配網(wǎng)通信全光接入設(shè)備的研究

葛 軍，孟強龍，劉 莉，湯 紅，褚 旋

（國網(wǎng)馬鞍山供電公司，合肥 243000）

1 配網(wǎng)通信采用的技術(shù)及面臨的問題

由于SDH設(shè)備具有種類多樣、電路調(diào)度管理靈活、自愈環(huán)保護、網(wǎng)管能力強等優(yōu)點，故在電力調(diào)度通信網(wǎng)和配網(wǎng)中大量的采用SDH/MSTP傳輸設(shè)備組建傳輸環(huán)網(wǎng)，在接入層的光纖通信主要采用EPON、GPON進行業(yè)務(wù)接入。

由于SDH技術(shù)和PON技術(shù)都是目前非常成熟的，是否可以考慮利用SDH及PON等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計出采用SDH+PON集中技術(shù)，將在各條安全的SDH傳輸線路中直接對接遠端ONU的一種傳輸設(shè)備，從而解決目前面臨的SDH傳輸和PON接入相分離所帶來的隱患點增加、網(wǎng)管分離以及占用空間大的弊端。

2 研究方案

針對目前配網(wǎng)通信中SDH設(shè)備和PON設(shè)備相分離的弊端，“配網(wǎng)通信全光接入設(shè)備的研究與應(yīng)用”課題主要是研究符合電力系統(tǒng)特點的SDH+PON的一體化傳輸設(shè)備，實現(xiàn)配網(wǎng)通信的全光接入，從而適應(yīng)電力配網(wǎng)終端通信需求。

2.1 SDH+PON一體化設(shè)備研究

本課題研究“SDH+PON一體化設(shè)備的研究與應(yīng)用”，基于相對成熟的SDH及PON標準及其優(yōu)勢技術(shù)，綜合產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)管理平臺，提供開放網(wǎng)絡(luò)編程接口；成熟一體化產(chǎn)品平臺，保證簡化的易于控制、管理及運維。

2.1.1 項目重點研究內(nèi)容

現(xiàn)有SDH設(shè)備和PON設(shè)備都是獨立設(shè)備，現(xiàn)有的PON設(shè)備和SDH設(shè)備之間主要通過以太網(wǎng)接口進行連接，無法將SDH和PON設(shè)備做到一體化，還分屬于兩套各自獨立的系統(tǒng)，不利于設(shè)備的維護、管理和業(yè)務(wù)調(diào)度，針對現(xiàn)有應(yīng)用存在的問題，深入研究將SDH系統(tǒng)和PON系統(tǒng)進行整合到同一個平臺上，同時在同一個平臺上能夠同時對SDH設(shè)備和PON設(shè)備進行統(tǒng)一的維護和管理，從而減少了設(shè)備的故障率和提高了設(shè)備維護的工作效率。

2.1.2 SDH+PON一體化設(shè)備實現(xiàn)方案

2.1.2.1 SDH復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

圖1 SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)

SDH基本復(fù)用映射結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，SDH有三個復(fù)用等級，分別是C-12虛容器、C-3虛容器和C-4虛容器，每一種不同的虛容器對應(yīng)著不同的傳輸速率。

早期的SDH傳輸設(shè)備只能夠提供TDM業(yè)務(wù)接口，如2Mb/s、34Mb/s、45Mb/s和140Mb/s接口，不能提供IP接口，如果需要接入IP業(yè)務(wù)，需要外接協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將IP數(shù)據(jù)封裝在C12或C3或C4虛容器中實現(xiàn)點對點傳輸，但這種應(yīng)用效率比較低下，不能充分發(fā)揮IP數(shù)據(jù)的統(tǒng)計復(fù)用優(yōu)勢。

2.1.2.2 MSTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺除了能夠提供TDM業(yè)務(wù)之外，還能夠提供ATM業(yè)務(wù)接口和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口，在VC虛容器之前增加了數(shù)據(jù)處理功能，接入的數(shù)據(jù)可選擇采用HDLC和GFP封裝格式，同時設(shè)備支持以太網(wǎng)的二層交換和匯聚功能，可將多個終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入到MSTP設(shè)備的以太網(wǎng)接口，然后通過以太網(wǎng)業(yè)務(wù)板卡實現(xiàn)業(yè)務(wù)的交換和匯聚。

