試析OTN技術及其在電力系統通信中的應用

廣東電通工程技術有限公司 盧逸淳

隨著科技的進步與發展，信息技術越來越成熟，信息技術的應用范圍也早已不局限于傳統互聯網中，多個領域都因為信息技術的應用而獲得生產力的提升。對電力通信系統來說，傳統電力傳送網絡技術已經難以適應當今電力系統的運行環境和數據處理需求。傳統電層、光層相結合的內網技術也逐漸被新型OTN信息傳送網技術所替代，OTN信息傳送網技術能有效改善傳統電力系統中信息傳輸的延遲和內存空間不足的問題，利用該技術進行信息的實時傳輸和交換，更加滿足新社會需求下電力通信系統的應用需求。

從當前科技水平來說，SDH技術已經趨于成熟，但該技術更注重處理或調度業務電層方方面的信號，雖然應用該技術進行業務信號的管理、保護和調度靈活性較高，但在傳送層和較差調度方面還存在一定缺陷，且擴展能力表現較差。出現此種缺陷的主要原因是由于SDH技術基于VC-12/VC4的交叉調度顆粒偏小，傳輸通道為單通道，此種傳輸方式會限制較差調度顆粒的大小，且調度顆粒難以進行大通量同時傳輸，難以滿足不斷增長的調度業務容量。

WDM網絡是將若干不同波長的光載波信號通過光纖進行點對點傳輸，該種技術的出現顯著提高了帶寬利用率，但點對點傳輸的方式不利于對業務信號進行組網和調度。為解決以上兩種技術在應用中存在的不足，國際電信聯盟電信標準號部門在1998年時正式提出OTN光傳送網的概念。隨著移動通信技術的進步和發展，電信行業進入全業務運行時代，網絡業務呈現出前所未有的多樣化特性，OTN光傳送網因具有SDH和WDM技術的雙重優勢，受到電力通信行業和相關技術人員的廣泛關注，在多方的關注和持續研發過程中，該技術目前已發展的較為成熟，且在實踐過程中也能獲得良好的應用效果，目前已成為下一代骨干傳送網。

1 OTN光傳送網概述

1.1 OTN光傳送網的概念

OTN光傳送網作為一種新型網絡信息傳輸技術，主要功能包括進行信號的傳送、復用、路由選擇和監控等，并能充分保障業務信號在各項活動中性能指標的穩定性。OTN光傳送網是結合了電網絡和全光網的一種全新技術，在WDM光網絡中植入SDH的OAM&P概念和功能，使現有WDH系統在的維護管理和性能監控等方面獲得進一步加強，進而使電力通信系統的綜合性能得到進一步優化。OTN技術能支撐多個領域進行大顆粒傳輸，還能從技術層面輔助信息傳輸，使多層網絡能通過多樣性的連接方式對目標對象進行監控，有效促進電力系統的穩定運行。

1.2 OTN光傳送網的應用特點

安全性。OTN光傳送網作為一種新型網絡信息傳遞技術，比較傳統SDH網絡的片面性，能在應用過程中監控整個網絡，表現出強大的監控能力。利用OTN光傳送網的這一特性，能密切監控被監控系統的運行狀態，一旦發現通信受阻即可快速鎖定故障發生點，有利于快速消除網絡故障，保障網絡的穩定性，使電力系統在運行過程中能更加安全的傳遞信號；高效性。與傳統信號傳輸方式相比OTN光傳送網表現出的信號傳輸效率更高。在電力系統中進行業務信號的高速傳輸，有利于提高重點部門操作和工作效率，為自動切換光網絡提供運行支持，輔助平面控制，增加光層和電層保護[1]；技術性。由于OTN光傳送網是一種折中了SDH網絡和WDM網絡的新型網絡信息傳遞技術，在技術性能上充分發揮了SDH和WDM技術的優勢，從技術層面上使信號的傳輸質量和傳輸效率得到增強。

