OTN 技術在電力通信系統中的應用與實踐

陳光洪

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 深圳 518038）

0 引 言

經濟社會的可持續發展對電網設備自動化以及電力企業信息化水平提出了更高的要求，電力系統通信網作為專用通信網，是電力系統中的重要部分，對保障電網安全性和穩定性具有積極的意義。光傳送網（Optical Transport Network，OTN）技術作為現代化的大容量傳輸技術，能夠度滿足電力系統通信發展需求。因此，文章對OTN 技術在電力通信系統中的應用展開研究。

1 OTN 技術改善

OTN 技術指以波分復用技術為基礎創建的電力傳輸網絡。OTN 技術在現代電力企業中的應用能夠有效滿足電力企業新業務的發展需求，已經成為傳送網絡主要的技術。OTN 技術具有模擬傳送功能，其與傳統電力通信網絡傳送相結合可以解決傳統電力通信傳輸中存在的問題。OTN 技術主要分為光限制層（Optical Confinement Layer，OCL）、光復用段層（Optical Multiplexer Section layer ，OMS）、在線終端系統（On-line Terminal System ，OTS）這3 層次。OCL 層指OTN 技術在應用過程中根據不同業務型號提供透明的傳輸。但電力通信網絡業務傳輸速率具有一定的差異性，因此為符合OTN 技術業務需求，在OCL 層可以實現通信網絡維護與監測，不斷提升管理質量和管理水平。OMS 層指多種波長信號的網絡連接區，在應用過程中確保多波長信號傳輸的完整性，提升通信網絡傳輸水平。OTS 層能夠為不同類型的光介質提供支持。

2 電力傳輸網絡現狀

2.1 現網傳輸帶寬

以廣東省某電力企業為例，該企業的主干環網傳輸速率為2.5 Gb/s，業務內容包括繼電保護、調度自動化業務以及數據通信等。目前，該電力企業的傳輸網傳輸容量不高且承載能力不足，因此無法適應新的業務需求。為進一步增加電力通信網的傳輸容量，可將傳輸容量擴大至10G。2021 年該企業的業務帶寬如表1 所示。

表1 電力系統數據網絡帶寬預期表

2.2 光纜資源

截至2020 年底，該電力企業通信（見圖1）光纜長度為1 568.2 km，其中普通光纜總計526.4 km。現已建成220 kV 線路以及110 kV 線路的全介質自承式光纜（All Dielectric Self Supporting，ADSS）光纜骨干通信網，包括一干線和二干線都以華為設備為主。在OTN 技術的應用方面，該企業已建成了6 個節點的OTN 網絡，網絡以環狀和鏈狀網絡結構為主要運行模式，當前處于試驗階段。

圖1 電力通信

3 OTN 網絡配置原則與設計實踐

3.1 業務端口優化

OTN 網絡配置上站址的選擇需要建立在生產與行政數據網絡需求的基礎上，實現必要站點的組網覆蓋，根據站點光纜線路的不同合理選擇站址。同時，應注重站點出局光纜線路的安全等級評估，完成網絡拓撲結構的合理優化與配置。在端口優化配置方面，主流OTN 的建設技術通常分為電交叉站和光放大站。該企業在建設工作中選擇不同站點的目的在于節省投資的基礎上完善網絡功能，從而實現建設效益、降低運維難度以及完善網絡功能。對于站點設備配置而言，該企業建設OTN 網絡系統中的光纖路部分由光放大系統、合分波器、站端設備以及光纜為主，系統的擴容余量較大，對后期的發展配置有著積極的影響。依據傳輸距離合理設置電中繼站，上下業務站點和電中繼站點需要配置OTN 電交叉設備有助于業務開展靈活性的調整。將站點補充光譜分析板調整為光衰合波板對后續的維護起到積極的作用。電交叉連接設備在配置前應綜合考量運維改造的需求，從而明確主設備交叉容量的可擴容性[1]。

3.2 光放大器優化

光放大系統優化應注重業務傳送和光纜物理條件的平衡性，電力通信光纜通常為一次線路架設，由于不同路段的距離較遠，需要應用較多的光放大器。只有不斷優化配置，光放大系統才能夠進一步降低運維人員的運維難度，從而有效提升優化設計水平。在配置光放大系統配置過程中，應依據傳輸系統的結構和線路光纜進行精確計算。OTN 傳送層由光通路、光復用段組成。該電力企業的OTN 系統網絡（見圖2）構建在現有通信站、變電站光纜線路基礎上進行了優化與升級，解決傳統光纜線路長、光纖質量差、站點遠的問題。

