浅析OTN技术与电力通信

赖 群

（广东电网公司云浮供电局，广东 云浮527300）

0 引言

目前电网公司正在向着建设“数字化电网，信息化企业”的目标而努力，与此同时，对于电力生产，传送网的带宽要求越来越高，以往64 k、2 M的业务需求将逐渐转变成GE、10 GE等高带宽的IP业务需求，另外信息业务的带宽需求也将迅速增长，电力传送网上承载的IP业务会越来越多，因此需要一种适合承载IP业务的技术来构建下一代骨干传送网。

1 电力传送技术的现状及发展

1.1 电力通信需求分析

目前通信的主要业务包括语音、视频、数据等，主要有2 W/4 W、V.35、E1、10 M/100 M、GE等接口，电力通信要求系统可靠性高、业务安全性好、网络生存性强。随着综合数据网、调度数据网的建设，各类业务IP化的趋势越来越明显，并且对于自动化、保护、稳控等安全生产实时业务要能提供1+1的保护，网络要具备强大的组网能力与稳健性，能快速调度和开通业务能力，迅速提供应急的电路调度，要具有很强的网络业务管理能力[1]。未来电力通信的要求如下：

①适应IP化：采用主流的OTN技术进行组网构建新的综合平面。

②网络高生存性：节点设备应具有网状网的组网扩展能力，能够对于不同方向的电路进行调度。

③网络高可靠性：能够对不同业务等级提供不同的保护能力，对于生产调度信号，语音，重要的数据信息等业务提供1+1的保护，在有条件的情况下，提供多于2条路由的保护或恢复。

④对于一般数据业务提供1：N的恢复。

⑤网络业务管理能力：子波长业务的类SDH管理。

1.2 电力传送网的技术选择

随着智能电网的不断发展，电力传送网不仅要服务于生产的调度和指挥，也要服务于办公自动化、信息互动化，从而可以实现远程抄表、远程监控等有关增值业务。电力传送网建设中比较关注的问题应该是如何能够适应ALL-IP的发展趋势，如何能够高效地承载高带宽的IP业务，如何降低网络的建设和运维成本，同时还能提高网络的可靠性。目前电力传送网主要使用的是SDH技术和WDM技术，它们存在一定的局限性。SDH技术主要优点在于它具有灵活地调度、管理、保护电层业务的能力，它具有完善的OAM功能。但另一方面， SDH技术中基本的调度颗粒是VC-4，所以它的容量增长有限，无能够满足高速带宽业务的需求。而WDM技术主要对业务的光层进行处理，因其采用多波复用的特点，所以它能够极大地提高传输的速率和容量。可是，现在的 WDM技术网络维护管理手段并不能令人满意，虽然多维度可重构光分插复用器（ROADM，Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）[2]能够实现和SDH技术中的调度和保护相类似的功能，可是因为在波长上以及在物理上受到限制，很难在实际网络中得到大面积的应用，同时其调度颗粒度比较单一，灵活性也比较差，不同厂家设备不能互通。

综合上述情况，SDH技术和WDM技术已经不能满足智能电网对电力传送网的需求，电力传送网需要一种具备SDH和WDM技术的主要优点，适合在电力中应用的性能优良的传输技术。而光传送网（OTN，Optical Transmission Network）就是一种适合在电力中应用的性能优良的传输技术。

2 OTN技术

2.1 OTN简介

光传送网以WDM技术为基础，在光层进行组网， OTN技术的体系结构由光层和电层组成，光、电层网络都具备其各自的监控、管理能力，并且其网络生存性都比较好，OTN技术具备完善的OAM功能，具备良好的监测故障的性能。将会成为下一代光传送技术的发展趋势。从 OTN网络分层的角度来看[3]，它可以划分为3个层面：光传送段层、光复用段层和光信道层。同时，光信道层又划分成2个子层包括光信道数据单元（ODUk）和光信道传送单元（OTUk），这一点和 SDH技术中的通道层和段层比较相似。从本质上来看，可以将OTN技术看成是SDH技术和WDM技术的一种结合，它将WDM技术和SDH技术的各自优势进行了结合，并且对组网功能进行了扩展，更加适应了业务的传送需求。