2 OTN網絡配置優化原則

2.1 總體優化原則

OTN傳輸技術作為一種大容量、長距離光傳送網絡技術，為網絡信息的傳遞提供了新的支撐技術，但該技術在應用過程中也必須秉承一定原則，才能最大程度發揮OTN傳輸技術的應用優勢。總體優化原則是指在確定傳輸站地址時，需要綜合性的考慮生產、行政數據網絡的使用需求，保障傳輸站的建設能實現組網全面覆蓋目標，還需要結合不同站點的光纜路由豐富程度及站點供電穩定性因素，對站點出局光纜路由的安全等級進行評估，使最終完成建設的傳輸站能對網絡拓撲結構進行合理優化。

2.2 網絡拓撲、站型及業務端口優化配置原則

當前OTN技術在應用過程中多配合光放大戰和電交叉站兩種類型傳輸站，在實際選擇站型時，需要全面考慮網絡功能優化因素、目前及未來業務發展因素和經濟性因素[2]。根據目前電力企業網絡傳輸業務需求對OTN網絡傳輸站進行建設，站點中應用的光纜、站端設備、交叉矩陣等應用標準不可低于40×10Gb/c，才能在滿足當前電網企業網絡業務的同時，為電網業務發展及系統升級預留擴容量，使其能在后續業務數量上漲時進行配置更新。

2.3 光放大器系統配置原則

光放大器能放大光纖網絡中傳遞的光信號，以減少光信號在傳輸過程中的減弱現象。當前電力通信光纜架設長度較大，整個電力通信系統中應用的光放大器數量較多，設計人員在配置光放大器設備時，應綜合電力通信光纜的實際鋪設長度、光信號衰耗程度、光纜系統結構等多種因素計算設備應用數量，才能在保障電力通信信號高校傳輸的同時，減少電力通信系統的整體建設成本。

3 ONT與SDH、WDM技術比較

3.1 OTN與SDH技術的區別

結構不同，SDH技術是面向接入層和匯聚層，而OTN主要面向傳送層，結構比SDH技術結構更簡單；監視連接方式不同，OTN最大能進行6級串聯監視且監視連接方式種較多，可通過級聯式、重疊式和嵌套式多種方式連接，但SDH只能通過單級連接；OTN的前向糾錯能力更強；OTN是基于大顆粒帶寬進行組網、調度和傳送，即GE、2.5G、10G、40G的顆粒，而SDH是基于VC-12、VC-4的調度顆粒進行組網、調度和傳送，相比之下OTN對業務顆粒的傳輸能力顯著增強，能有效提高業務信號的傳送效率[3]；OTN幀結構能透明傳輸和映射多種類型的客戶信號，如以太網、ATM、SDH等，但SDH只能對單一的SDH客戶信號進行傳輸。

3.2 OTN和WDM技術比較

WDM技術主要面向傳送層，OTN技術也更多側重傳送層功能，可將OTN看作是對WDM量身定制的技術；WDM技術對業務信號的處理主要在光層完成，業務信號從多波長通道進行傳輸，使得WDM技術自帶大容量傳輸優勢，但缺點是WDM網絡中業務信號是通過點對點方式傳輸，難以進行有效的管理，難以實時監控通過通道的中間網絡；OTN由于監視連接方式多樣性較強，能用于通道監控、多級級聯監控等，方便多個設備商和運營商對網絡進行管理[4]。

4 OTN技術在電力系統通信中的應用

4.1 OTN技術應用于電力通信網絡的必要性分析

隨著電力系統的不斷革新與優化，電力通信已成為目前電力系統運行中不可或缺的重要功能，在電力系統運行的各個環節中都充分應用電力通信功能，能有效提高電力系統運行的安全性和穩定性[3]。在科技不斷進步的背景環境下，我國電力系統正在逐步進行改革和升級，但當前全國各電力通信省級干線傳輸網絡的主要形式還是SDH技術體制，傳輸速率基本為2.5Gb/s和10Gb/s兩種類型。

