OTN技術在電力通信系統中的應用分析

劉 晟，文 章

（國網株洲供電公司，湖南 株洲 412000）

0 引 言

隨著我國智能電網的發展，電力通信網的重要性越加凸顯，并逐漸形成以光纖通信為主導，電力微波通信和載波通信等為補充的通信網架構，為電力系統的信息化建設與調度管理等提供了可靠的承載網絡。為滿足電力通信系統大顆粒和高速率的業務需求，光傳送網（Optical Transport Network，OTN）技術在骨干核心網建設中的應用研究越加深入，本文主要圍繞此展開分析。

1 OTN技術概述

光傳送網是一種新型骨干傳送網，基于波分復用技術發展而來，在光層網絡實現信息的快速傳輸[1]。波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術是20世紀90年代以來發展較為迅速的一種傳輸技術，利用豐富的波長資源，提高傳輸容量，并實現同一根光纜纖芯內部不同波長光信號的同時傳輸。此外，OTN定義了電層和光層兩層功能，根據ITU-T G.872將OTN光層分為光信道層（Optical Channel，OCh）、 光 復 用 段 層（Optical Multiplexer Section，OMS）、光傳輸段層（Optical Transmission Segment，OTS），具體參考結構如圖1所示。

圖1 OTN結構示意圖

與傳統傳輸技術相比，OTN技術可實現大容量傳輸，且傳輸安全性高、傳輸效率快，技術體系相對成熟，是目前信息傳送寬帶顆粒業務最好的技術。2013年，國家電網建成大容量長距離省際OTN后，各個省公司紛紛建設省內OTN，以突破省內骨干網絡帶寬瓶頸[2]。在電力通信系統中，通過OTN網絡的建設可支持各種類型的信號，實現了線路側透明傳輸，無需同步信號支撐，組網較為靈活，具有自愈保護和可擴展等功能，為智能電網發展奠定了堅實的基礎[3]。本文主要圍繞OTN技術在電力通信系統中的應用展開分析。

2 電力通信系統中OTN技術特點

電力通信系統中構建OTN網絡，組網靈活且擴展便捷，可有效提高網絡傳輸能力。OTN技術特點主要可歸納為以下幾個方面。一是可靠性高，業務調度靈活。在通信業務維護方面，OTN技術具有快捷、便利等優勢，可調度電層子波長和光波長，利用大顆粒業務實現靈活調度。二是支持多客戶同時透明傳輸與信號封裝。在電力通信系統中，OTN可在各種程度上及時補充透明傳輸。目前，在專網業務光纖和以太網通道中，對于OTN幀的標準化映射模式研究依舊處于初級階段。對于交叉配置與大顆粒帶寬復用，OTN技術電層帶寬顆粒即為光通路數據單元，可增強高帶寬數據業務與客戶適配能力，實現高效、可靠傳輸。三是建設經濟性好，OTN技術在電力通信系統中的應用可實現對現有資源的充分利用，有效減少投資。在現有通信資源基礎上，對網絡結構進行優化，合理設置節點、配置設備，在保證傳輸容量的基礎上，合理節約建設成本[4]。四是維護管理和開銷控制能力較好。OTN技術開銷控制能力與SDH類似，同時具有強大的數字監視能力，并提供嵌套監視功能，實現端對端監控或分段監控，有利于提高整個電力通信系統的自我管理能力，實現OTN網絡可靠運行。

3 OTN技術在電力通信系統中的應用要點

3.1 OTN網絡配置與優化總體思路

OTN技術在電力通信系統中的應用需落實網絡優化設計工作。一是合理選擇路由和站距，針對長站距問題配置拉曼放大器和遙泵放大器等設備；二是盡量使用OPGW光纜承載光路；三是對拓撲結構進行規劃，減少光路跳接點。總體思路如圖2所示。

圖2 OTN網絡配置與優化總體思路

3.2 OTN網絡配置與優化要點

3.2.1 網絡拓撲、站型與業務端口優化配置

主流OTN網絡推薦站型有電交叉站和光放大站兩種。通過選擇與優化不同站點站型，節約相關投資并完善網絡功能，以滿足當前及未來業務需求，具體配置要點如下。

（1）站點設備。按業務需求配置，系統光線路組成包括光放大系統、合分波器、系統控制、交叉矩陣、站端設備以及光纜等[5]。所有配置需滿足近10年電網發展需求，留有擴容余量，滿足后期發展要求。此外，上下業務站點和電中繼站點設置OTN電交叉設備，為業務調度提供支持。

（2）電交叉連接設備。考慮運維改造需求進行配置，設備數量滿足系統組網與業務發展要求。OTN電交叉連接設備主要采用支線路分離OTU，線路板卡按逐站點中繼配置，客戶側板卡端口配置滿足不同業務接入需求。

3.2.2 光放大器系統優化配置

OTN網絡中光放大器配置需綜合考慮跨斷業務傳送能力和光纜物理條件兩大因素，在兩者之間取得一個平衡。電力通信光纜主要伴隨一次線路架設，跨段遠、光放大器多，對此需對光放大系統進行典型化配置，提高設計統一性，降低運維難度[6]。OTN網絡優化設計中，需精確計算傳輸系統結構、線路光纜實際衰耗以及熔接質量，由此確定光放大器實際配置方案，主要參數確定如下。

（1）線路光功率。線路的傳輸損耗主要有光纜線路損耗和光纖法蘭接頭損耗兩類，需考慮外界環境與線纜老化等問題，并留有適當的余量[7-9]。

（2）光信噪比。基于OTN/WDM技術構建的大容量光通信系統，光信噪比是重要的性能衡量參數，一般要求N×10 Gb/s系統末端的光信噪比要大于18 dB。

3.2.3 業務保護方式優化配置

對于電力系統實際業務運行而言，業務保護方式的合理選擇十分關鍵，針對不同業務和網絡結構需采取不同的保護策略，保證業務安全可靠運行[10]。

OTN業務保護倒換方式根據倒換發生層面，可分為光層和電層，從保護結構出發，與SDH類似，可分為線性和環網，由此OTN各類保護方式如圖3所示。

圖3 OTN各類保護方式示意圖

3.2.4 網管網絡優化配置

網管網絡組網直接關系到系統監控穩定性，OTN網絡管理采取的是分層模式，邏輯上分為3層，具體如圖4所示。

圖4 OTN網絡管理分層架構圖

圖4中，網元層是對物理網元進行管理，受到網元管理層的控制。網元管理層是對網元層設備進行管理，可直接控制OTN設備，并對加載其中的各類網元進行管理。網絡管理層是在網絡層面對OTN網絡進行管理。子網管理系統（Subnet Management System，SNMS）在網絡管理層，可采取分散部署或是集中部署的方式，接入更高層次的統一網管系統，做到跨廠商全網管理。本地維護終端（Local Maintenance Terminal，LCT）主要是對OTN系統設備的監控，可滿足簡單運維要求，多為輔助管理。

4 結 論

隨著現代電力系統的發展，電力通信網面臨著業務多樣化的要求，對此必須構建適應業務變化的傳輸網絡。OTN技術在SDH、WDM技術基礎上發展而來，傳輸安全性高、效率高，可滿足高標準電力通信網建設需求，工程實踐中需做好OTN網絡配置與優化工作，為電力系統運行提供可靠支撐。