2.2 OTN特点

OTN作为一种先进的传输技术，具有很多优点，具体如下[4]：

①它能够提供大颗粒的业务调度。OTN电层具体的带宽颗粒是由光通路数据单元（ODUk，其中k取值范围为1、2、3）来描述的，ODU1代表2.5 Gbit/s的速率，ODU2代表10 Gbit/s的速率，ODU3则代表40 Gbit/s的速率。OTN技术因为其大颗粒的业务调度能力，非常适合传输大容量、高带宽的数据业务。

②它具有强大的OAM能力。OTN拥有良好的开销管理能力，OTN在其光通路（OCh，Optical Channel）层的帧结构中极大地增强了数字监控的能力。同时采用OTN技术组网时，可以对采用端到端的方式的多个分段同时进行性能监测。

③它具有强大的组网能力。通过引入 ROADM、ODUk交叉和OTN帧结构等技术和手段，OTN极大地提升了光传输网络的组网能力。

④OTN 的网络具有多维 ROADM的支持。OTN技术能够满足在电层和光层组建多种复杂网络拓扑结构的需求，能够大大提升网络的传输速率和容量，而且可以灵活组网，也容易对网络进行扩展，随着传输业务需求的不断发展， OTN能够逐渐地根据实际需求提供Mesh组网的方式。

⑤OTN业务调度很灵活，维护便利。因为它使用的是基于电层子波长、光波长的调度功能，所以可以灵活地调度不同站点之间的大颗粒的业务，另外，OTN具有ASON功能，其开销很丰富，具备良好的OAM功能和故障监测的性能。

⑥OTN网络具有良好的保护能力和可靠性。OTN对于电层和光层的业务保护比较灵活。在 OTN网络中，光层恢复和电层 SNCP保护能够同时得以实现，和以往的通道级1+1 保护相比，可靠性更高了，另外，OTN能够承受多点出现故障的考验，而且故障恢复的时间可以达到电信级别的要求。另外，由于前向纠错（FEC，Forward Error Correction）技术的使用，光层的传输距离得到了显著的提高。

3 OTN设备简介

3.1 OTN终端复用设备

OTN终端复用设备可以看成是一种特殊的WDM设备，特殊之处在于这种WDM 设备能够支持OTN接口（包括支路接口和线接口）。OTN终端复用设备的结构模型如图1所示。

图1 OTN终端复用设备的结构模型

3.2 OTN 电交叉设备

和目前的SDH交叉设备比较相似，OTN的电交叉设备能够实现 ODUk（k=1,2,3）层面的电交叉功能，从而使得OTN网络具备灵活的电路调度及其保护的能力。OTN电交叉设备结构模型如图2所示。

3.3 OTN光电混合交叉设备

OTN电交叉设备能够和 OCh 交叉设备相结合，从而既具备ODUk 电层调度能力，又具备OCh光层的调度能力。对于波长级别的业务，则会直接经 OCh交叉，对于其它级别的业务，则会经 ODUk 交叉。通过两者之间优势的互补，弥补了各自的不足。OTN光电混合交叉设备就是这样一种大容量的调度设备。OTN光电混合交叉调度设备的结构模型如

图3所示[3]。

图2 OTN电交叉设备结构模型

图3 OTN光电混合交叉调度设备结构模型

4 OTN在电力传输中的应用

4.1 OTN电力通信骨干网要求

要能够控制和管理电力通信网络中所有站点的海量数据，网络必须具有良好的自恢复性。另外，该网络必须非常灵活，可以适应不断变化的需求。同时，这个网络应该简单易装并且容易管理和维护。

