一方面促使現有通信協議透明化，另一方面能夠給WDM的網絡組織提供全面支持，同時支持ROADM實現光層連接標準[2]。事實上，OTN有效地將光、電兩種信號形式進行了標準范疇的統一，將SDH、WDM兩種技術的優勢有效整合，實現了光網通信的雙重優勢，促使OTN技術具有如下優勢。

（1）能夠實現多信號的封裝與傳送。因為幀設計上采用了ITU-TG.709標準，能夠同時對多類信號的傳送進行有效支持，包括SDH、ATM等。當然，在多種速度的Internet上，則支持效果不佳。10GE業務的實現方面，則需要OTN標準體系中的ITU-TG.sup43作鋪墊。

（2）實現帶寬的有效復用、交叉與配置。OTN在對電層帶寬顆粒的定義上有所不同。和SDH相比，它在復用、交叉和配置方面的顆粒更多，可以有效增強各類業務的傳輸效率和適配能力。

（3）提供充分的開銷與管理功能。OTN能夠支持一定的開銷管理功能，這與SDH技術有一定的相似性。OTN的OCh層設計了特殊的幀，使其具備了高效的監視性能。同時，它也具備嵌套、串聯式的監控能力，使得客戶在開展一些業務時，能夠跨越網絡提供商進行自我管理和調控。

（4）強化了組網與自我保護的性能。因為擁有特殊的幀結構，也具有ODUk交叉以及ROADM的使用，一定程度上提升了OTN的組網性能。此外，OTN使用了FEC技術，延長了傳輸距離。

3 OTN技術在電力通信傳輸網中的應用

OTN技術的優勢如此明顯，也契合了電力智能化傳送的需求。因此，下面將從通信骨干網需求、技術測試、組網、規劃等方面，闡述OTN技術在電力通信傳輸網中的具體應用。

3.1 OTN電力通信骨干網需求

前文已述，我國電力通信網絡規模較大，站點數量和相關數據規模巨大，在智能化傳輸、配電的要求下，對網絡的要求也較高，如一定的自恢復能力、靈活的配置需求、易操作性和易維護性、安全性等。

OTN具有迅速恢復的能力，可以構建一個以光纖為主要傳輸介質的骨干網絡，為電力系統服務。它與傳輸網中的任何電氣設備相連，通過相應的調解設備控制對方，實現各類調解功能。具體實現中，不需要轉換設備，相對傳統組網方式不僅具有經濟性，性能也會有所提升。在電力傳輸網絡的功能需求中，包括電話網絡、數據網絡、視頻監控業務、SCADA業務等，都可以在OTN網絡中被充分實現[3]。如果各地電網有根據自己的供電需求單獨建立供電通信網絡的需求，OTN技術也能夠對其進行充分支持。因為它能夠架設多種不同的拓撲結構，在設計階段能夠根據客戶的具體需求充分配置結構。

3.2 OTN技術測試

測試是對網絡技術是否滿足功能需求與性能需求的一種檢驗。對于電力通信網絡建設，需要對OTN技術進行一定測試。實踐中，重點測試的內容有兩點，一是建設合理的拓撲結構，二是設定相關測試環節。針對拓撲結構的測試，主要從多業務、FEC增益等方面來考量。如果業務比較混亂，則需要設計較為復雜的網絡拓撲。針對測試內容的設計，則需要利用相關儀器把OUT幀傳送于OTN設備。其中，OUT幀內含有各類開銷，經過后者的充分驗證后，得出其能否充分收到各類開銷的結論。同時，也需要利用后臺管理的相關操作，修訂上述各類開銷。重復上述測試，以驗證這些開銷是否被修改。

充分測試OTN網絡后顯示，它在理論上能夠安全、可靠地運營，可為電力通信網絡的持續建設提供支持。

3.3 組網與規劃

在OTN技術的理念下，電力通信網絡也將從上而下重新布局。在核心層，需要基于電力網絡的實際需求進行骨干節點的設置。如果該網絡為國家電網、南方電網統一部署，則這些骨干節點將通常設置在各省市的省會城市。這與我國通信網絡骨干節點的設置一致，不僅有利于通信技術的有效支持，也有利于各類業務的最優化開展。在站點設置上，500 kV以上變電站、省級供電公司、超高壓公司、直流換流站都要作為骨干節點被認定，承載了地理信息服務、銷售與客戶服務、數據業務等功能。正是因為OTN技術的大帶寬、高速率等優勢，它能夠滿足電網的各類性能需求。組網中，則應當采用Mesh模式。為保證網絡的可靠性，需要在組網中做好備份，各個節點的路由器、辦卡、線路、電源供應都要做好雙備份。另外，對于供電公司目前的通信資產，如前期置備的光纜，也需要進行合理的重復利用，以能夠更為經濟地開展組網工作。

4 結 論

現階段，網絡信息呈現出爆炸式增長模式，而電力系統也不再具有封閉性。相反，它與其他通信業務出現了很多交叉。因此，利用OTN技術對電力通信網絡進行重新布局十分必要。隨著移動互聯網的高速發展和大數據、云計算技術的開展，電力供應和傳輸、電力業務的開展相關數據也會越來越多，越來越有價值。這些可以通過數據分析技術進行有效挖掘，從而對通信網絡提出更高要求。相信隨著OTN技術的進一步實施和發展，這些業務功能也將逐步得到有效支持。

參考文獻：

[1] 蔣春蕾.PTN與OTN聯合組網模式及其關鍵技術研究[J].光通信技術，2017，41（1）：4-7.

[2] 楊天普，戴廣翀，杜 錚，等.超100Gbit/s OTN標準及關鍵技術[J].電信工程技術與標準化，2017，30（4）：32-36.

[3] 陸 俊，張 旭，徐志強，等.基于最小環收縮的電力OTN網絡節點評估方法[J].電力信息與通信技術，2017，15（8）：49-54.