SDH技術體制在電力系統中主要對各類窄帶業務和功能性業務進行負責，如調度實施控制信息、繼電保護、辦公自動化系統等，是電網系統實現自動化辦公、安全生產的重要保障。但隨著我國綜合國力的不斷提升，國內各項經濟交流活動的頻率不斷增加，社會中對電力資源的需求量也不斷增大，推動電網向智能化方向轉變已經成為電網系統未來的重要發展方向，而SDH技術體制已難以支撐電網系統的擴容需求，也難以滿足多樣性更強的業務需求。因此，在電力系統通信中應用OTN技術擴大干線傳輸網的傳輸容量十分必要。

4.2 OTN電力通信骨干網絡作用

為推動電網系統的改革、獲得更好的發展，電力企業越來越重視對電力信息的采集和分析，通過分析電力系統運行中產生的各類數據，能幫助電力企業更好地了解目前電網系統中存在的漏洞和不足，進而做出針對性整改。因此，電力企業需在充分了解電網系統的基礎上，對電網系統的關鍵點進行組織、控制和管理，才能定期對電網系統關鍵點中產生的運行數據進行采集和整理。組織、控制和管理電網系統中的關鍵點，一方面能更好的采集電力數據，方便電力企業在后續工作中對相關數據進行二次利用，另一方面也能使電力企業實時了解整個電網系統的運行狀態，及時了解系統中發生故障的設備或線路等，方便其組織人員對其進行維修和養護。

實現以上所有功能的基礎就是及時地獲取電網信息，只有打通電網系統中的關鍵點，讓電網系統管理人員能及時獲取到關鍵信息，才能根據信息做出正確的工作決策，才能對電網系統進行持續管理，才能實現對電網系統的監督和控制。而OTN技術在電力系統通信中的應用就是使信息的傳輸過程更加具有時效性和便捷性特點，電力系統覆蓋范圍廣，關鍵點數量多，每日產生的電力信息體量非常大，通過應用OTN技術能進行更大容量的信息傳輸，方便電力企業的控制中心及時采集電力系統運行中的各類信息和數據。

4.3 組網規劃工作

由于OTN技術本身在光學層進行傳輸，電力信息在先進光線設備中進行傳輸，能有效傳輸過程中抗干擾能力，保障信息數據的完整性[5]。同時，OTN技術顯著改善了目前信號在寬帶傳輸中存在的缺陷和不足，使電力通信系統更加完善、依靠OTN的技術優勢和功能優勢，能進一步優化電力系統通信中原有的網絡規劃方案和策略，對促進電力通信網絡的發展具有非常重要的意義。

目前用于OTN組網的方式主要有環形結構、線性結構和網狀結構三種，三種組網方式在不同應用場景下各有利弊，但相比之下，網狀結構的安全性比另外兩種組網方式更高，具有更加靈活的業務調度能力，因此，網狀結構的組網方式對技術的要求也更高于另外兩種方式。在進行省級干線的建設時，可在建設初期應用環形結構進行組網，在建設過程中，站點數量不斷提升，OTN網絡即可實現從環境結構向網狀結構過渡的目標，使網絡的安全性更高[6]。

4.4 OTN的測試應用實踐

OTN的測試應用實踐是為了給電網拓撲結構的組成提供合理的測試措施，并能在測試過程中有針對性地選擇測試內容[7]。通常OTN技術在電網結構中的測試方式有兩種：一是將網絡分析設備作為拓撲結構測試儀器，將G.709中的出庫幀數利用網絡分析設備傳輸到OTN設備中，過程中的PUT幀數覆蓋相應的PM、SM和TCM開段開銷。通過調整輸出設備中不同網絡管理結構，對改進測試方法后設備的綜合性能進行測試，判斷設備是否能夠對測試儀發出的開銷信息進行有效接收：二是利用OUT設備的網絡管理結構對其覆蓋的SM、PM和TCM環節開銷進行測試，測試儀器能對開銷過程中的正常鏈路開銷進行監控并進行測試。

綜上，電力系統管理信息化水平越來越高，但是在電力通信系統的發展中也暴露出一定問題，如當前廣泛使用的SDH技術難以有效采集和處理電力系統在運行中產生的海量數據等。通過在電力系統通信中應用OTN技術，能有效采集電力系統中的海量數據，并對其進行整理和儲存，便于電力企業根據數據分析結果作出正確的生產決策。