OTN技术在电力通信传输网中的应用分析

赵 灿

(国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050051)



OTN技术在电力通信传输网中的应用分析

赵 灿

(国网河北省电力公司石家庄供电分公司，石家庄 050051)

介绍电力通信传输网的现状及需求，将OTN技术与SDH技术、WDM技术进行对比分析，说明OTN技术在解决电力通信传输网带宽瓶颈问题方面的优势，以河北省南部电网为例，从组网策略、设备选型、系统容量等方面分析OTN技术的应用情况及效果。

电力通信网；OTN技术；大颗粒业务处理

随着智能电网的不断发展，调度自动化系统、变电站远程监控系统、办公自动化系统、高清视频会议系统等得到更加广泛的应用。数据和多媒体业务需求迅速增长，对电力通信传输网的传输带宽和可靠性都提出了更高的要求。目前，电力通信传输网主要应用SDH 技术和WDM技术2种传输技术。OTN(Optical Transport Network)技术在充分继承SDH、WDM传统技术优势的同时，改善其不足之处，因此被认为是下一代传送网技术的首选。现阶段，OTN技术正逐步被引入应用于电力通信传输网。

1 电力通信传输网现状及需求

电力通信网是一种专业性要求极强的通信网，是电网的重要组成部分。电力系统通信传输网主要承载一些实时业务(如话音、继电保护、调度自动化业务等)和综合数据网的一些非实时数据业务(如信息化业务、电量采集业务、行政高清会议电视业务、视频监控业务等)，为电网的电力生产、经营和电网运行提供了必要的保证和支撑。随着电网的高速发展、智能化建设和集约化管理，当前的电力通信传输网已经不能满足业务的迅猛增长需求[1]。

随着“智能电网”和“三集五大”体系建设的深入推进，调度数据网、综合数据网、高清视频这些应用系统所需的带宽已是过去几十倍，1 Gb/s级别以上的大颗粒业务大量涌现。随着互联网技术、通信网络技术的不断发展，通信技术给人们的生产、生活带来了很大的便利。电力系统通信为了适应这种发展，越来越多的非生产控制类业务逐步增加，企业资源管理ERP、容灾中心、营销稽查管理、信息统一出口、3G 视频等新数据业务不断涌现，同时除线路继电保护等少数业务仍为TDM方式外，调度自动化、电话等传统业务迅速向分组化、网络化转变，数据业务已占通信网络容量的90%以上。数据业务的突发性强，带宽占用量大，传输带宽需求越来越大。

现有的光纤传输网以SDH体系架构为主，系统速率以2.5 Gb/s为主，局部达到10 Gb/s，传输容量有限，承载能力较低。现有通信传输网已无法满足动辄GE、10GE的信息传送需求，传输网出现了较大的资源缺口，通信网络带宽瓶颈问题突出，因此在现阶段急需建设能够满足大带宽颗粒传送的传输网络，解决电力通信传输网带宽瓶颈问题。

2 OTN的技术优势

OTN即光传送网，是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，也是下一代的骨干传送网[2]。OTN是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”。

2.1 OTN技术与SDH技术的对比分析

对于电力通信传输网，SDH在过去很长一段时间内发挥了非常重要的作用，SDH 技术是基于话音业务的发展而孕育而生的，起初主要考虑承载基于电路交换的时分复用(TDM)信号，利用时隙技术在电层指配固定带宽电路进行各种业务的调配；其交叉颗粒大小为VC12、VC3、VC4 级别，具有电路颗粒小、调度灵活、业务端到端管理、网络保护机制和OAM 功能完善等技术优势。但 SDH 的交叉调度颗粒偏小，开销处理复杂，对IP等数据业务解决方案不足，网络容量和大颗粒业务调度能力受到限制，无法满足快速增长的大容量数据业务的需求。

OTN技术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 Gb/s 的速率，ODU2代表10 Gb/s的速率，ODU3则代表40 Gb/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。

2.2 OTN技术与WDM技术的对比分析

WDM(波分复用)技术是在同一根光纤中同时传输众多不同波长光信号的技术，它将不同波长的光载波信号利用OMU(合波器)/ODU(分波器)在同一根光纤中进行波长耦合和解耦。WDM 具有传输容量大、节约光纤资源等优点，很好地解决了长距离传输和大带宽业务的承载问题，但是WDM技术采用了相对静态的部署方式，只能提供点对点的大颗粒管道，却不能组网，在通道的调度和业务的承载方面不够灵活，其网络扩展能力、业务保护能力、网络管理等方面存在着不足之处。

OTN技术通过引入ROADM 、ODUk交叉和OTN帧结构等技术和手段，极大地提升了光传输网络的组网能力。融合了WDM 和SDH 在光层、电层的完整功能体系结构，各层网络都具备相应的管理监控机制，完善了性能和故障监测功能。OTN 光层和电层均具有网络生存机制(保护、恢复机制)，可以提供强大的OAM功能。OTN 网络还引入了基于ASON 的智能控制平面和带内FEC功能，提升了网络配置的智能化程度，增强了网络的健壮性。