OTN是一个强大的一步复用网络，它允许在一个基于可靠的光纤骨干网络的电力网络中，连接并使用任何电气设备，它不需要价格高昂并且可能会降低网络性能的转换设备，各种数据业务包括监控建筑物、电话系统、SCADA系统、以太网高速数据业务以及高质量视频传输业务[5]，都能够在 OTN网络中得到透明的传输。根据不同网络的复杂性，OTN可以选择支持不同的拓扑结构。因为其良好的可扩展性、灵活便捷的配置等优点，OTN将会在未来电力传输中得到广泛应用。

4.2 OTN技术测试

OTN技术需要在电力系统得到应用就必须对OTN技术进行测试，通过这种测试来评估其应用的合适性。对于OTN技术进行测试，需要关注另个方面，一方面要选择合适的测试内容；另一方面，要构建有效的测试拓扑。针对第一点选用过下面的方式：通过网络分析仪（测试设备）向 OTN设备发送OUT帧（这种帧结构必须符合G.709规定的），在OUT帧中插入相关的TCM段开销、SM开销、PM开销，然后通过OTU设备的网管，检查OTU设备是否能够正常收到从测试设备（网络分析仪）传过来的开销[6]。同时，利用网管将OTU中的TCM段开销、SM开销、PM开销进行修改，然后用网络分析仪对链路进行检测，检查接收到的帧结构中有没有正常的开销存在。关于测试的拓扑选择，可以从FEC增益测试、多业务测试两个角度进行。

4.3 组网和规划

光传送网先后经历了PDH、SDH、MSTP的技术发展和应用阶段，目前电力通信传送网主要采用MSTP技术组网。传送网络的核心层引入OTN后，将会更进一步地扩大传送通道的容量，并且经过平滑地升级、加载ASON功能，传送网络的架构将会更加灵活、稳定和安全[7]。骨干层的业务也将从较小颗粒的业务发展成大颗粒的业务。电力传送网中的骨干节点一般比较多，而且这些节点上面承载的大颗粒业务很多，通常选用Mesh结构的组网方式来提高网络的安全性和可靠性。

下一代电力通信网的骨干层网络节点将会由网公司、超高压公司、省公司、直流换流站、500 kV及以上变电站等组成，骨干层的作用主要是对大颗粒业务进行调度，因为骨干层的这些业务速率高、带宽大、级别高，所以适合采用OTN技术。核心层建议进行Mesh组网，从而能够实现业务调度灵活、光纤资源使用率高、光方向连接丰富的目的[8]。此外，OTN在组网和设计时必须考虑现有的光缆资源，对主用路由选择直达的方式，而对备用路由则通过一跳的转接方式，要能保证主、备路由的独立性。

5 结语

随着智能电网的迅猛发展，对于传送技术的要求也越来越高，今后电力通信的业务需求会逐渐转变为大颗粒、大宽带的IP业务，下一代光传送网必将会成为电力通信网建设的优先选择，本文在详细介绍OTN技术优点、设备形态的基础上，通过对OTN技术在电力系统中的测试、组网和规划等方面进行分析，论述了OTN技术在电力通信技术中所具有的优势以及OTN技术在电力通信中得到应用的可能性，论证了OTN技术将会在下一代电力传送技术中得到广泛应用的发展趋势。

[1]高强.电力通信技术发展趋势[J].电力系统通信,2007,28(04):1-9.

[2]毛京丽,桂海源,孙学康,等.现代通信新技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2008.

[3]刘玉洁,肖峻,丁炽武,等.OTN最新研究进展及关键技术[J].光通信技术，2009,42(06):36-39.

[4]王晔,苗臣冠.新一代传送网 OTN[J].通信技术,2009,42(05):152-154.

[5]李曦.OTN技术在本地传输网络应用探讨[J].电信技术,2010(01):55-57.

[6]赵玉光.光传送网(OTN)技术应用分析[J].通信世界,2008,38(02):27-29.

[7]杨俊杰,吕剑.光分组交换在下一代电力通信网中的应用[J].光通信技术,2008(11):1-4.

[8]胡卫,沈成彬,陈文.OTN组网应用与进展[J].电信科学,2008(09):1-5.