圖2 OTN 網絡系統

3.3 業務保護

OTN 業務作為業務安全運行的重要組成部分，業務保護方式的優化應依據業務類型以及網絡結構的不同予以針對性設計。傳統的優化、保護方案項目資金投入較多，嚴重影響企業經濟效益的提升。該電力企業從現網技術出發，借助OTN 傳輸技術不斷提升業務運行的有效性。OTN 業務保護依據倒換發生層主要分為光層和電層，其結構為線性和環網。線性保護以光層線路保護、光復用段保護以及光通道保護為主；環網保護一般應用于環形結構的網絡拓撲，依據保護原理的差異性實現光波長共享保護環。對于光波長共享保護而言，光波長共享保護配置需要業務雙向工作波長是異波，通過使用相同的波長達到波長共享的目的，為企業節約波長資源和降低項目投入資金的同時，提升經濟效益[2]。

3.4 網管網絡

不斷提升網管網絡有助于保障系統監控的實時性和穩定性，采用多樣化評估的方式，借助帶內和帶外2 種網管通道，在實現網元科學連接、監控的基礎上降低網元出現托管的可能性。OTN 系統網絡管理以分層管理為主，分組傳送網（Packet Transport Network，PTN）系統主要由網元層、網元管理層和網絡管理層構成。其中：網元層為物理網元管理控制，一般在網元管理層開展管理和控制工作；網元管理層能夠對網元層的設備予以管控，從而實現OTN 設備的直接管理；網絡管理層主要是在網絡層面對OTN 網絡予以管理，該層面的管理能力較強。本地維護終端系統設備在安裝過程中主要是對設備開局和無線統一網管的設備予以實時監控，從而滿足運維需求。

4 電力通信系統中傳送網絡技術的應用

4.1 組網規劃

通常在電力通信網絡核心層中應用到的技術有光傳送網技術，其可以滿足高帶寬業務、電力企業通信傳輸（見圖3）的需求。OTN 傳送網絡技術的優勢在于骨干節點多，其作為電力通信網的核心，對營銷系統、地理信息系統的建立都能夠起到積極的作用。電力通信網絡傳輸的骨干層網絡節點在提供科學、合理數據方面有著重要的作用。根據網絡節點的數據信息對變電站、特高壓局以及直流換流站的順利運行提供支持。同時，網絡節點是骨干層基礎功能，由于骨干層的優先級較高、類型為高寬帶，OTN 傳輸技術在使用過程中需要以業務流量特點、傳輸技術為基點，利用組網達到信息通信傳輸的目的，并在此基礎上不斷提高光纖資源的使用效率。OTN 技術在電力通信中應用需要與光纜物理網運行情況相結合，采用直達路由連接的方式合理轉化備用路由[3]。

圖3 電力企業通信傳輸過程

4.2 技術測試

OTN 傳送技術應用的根本就是通過選擇合理的測試內容和創建理想化的測試拓撲，最大限度滿足電力通信傳輸要求。因此，OTN 技術的測試設備在完成設備發送后確保網管設置的合理性。最后對設備進行全面檢查，使其符合互聯網分析儀開銷接收進行全面檢查。另外，OTN 技術能夠借助互聯網分析對鏈路和接受幀的開銷予以全面檢查和分析。

4.3 組網使用

OTN 組網的在使用過程中應根據網絡層、實際組網情況以及業務傳輸需求等予以系統化、全面性的考量，將匯聚層和接入層進行組網。OTN 的傳輸層以分層原則為基礎，核心層則包括電力企業的變電站，匯聚層由變電站和獨立通信站組成。子波長級單元業務的顆粒通常存儲在核心層節點，為減少核心層節點的子波長業務處理容量，采用光交叉波分設備承擔核心節點的中級業務可以有效解決現代電交叉設備容量較小的問題。長距離跨段中，借助光電光再生的方式能夠有效解決信號傳輸過程出現的各種問題[4]。

與光電光中繼傳送業務相比，傳輸網在匯聚節點的波長顆粒在管層面有助于提升傳輸效率和減少能源的消耗量，增加網絡的安全性和可靠性，避免發生光電光轉換問題。電力通信中的接入層面節點數據規模不大，調度需求也相對單一，運用OTN 傳送技術有助于實現相關業務需求，電交叉功能使得網絡對波長級業務的調度更加靈活，因此將電交叉OTN 設備應用到接入層能夠提升波長使用效率。在完成顆粒處理后，匯聚層和接入層數據業務通常借助以太網接口接入電光混合交叉設備，核心層可實現通道數據單元的合理、科學封裝。核心層光電交叉設備可以在骨干傳輸的線路中進行大業務顆粒交叉。參數同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）業務在波長級業務中依據小顆粒業務，基于電路調度機，實現對用戶和業務的管理和控制。數據網中可以達到點對點傳輸的目的，合理配置網絡的同時實現層級化、層次化管理[5]。

5 結 論

隨著通信技術的飛速發展，電力通信網的優化和完善對推動電力行業的發展具有積極的意義。光纖技術、大容量傳輸技術的應用為電力通信技術系統的升級提供了支持。OTN 傳送技術作為一種光傳輸技術，具有良好的靈活性，以大顆粒業務處理的方式進一步提高電力傳輸效率，保障電力通信的安全性和可靠性。