基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略

摘要：電力通信傳輸行業(yè)的發(fā)展，提升了電力通信傳輸效率和質(zhì)量，大幅提升了各行各業(yè)的電力通信相關(guān)業(yè)務(wù)水平。OTN技術(shù)是電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中常用的優(yōu)化技術(shù)，合理地運(yùn)用此技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對原有網(wǎng)絡(luò)的有效優(yōu)化。本文從OTN技術(shù)的內(nèi)涵及優(yōu)勢出發(fā)，并提出基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的具體策略。

關(guān)鍵詞：OTN技術(shù)；內(nèi)涵；優(yōu)勢；電力通信；傳輸網(wǎng)絡(luò)；優(yōu)化策略

一、引言

人們對網(wǎng)絡(luò)通信的期待越來越高，主要體現(xiàn)在傳輸質(zhì)量和傳輸速率上。電力通信系統(tǒng)建設(shè)和優(yōu)化受到越來越多的關(guān)注，各種信息應(yīng)用系統(tǒng)得到普及應(yīng)用，提高了電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)時性。這些技術(shù)對電力通信的帶寬要求較高，如果僅僅采用傳統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)，無法滿足現(xiàn)代電力發(fā)展的需求[1]。OTN技術(shù)的出現(xiàn)使電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化。為了保障該技術(shù)的應(yīng)用方案滿足不同行業(yè)的需求，工作人員需要全面掌握該技術(shù)的內(nèi)涵、優(yōu)勢和具體的優(yōu)化策略。

二、OTN技術(shù)的概念與內(nèi)涵

（一）概念

OTN（Optical Transport Network），譯為光傳送網(wǎng)，是一種基于光分插復(fù)用設(shè)備（FIROADM）的多路網(wǎng)絡(luò)。1999年獲得通過的第一個OTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)G.872，至今已經(jīng)經(jīng)過了20多年的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)完善，技術(shù)也成熟。OTN技術(shù)融合了傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，合理地應(yīng)用OTN技術(shù)能夠滿足不同業(yè)務(wù)需求。例如，光層基于OTN網(wǎng)絡(luò)和G709規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信號傳輸和長波交叉調(diào)度，能夠?qū)崿F(xiàn)不同端層的交叉調(diào)度，相較于電交叉具有更強(qiáng)的調(diào)度能力。另外，OTN技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的組網(wǎng)，如果能采取相應(yīng)的措施處理長距離傳輸?shù)木窒扌裕€能進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增大傳輸距離[2]。

（二）內(nèi)涵

本文嘗試從光層的OCh（光信道層）、OMS（光復(fù)用段層）和OTS（光傳輸斷層）三個層次來闡述OTN技術(shù)的內(nèi)涵。

1.OCh層

OCh的主要功能是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信號的透明光有效傳輸。為了滿足不同業(yè)務(wù)接入目的，需要考慮到電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。OCh層包括3個電子層域能夠?qū)崟r監(jiān)測和保護(hù)電力通信網(wǎng)絡(luò)，分別是OPU（光信道凈荷單元）、ODU（光信道數(shù)據(jù)單元）、OTU（光信道傳輸單元）。

2.OMS層

OMS層主要實(shí)現(xiàn)的功能是供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接區(qū)域，不同業(yè)務(wù)對應(yīng)不同類型的波長信號。基于OTN技術(shù)，能夠設(shè)定OMS層次，保證電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸不同類型的波長信號的完整性，同時也能夠提升網(wǎng)絡(luò)整體的傳輸能力。工作人員可以利用OMS層有效保護(hù)電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的復(fù)用段。

3.OTS層

OTS的主要功能為信號傳輸提供良好的環(huán)境條件，維系光復(fù)用段不同種類的光介質(zhì)傳輸。工作人員需要關(guān)注OTS層的開銷與適配任務(wù)。

三、OTN技術(shù)的優(yōu)勢分析

（一）全業(yè)務(wù)接入

OTN技術(shù)以當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，有效傳輸多種傳統(tǒng)信號和顆粒信號業(yè)務(wù)，并兼容多種傳輸速率，實(shí)現(xiàn)高效、可靠承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它具備接入超大顆粒業(yè)務(wù)的能力[3]。

