在地市級電力通信網建設中構建新型光電接入層

郭瑜

摘要：本文根據近兩年業界新出現的光電一體化技術及其最新的發展，結合目前電力通信網面臨升級換代的需求，闡述如何用光電一體化技術解決目前傳統接入技術存在的問題和缺點，提出構建新型光電接入層的思路，為電力通信設計與管理人員在今后的通信網絡規劃設計中提供參考。

關鍵詞：電力通信網;新型光電接入層

中圖分類號：TP18? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0007-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

接入網絡作為電力系統的基礎網絡資源，是通信業務的最終接入端，具有節點數量龐大、承載業務多樣，網絡結構復雜、建設周期長等特點，一旦建成，很難輕易進行升級換代的改造，因此接入網建設規劃既要滿足當前的需要，又要適應今后一定時期的發展。

本文根據近兩年業界新出現的光電一體化技術及其最新的發展，結合目前電力通信網面臨升級換代的需求，闡述如何用光電一體化技術解決目前傳統接入技術存在的問題和缺點，提出構建新型光電接入層的思路，為電力通信設計與管理人員在今后的通信網絡規劃設計中提供參考。

1 新型光電一體化技術

1.1 SDH功能和PCM功能的融合

近兩年在電力通信網建設中開始應用的光電一體化產品，是從電力行業實際業務需求出發，在MSTP與PCM設備基礎上加以改進開發而成，除了具有MSTP所有功能外，同時實現PCM業務的接入處理，融合了MSTP光傳輸層和PCM電接入層的兩部分功能。其產品系統結構如下圖所示。

在傳統的PCM+SDH組網方案中，PCM和SDH設備之間需要通過E1接口互連，而在光電一體化技術中，兩個功能模塊之間的連接直接通過背板總線完成，既省去了不必要的線纜連接，還極大提高了系統的可靠性。

光電一體化技術在硬件結構方面的融合設計，不僅簡化了網絡結構，而且統一了網管系統，給運維工作也帶來極大的便利。

1.2 語音中繼網關功能

新一代光電一體化技術除了在硬件設計上實現PCM和SDH的融合，還支持PRI（ Primary Rate Interface）、NO.7和SIP（Session Initiation Protocol）信令，為語音業務提供中繼網關功能。

對于傳統的PCM技術，在匯聚點的PCM局端設備，通常配置FXO接口，用于和局站程控交換機的模擬中繼接口連接。由于匯聚點FXO端口數量龐大，會給施工和運維工作帶來很多影響。光電一體化技術在局端設備中支持PRI（Primary Rate Interface）和NO.7信令功能模塊，可以通過E1接口和程控交換機實現語音話路中繼，每路E1中繼可以提供30個用戶通道和1個信令通道，和二線模擬中繼方式相比，極大減少了中繼接口和線纜數量，對工程維護帶來很多便利。

隨著電力系統行政電話交換網的逐步發展，原有的數字程控交換技術已經不能滿足現有業務的需求，國家電網提出了電力行政交換網向IMS演進的技術方向，而SIP信令是IMS系統中非常重要的信令之一。SIP是由IETF制定的多媒體通信協議，它是一個基于文本的應用層控制協議，用于創建、修改和釋放一個或多個參與者的會話，廣泛應用于NGN以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）的網絡中，可以支持并應用于語音、視頻、數據等多媒體業務。在新一代光電一體化技術中，語音中繼功能模塊也可以支持SIP信令，在局端光電一體化設備中，通過FE接口提供和IMS交換核心層之間的SIP信令交互，實現將遠端的普通電話業務通過FE接口接入IMS核心交換設備進行處理。

新一代光電一體化產品與目前傳統的PCM技術相比，不但將接入層和傳輸層進行融合，其與終端用戶層和核心交換層之間的網絡接口類型也得到豐富和擴展，網絡性能和技術適應性都得到極大提高。

2? 構建光電接入層

電力通信網長期以來主要采用PCM基群設備提供業務接入，由SDH提供長距離傳輸的方式，實現行政調度電話、遠動信號等電網通信需求。

這種傳統組網存在很多固有缺點，如E1/音頻電纜轉接、網管不統一等，尤其是不能適應電力通信網未來向IMS全IP數據網演進的趨勢。隨著使用年限將至，很多老舊PCM和SDH面臨退網，在目前網絡改造階段，選擇一種既能滿足目前業務需求，又適應未來網絡發展趨勢的技術，減少接入層設備多樣性和網絡復雜性，簡化運維工作難度，是目前整個電力通信網接入層建設規劃需要統一考慮的問題。

根據光電一體化技術的特點，在地市級的電力通信網規劃建設中，可以考慮用光電一體化技術來組建一張統一的光電接入層，替代目前PCM和光傳輸網絡，把傳統的PCM+光傳輸網的兩層網絡結構，簡化成光電接入層的單層網絡結構。