OTN技术继承SDH和WDM技术的主要优势，克服了SDH技术传输能力不足及WDM技术的组网、管理等方面的问题，同时采用了大带宽颗粒调度、多级串联连接监视、光层组网等更多的新型功能，能够满足当前及今后一段时期对大带宽业务传送需要，是下一代传输网应用的主流可选技术。采用OTN技术构建电力通信大容量骨干光传输网，将对电力通信网的发展起到显著效果。

3 OTN技术在电力通信传输网中的应用

3.1 应用情况

3.1.1 组网策略

电力通信传输网分为骨干网、汇聚网和接入网，OTN技术应用于骨干网的大颗粒业务传送。根据电力通信网实际运行情况，综合考虑OTN网络建设的业务带宽需求、实际建设成本等多方面的因素，在省级骨干网中选择省公司、500 kV变电站、各地区局作为大容量骨干核心光传输网的主要通信节点，形成主干OTN环网，主要是对大颗粒业务进行调度。220 kV变电站、发电厂则通过500 kV变电站、各地区局接入主干OTN环网[3]。

以河北省南部电网(简称“河北南网”)OTN网络建设为例，见图1，工程中共建设57个通信站点，包括河北省电力公司，石家庄、保定、衡水(备调)、沧州、邢台、邯郸等地市供电公司，定州、辛集等省直管县级市供电公司，各供电公司第2汇聚点，部分500 kV 变电站、220 kV 变电站节点。河北南网已形成由500 kV、220 kV OPGW 光缆为骨干的光缆网络，本工程依托现有光缆资源，构成南北环主干OTN网架。北主环节点包括：廉州、石北、清苑、蠡县、章西、沧西、衡北、辛集；南主环节点包括：彭村、广元、蔺河、辛安、宗州、武邑、沧西、衡北、辛集、廉州。

图1 河北南网OTN网络拓扑图

3.1.2 设备选型

OTN电交叉设备完成ODUk级别的电路交叉功能，为OTN网络提供灵活的电路调度和保护能力。OTN 光交叉设备(即 ROADM/PXC)提供OCh 光层调度能力，实现波长级别业务的调度和保护恢复。目前，这类设备的形态为ROADM。OTN 光电混合交叉设备同时提供ODUk电层和OCh 光层调度能力，波长级别的业务可以直接通过OCh 交叉，其它需要调度的业务经过ODUk 交叉，两者配合可以优势互补，又同时规避各自的劣势。在核心通信节点，选用光电混合交叉型的OTN设备。

在河北南网OTN网络建设中，省公司、地区供电公司、地区第2汇聚点及其他上下业务站点OTN 设备上配置电交叉单元，达到电层各类颗粒业务的灵活调度，并配置相应线路、支路处理单元。光方向在4个及以上的站点设备配置ROADM 光交叉单元，即采用OTN 光电混合交叉设备，以实现光层的灵活调度。

3.1.3 系统容量

随着OTN技术的发展，目前系统的单波容量可达到100 Gb/s ，通路间隔可做到25 GHz，即160*100 Gb/s 系统[4]。根据电力通信网的业务发展需求、性价比等方面的综合考虑，在电力通信网中采用单波10 Gb/s的系统。系统的波道数量则需要根据网络规模和电路数量确定，在河北南网OTN网络建设中采用80波*10 Gb/s作为OTN网络传输设备。

3.2 应用效果

河北南网采用OTN技术体制建设大容量骨干传输网，网络传输带宽80×10 Gb/s，提供了省公司至地区供电公司及其它重要站点的大颗粒带宽传输通道，使省调至各地调及地区间骨干网络具备了大颗粒带宽业务的调度能力，可提高主网容灾、冗余的能力，可满足“十三五”期间及远期业务的发展需求。

4 结束语

随着通信技术发展和智能电网建设的不断深入，电力通信网优化升级成为必然趋势。OTN技术作为全新的光传送网技术，具有较强的灵活性、构成简单，在大颗粒业务处理、保护能力等方面优势明显，成为电力通信网建设的优先选择。OTN网络将成为电力通信传输网的主流发展方向，从而实现宽带化、安全性的电力通信。

[1] 金 炜,OTN技术在电力通信网中的应用研究[D].保定：华北电力大学,2014.

[2] 张 铁,翟长友,OTN技术特点及应用[J].硅谷,2009(1):100-101.

[3] 孟祥东.基于OTN设备的组网技术研究[D].北京:北京邮电大学,2010.

[4] 杨爱霞.OTN在移动传送网建设演进中的应用探讨[J].电信技术,2010(6):52-55.

本文责任编辑：杨秀敏

以 电 相 连 用 心 沟 通

Research on Application of OTN Technology in Power Communication Transmission Network

Zhao Can

(State Grid Shijiazhuang Electric Power Supply Company,Shijiazhuang 050000,China)

The paper introduces the present situation and demand of power communication transmission network.By comparing OTN technology with SDH technology,OTN technology with WDM technology,this paper analyzes that OTN technology has advantage in solving the problem of power communication transmission network bandwidth bottleneck.Taking the power gird in southern Hebei Province as an example,this paper analyzes the application situation and effect of OTN echnology from the aspects of network strategy,equipment selection and system capacity.

power communication network;OTN technology;large business processing

2016-11-07

赵 灿(1987- )，女，工程师，主要从事通信运维检修工作。

TM73

B

1001-9898(2017)-03-0017-03