（二）強(qiáng)大的傳送

1.大容量傳送

OTN技術(shù)的傳送容量可達(dá)到T比特，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)且高效的前向糾錯碼（FEC），支持長跨距離傳送。

2.實(shí)現(xiàn)異步傳送

OTN技術(shù)是一種定幀長結(jié)構(gòu)，利用幀同步字節(jié)（FAS）可以在接收端確定每一幀的起始位置。相較于既往的同步信號傳輸（如SDH系統(tǒng)），OTN技術(shù)能夠突破其局限性，具有顯著的便捷性[4]。

3.多樣封裝和透明傳送

首先，OTN技術(shù)通過提供G.709接口，能夠疊加類似SDH的開銷字節(jié)，從而替代路由器POS端口的部分功能，意味著路由器不需要再提供該端口；其次，OTN技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各種業(yè)務(wù)的疏導(dǎo)，IP網(wǎng)絡(luò)配置非常靈活，保證業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃裕淮送猓琌TN技術(shù)能夠?qū)Ω黜?xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行透明傳送，包括IP、視頻、SDH等，具備豐富的功能。

（三）靈活的疏導(dǎo)

OTN技術(shù)的電層顆粒主要為2.5G和10G，利用ODUk/GE的復(fù)用和疏導(dǎo)，能夠?qū)崿F(xiàn)子波長業(yè)務(wù)調(diào)度；光層能夠借助ROADM完成波長業(yè)務(wù)調(diào)度，而ODUk的級聯(lián)和虛級聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)大顆粒的疏導(dǎo)，顯示出OTN技術(shù)具備強(qiáng)大的疏導(dǎo)調(diào)度能力。

（四）可靠的保護(hù)

首先，OTN技術(shù)支持傳統(tǒng)波分的光層保護(hù)，對于子波長通道（ODU/GE）也有專有和共享保護(hù)，此外OTN技術(shù)還能夠基于Mesh網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能保護(hù)和恢復(fù)。其次，OTN技術(shù)具備較強(qiáng)的故障檢測能力，在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于OTN技術(shù)的幀結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)數(shù)字監(jiān)控能力，利用OTN技術(shù)組網(wǎng)，能夠監(jiān)測不同分段和端到端的狀態(tài)，提高故障檢測能力，顯著提升網(wǎng)絡(luò)的整體安全性[5]。

（五）有效的管理

相較于傳統(tǒng)的波分網(wǎng)絡(luò)，OTN技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更為有效的管理，這種管理體現(xiàn)在對光域各層的管理上，并能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的性能和連接檢測。值得一提的是，OTN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理投入更低，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。

四、基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略

（一）優(yōu)化總體思路

1.規(guī)劃

電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)主要包括“骨干網(wǎng)”“匯聚網(wǎng)”“接入網(wǎng)”，OTN技術(shù)對電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是基于該技術(shù)持續(xù)地、明顯的高帶寬業(yè)務(wù)及大容量等業(yè)務(wù)能力。因此，工作人員需要從源頭著手，著眼于總體規(guī)劃，兼顧建設(shè)成本等參數(shù)，對各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整體的合理規(guī)劃[6]。工作人員還應(yīng)注意應(yīng)用OTN技術(shù)時，在有效落實(shí)通信傳輸、完善備份各環(huán)節(jié)方面主要使用Mesh網(wǎng)絡(luò)。為了保證整體規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)效益，工作人員在前期工作中也需要妥善落實(shí)供電企業(yè)的通信資產(chǎn)，并確保其能夠重復(fù)利用。