圖2 MSTP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.2.3 PON數(shù)據(jù)封裝到SDH

SDH+PON一體化傳輸平臺主要利用現(xiàn)有成熟的SDH技術(shù)和PON技術(shù)進行實現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計時將SDH功能和PON功能分別設(shè)計，按照各自現(xiàn)有的ITU-T標準和國標進行產(chǎn)品設(shè)計，在設(shè)備中對PON口來的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進行二次封裝到SDH的VC-X虛容器，而無需通過有線線纜實現(xiàn)設(shè)備的連接。

圖3 PON設(shè)備以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的二次封裝

從PON口來的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用ITU-T標準的GFP協(xié)議進行封裝，然后將GFP封裝的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)映射到VC虛容器。同時，在網(wǎng)管平臺上通過配置交叉連接，可將業(yè)務(wù)傳輸?shù)街付ǖ臉I(yè)務(wù)節(jié)點，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的落地。

PON設(shè)備OLT的上行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)直接通過系統(tǒng)進行封裝，無需二次封裝。

2.1.2.4 系統(tǒng)硬件功能框圖

圖4 系統(tǒng)硬件功能框圖

2.1.2.5 SDH+PON一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)

SDH+PON一體化設(shè)備初步設(shè)計為3U標準19英寸結(jié)構(gòu)，設(shè)備采用雙電源和雙主控設(shè)計，能夠提供五個業(yè)務(wù)槽位，其中，設(shè)備將主控板卡和上聯(lián)光口設(shè)計在同一塊板卡上。

圖5 SD+PON設(shè)備一體化機構(gòu)

2.1.2.6 設(shè)備主要功能

支持點對點、鏈型或環(huán)型等多種網(wǎng)絡(luò)拓撲；最大支持2個STM-1或STM-4上聯(lián)光接口；單臺設(shè)備最大提供4個PON口；以太數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持 G.7041（GFP）、G.7042（LCAS）、G.7043（VCAT）、G.707、G.8040等標準；與其他廠商的SDH設(shè)備能夠在業(yè)務(wù)層面實現(xiàn)互聯(lián)互通；提供18VC4×18VC4（1134VC12×1134VC12）的交叉連接；所有板卡支持熱插拔；所有業(yè)務(wù)板卡支持混插；所有業(yè)務(wù)卡可自動識別；支持AC220和DC-48V電源盤混插，雙電源可實現(xiàn)1+1保護；主控單元、交叉單元和上聯(lián)接口可實現(xiàn)冗余備份；支持設(shè)備溫度檢測功能；支持遠端設(shè)備掉電檢測功能；支持實時時鐘功能；支持內(nèi)時鐘、線路時鐘、外時鐘等多種同步方案。

2.2 技術(shù)指標

2.2.1 基本特性

（1）網(wǎng)絡(luò)拓撲：星形網(wǎng)，線形網(wǎng)，環(huán)形網(wǎng)。

（2）插卡數(shù)量：匯聚盤、支路盤、網(wǎng)管盤、電源盤。

（3）交叉連接容量：匯聚盤：18VC4*18VC4。

（4）交叉連接方向：群路到支路、支路到群路、支路到支路。

（5）交叉連接類型：單向、雙向、多播/廣播、環(huán)回。

（6）光保護能力：VC-12、VC-3、VC-4等級支持子網(wǎng)連接保護，保護時間小于50ms。

（7）線性復(fù)用段1+1保護，STM-1/STM-4等級雙纖單向復(fù)用段保護。

（8）電源冗余：兩塊獨立的電源盤位置，DC+DC，1+1保護。

（9）內(nèi)置網(wǎng)管通道：標準的DCC通道或VC-12、E1通道、64K通道、以太網(wǎng)監(jiān)控通道和EOE形以太網(wǎng)帶內(nèi)監(jiān)控通道。

（10）內(nèi)部功能：匯聚盤內(nèi)置TUPP和交叉連接功能、標準的SDH設(shè)備時鐘單元，匯聚和支路光盤內(nèi)置E1誤碼測試單元，1kHz音頻測試單元。

（11）光方向：2或4路上行STM-1，2路上行STM-1/STM-4。

（12）配置STM-4支路光盤可以接入2個光支路方向的STM-4業(yè)務(wù)。