2.1網絡結構

通常對于地市電力公司組建的光電接入層，其網絡結構建議按照核心層和匯聚層兩層結構設計;兩個網層均以環網結構為主，利用SDH技術優越的環網保護機制來保證網絡的安全運行。

2.1.1 核心層

按照所屬區域的地理范圍情況，選擇地市局大樓、主要區域節點和各縣局大樓及主要區域節點組成核心層，拓撲結構采用相交環結構。核心層的環網帶寬容量為2.5G或10G系統，采用二纖通道保護環方式。

由于網絡地位的重要性，在市局大樓配置兩套大容量匯聚型光電一體化設備，分別為市局大樓1和市局大樓2，作為核心層相交環的兩個交點，經由各匯聚點在市局大樓落地的業務在這兩套設備上平均分配，這樣，當市局大樓某一個節點設備出現癱瘓時，仍可以保證電網通信正常運行。

2.1.2 匯聚層

匯聚層節點包括匯聚點所屬范圍的變電站、供電所等節點，和匯聚點共同組成單環，如果光纜條件不具備，也可以組成環帶鏈的結構;一般采用622M帶寬，提供二纖單向通道保護環方式。

匯聚層節點一般采用集成度高，接入業務類型靈活豐富，成本較低的接入型光電一體化設備組成。

2.2業務類型

根據電力系統通信網的需求，光電接入層各節點提供業務類型如下：

ü FXS（O）：提供行政調度電話的接入;

ü FE：提供互聯網等數據業務的接入;

ü 2/4線 EM：提供遠動信號的接入;

ü RS232：提供遠動信號的接入;

ü E1：提供遠動信號的接入;

ü PRI/SIP中繼網關接口。

以上各種接口，都采用可插拔模塊功能設計，根據需要自由配置更換，以保證光電接入層可以長期穩定的適應電力通信網的需求和演變。

其中FXS和FE接口作為行政通信網基本的接入業務，其接入端口將會在一定時期內保持不變，但FXS相應的交換系統會逐漸向IMS系統過渡，而光電一體化技術在核心層的網關節點（市局大樓）可以提供SIP中繼接口，實現平滑向IMS接入系統過渡。2/4線 EM和RS232是目前用于電網中遠動信號傳輸的業務接口，以后會逐漸被E1接口替代，光電一體化技術中E1也是基本的業務接口，滿足未來向遠動信號接入向E1接口過渡的需求。

3 光電接入層的建設步驟

光電一體化設備本身主要是對PCM和SDH設備進行了硬件方面的融合設計，因此，在應用上，光電接入層的網絡規劃和建設都簡單易行，具體實施根據以下兩種情況略有不同：

（1）PCM和SDH都面臨退網

對每個站點用一套光電一體化設備進行PCM和SDH設備替換，原有業務側只需進行線纜割接;根據光纜路由，對整個網絡節點按照核心層和匯聚層重新進行規劃，各光電一體節點之間通過光接口互聯組成622M或2.5G環網等拓撲，形成獨立的光電接入層。

（2）僅PCM需要退網

目前光電一體化設備的SDH光接口一般都采用SFP可插拔光模塊設計，當不需要SDH功能時，可以先不配置光模塊。對于暫不需要替換SDH設備的站點，可以先用光電一體化設備只替換PCM設備，仍通過E1接口接入原有SDH設備，只需進行業務側線纜和網絡側E1線纜的割接，等以后SDH老舊退網時，在光電一體化設備上增加光模塊，再和其他節點組成獨立的光電接入層，從投資和工程角度，這種改造方式，既經濟又簡便易行。

4 結語

從技術局限性和設備使用年限考慮，電力通信網現有接入層面臨著退網改造的迫切需求，用光電一體化技術組建一張新型的光電接入層，具備可行性、實用性和前瞻性的特點，既符合通信網結構向扁平化演進的要求，也適應未來網絡升級換代的趨勢，是在重新規劃電力通信接入層網絡時可以參考的技術之一。

參考文獻：

[1] 馮偉浩.基于串口服務器與通信局站動力監控的組網與實施方案[J].數字技術與應用，2013（7）：31-37.

[2] 孫學寶.論電力通信的發展趨勢及應對措施[J].大觀周刊，2010，27（6）：67-69.

[3] 趙麗花.淺談傳輸網絡的發展趨勢[J].科技創新導報，2008（36）：26-32.

[4] 吳鶴宇.探討電力通信SDH與PTN的融合[J].中國新通信，2013（22）：93-96.

[5] 佟偉學.PCM設備在電力通信中應用與展望[J].電力制作，2013，5（158）：48-51.

[6] 王智勇.電力SDH光纖通信網絡組網優化[J].電力系統通信，2010，31（218）：36-38.

【通聯編輯：唐一東】