2.測試

為了保證OTN技術(shù)能夠滿足相關(guān)業(yè)務(wù)的功能需求，需要開展OTN技術(shù)測試。技術(shù)測試需要綜合考慮多個維度，一是充分優(yōu)化OTN技術(shù)的相關(guān)性能；二是提升電力通信傳輸效果；三是保證建立匹配實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；四是實(shí)現(xiàn)FEC增益、多業(yè)務(wù)等。隨著業(yè)務(wù)數(shù)量的增長，電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。在進(jìn)行OTN技術(shù)測試內(nèi)容設(shè)計(jì)時，需要考慮更多的要素。工作人員可以借助設(shè)備傳輸OPT幀，通過測試各項(xiàng)開銷明確OPT幀的開銷是否受到影響。

3.組網(wǎng)應(yīng)用

充分考慮目前電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行特點(diǎn)及OTN技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，一般基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)應(yīng)用包括匯聚、核心和接入3個層次[7]。

匯聚層：選擇光交叉設(shè)備。匯聚層主要負(fù)責(zé)顆粒穿透，需要考慮能源損耗控制和網(wǎng)絡(luò)的安全水平。如果能夠?qū)崿F(xiàn)波長顆粒全部穿透光層，就能夠完美地控制能源損耗并提升網(wǎng)絡(luò)的安全水平。

核心層：選擇光電混合交叉設(shè)備。核心層大部分承載分子波長和ODUk單元的業(yè)務(wù)顆粒，主要需要解決傳輸距離的問題。

接入層：應(yīng)用OTM終端、電交叉OTH設(shè)備，以提高波長級業(yè)務(wù)調(diào)動靈活性，提高波長應(yīng)用價值。

基于OTN技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路配置和顆粒的處理后，相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能夠通過以太網(wǎng)傳輸至電混合交叉設(shè)備，核心層還需要對數(shù)據(jù)單元進(jìn)行顆粒封裝和管理。在這種情況下，核心層采用的光交叉設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)大業(yè)務(wù)顆粒的操作，而匯聚層能夠?qū)崿F(xiàn)OTN和SDH功能，從而簡化管理程序，提高管理效果。

（二）優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要工作是優(yōu)化路由選擇與業(yè)務(wù)分配。針對路由器的優(yōu)化需要合理地選擇分布站點(diǎn)，保證站距的均勻分布，如果部分區(qū)段無法使用路由，可以采用信號放大器解決站距分布過長的問題。針對業(yè)務(wù)分配的優(yōu)化工作，工作人員需要選擇可靠性高的線路來分配業(yè)務(wù)，避免選擇資源不足或性能不足的線路。

2.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循相關(guān)的原則，實(shí)現(xiàn)完善網(wǎng)絡(luò)功能并簡化設(shè)備配置。工作人員在進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化時，需要兼顧網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理效益，以減少后期運(yùn)營和維護(hù)的難度與費(fèi)用。

首先，需要關(guān)注基于業(yè)務(wù)需求進(jìn)行合理配置，滿足未來十年的發(fā)展需求，并保留足夠的擴(kuò)容余量。

其次，要配置中繼站和電交叉設(shè)備，以解決傳輸距離和后續(xù)業(yè)務(wù)調(diào)度問題。

最后，對于衰耗過大的部分線路，需要更換光放大器，以保證信號的可靠性。

（三）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置

1.站點(diǎn)設(shè)備

電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)優(yōu)化要以業(yè)務(wù)需求為準(zhǔn)。基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)包括較多站點(diǎn)設(shè)備，如控制系統(tǒng)、站端設(shè)備、光纜等，各種站點(diǎn)設(shè)備的配置都需要滿足傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需求，并且要保障足夠的擴(kuò)容余量。為了給后續(xù)的業(yè)務(wù)調(diào)度工作提供支持，還需要在電中繼站點(diǎn)及周圍業(yè)務(wù)站點(diǎn)設(shè)置電交叉設(shè)備。

2.電交叉設(shè)備

電交叉設(shè)備需要關(guān)注的核心要素為設(shè)備數(shù)量，設(shè)備數(shù)量必須滿足電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)需求，并且與后期發(fā)展需求相吻合。在這一大前提下，為了能夠保障不同類型的業(yè)務(wù)順利接入，就需要基于OTN技術(shù)由電交叉設(shè)備實(shí)現(xiàn)OTU分離，同時還需要在各個站點(diǎn)設(shè)置中繼配置。

3.光放大器

基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，對光放大器的優(yōu)化需要兼顧光纜物理?xiàng)l件和跨端業(yè)務(wù)傳動能力兩大方面。配置光放大器時，工作人員必須充分保持前述兩方面的平衡，以保證運(yùn)維的可行性。工作人員要精準(zhǔn)計(jì)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般來說，光放大器的線路跨度較大，數(shù)量較多，工作人員可以依據(jù)實(shí)際特點(diǎn)制定可行的配置方案，保證傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化效益。

線路跨損在30-35dB時，維持無電中繼＜7斷。

線路跨損在40-45dB時，設(shè)置后向拉曼放大器，維持無電中繼＜3斷。

線路跨損在45-50dB時，維持無電中繼＜1斷。

線路跨損＞50dB時，設(shè)置光放大器、前、后向拉曼放大器等設(shè)備，維持無電中繼＜1斷。

（四）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸距離

基于OTN技術(shù)優(yōu)化電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)時，必須考慮傳輸距離，而影響傳輸距離的主要因素有衰耗、色散、非線性效應(yīng)等，因此優(yōu)化策略需針對各個影響因素

而定。

1.衰耗

衰耗是光信號傳輸時的能量損失，主要由光波本身的散射和光纖對光波的吸收疊加而來。隨著現(xiàn)代材料學(xué)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，光纖衰減系數(shù)顯著降低，一般約為0.19-0.21 dB/km。工作人員可以通過適當(dāng)延長中繼距離的方式降低光纖通信系統(tǒng)成本，從而提高經(jīng)濟(jì)

效益[8]。

2.色散

色散是光纖的基本特性，可分為色度色散和偏振模色散[9]。由于光的傳播速率與介質(zhì)的折射率密切相關(guān)，而折射率又與波長密切相關(guān)，所以光在光纖中的傳輸速率會有差異。電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中的色散會造成信號變寬，影響網(wǎng)絡(luò)整體性能。優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸距離時，必須考慮色散問題。傳輸距離與色散系數(shù)呈反比關(guān)系，也就是說，為了保證傳輸速率和質(zhì)量，系統(tǒng)信號傳輸?shù)闹欣^距離不能太長。

3.非線性效應(yīng)

非線性效應(yīng)會嚴(yán)重影響傳輸質(zhì)量，因?yàn)檫@種效應(yīng)會壓窄脈沖、展寬頻譜，而傳輸距離和這些參數(shù)呈反比的關(guān)系[10]。基于OTN技術(shù)，能夠通過電力通信保護(hù)的方式提升傳輸距離。

4.優(yōu)化業(yè)務(wù)保護(hù)方式

電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行時，為了保障穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，必須合理選擇業(yè)務(wù)保護(hù)方式。在不同的結(jié)構(gòu)或業(yè)務(wù)中，保護(hù)方式的選擇需要具有針對性。基于OTN技術(shù)的保護(hù)，需要重點(diǎn)關(guān)注倒換發(fā)生層面（這種保護(hù)結(jié)構(gòu)與SDH相近），一方面是光層，另一方面是電層。

五、結(jié)束語

基于OTN技術(shù)的電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義。工作人員想要切實(shí)發(fā)揮OTN技術(shù)對電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化作用，就必須掌握OTN技術(shù)的內(nèi)涵和優(yōu)勢，并深入學(xué)習(xí)其在優(yōu)化電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的具體策略。在實(shí)際的優(yōu)化工作中，要了解電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)存在的問題，結(jié)合現(xiàn)階段和長期的發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行整體規(guī)劃，充分發(fā)揮OTN技術(shù)的靈活性、保護(hù)能力、廣泛的業(yè)務(wù)處理能力和強(qiáng)大的傳送能力等優(yōu)勢，并保障足夠的拓展空間，全面優(yōu)化電力通信傳輸

網(wǎng)絡(luò)。

作者單位：翟娟薈 張俊凱 青海瑞豐科技有限公司

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