OTN技术在电力通信传输网中的应用

吴 瑶

（国网黑龙江省电力有限公司大庆供电公司，黑龙江 大庆 163458）

0 引 言

电力是工业、农业、办公、生活的必须能源。电力的传输和配送是供电公司的主要工作范畴，也是能源有效分配的主要环节。随着人类能源枯竭预期的加重，电力的科学与智能传输配送成为供电事业的首要课题。在信息技术快速发展的当今，利用现代通信、网络技术为电力传输配送进行支撑十分可行。过去，业界先后采用了同步数字系列通信网、波分复用技术等技术。而随着光网通信的流行，这些技术略显落后，OTN成为电力传输配送的通信技术首选。因此，对OTN技术要素和应用进行深入分析十分必要。

1 电力通信网的传统布局

如今，信息技术已经广泛应用于人们工作生活的方方面面，改变了人们的工作和生活方式。因此，将其应用于电力传输配送具有一定的实践价值。我国电力配送系统是全球规模最大的，而电力通信骨干网规模也首屈一指。近年来，智能电网技术发展越来越快，传统电表供应商开始开发供应智能电表，同时涉猎智能供电领域，将通信技术应用于电力供应。智能通信技术能够使电力供应更加稳定，并在一定程度上实现供电节约的目的。

电力通信网的发展中，一方面受电力行业的内在需求影响，另一方面受通信技术发展的制约，具有一定的技术特色。过去，电力线路载波技术、微波技术先后被应用于电力通信网络建设。现阶段，光纤通信技术在很多领域逐步完成了对传统通信技术的替代，在电力领域同样具有一定的优势。比如，能够有效降低电力损耗，增强电力传输网络的抗干扰性，扩大电力传输容量。因此，在现代人们用电规模越来越大、用电方式多样化的背景下，它的实践意义更加积极。本文将梳理光纤通信网的技术历史，包括准同步和同步数字系列时代、波分复用技术时代和全光网。

（1）第一代光通信网是准同步和同步数字系列。准同步数字系列（PDH）的技术要素是于各个支路信号中置入一定脉冲。全球主要存在两种标准，分别是欧洲的E系列和美国的T系列。不同标准的不兼容、调度能力一般、结构单一等缺点明显，导致准同步数字系列（PDH）很快被准同步数字系列（SDH）所替代。后者传输速率更高，标准和传输速率统一，更容易相互连通，同时易于管理。

（2）波分复用系统是公认的第二代光网技术，它对通信领域最大的贡献是开展了IP化的通信业务，实行了宽带化的网络结构，实现了多波长传输在单根光纤上的传输，大大扩展了通信容量。然而，它也具有组网缺乏灵活性、管理能力差的不足。

（3）全光网通信。实现在网络传输所有环节排除对电信号的依赖，被称为第三代光网。基于目前的技术，全光网依然处于探索阶段。OTN技术则一定程度上实现了全光网的一些功能，称为未来全光网实现的一个跳板技术。

2 OTN技术及其优势

2.1 OTN技术

OTN承载了波分复用技术，实现了在光层对网络进行组织，被誉为未来骨干传送网的基础[1]。OTN基于G.872、G.709、G.798等诸多ITU-T标准，建立了“数字传送体系”与“光传送体系”，一定程度上解决了过去WDM网络调度能力弱、管理能力弱的缺陷。同时，OTN技术也将电域（数字传送）与光域（模拟传送）的标准统一起来，处理的对象是波长级业务，并把传送网开发为多波长光网络阶段。

2.2 OTN技术的优势

相对于传统通信技术，OTN创新地实现了标准的全部兼容，能够基于传统的SONET/SDH管理功能，一方面促使现有通信协议透明化，另一方面能够给WDM的网络组织提供全面支持，同时支持ROADM实现光层连接标准[2]。事实上，OTN有效地将光、电两种信号形式进行了标准范畴的统一，将SDH、WDM两种技术的优势有效整合，实现了光网通信的双重优势，促使OTN技术具有如下优势。

（1）能够实现多信号的封装与传送。因为帧设计上采用了ITU-TG.709标准，能够同时对多类信号的传送进行有效支持，包括SDH、ATM等。当然，在多种速度的Internet上，则支持效果不佳。10GE业务的实现方面，则需要OTN标准体系中的ITU-TG.sup43作铺垫。

（2）实现带宽的有效复用、交叉与配置。OTN在对电层带宽颗粒的定义上有所不同。和SDH相比，它在复用、交叉和配置方面的颗粒更多，可以有效增强各类业务的传输效率和适配能力。

（3）提供充分的开销与管理功能。OTN能够支持一定的开销管理功能，这与SDH技术有一定的相似性。OTN的OCh层设计了特殊的帧，使其具备了高效的监视性能。同时，它也具备嵌套、串联式的监控能力，使得客户在开展一些业务时，能够跨越网络提供商进行自我管理和调控。

（4）强化了组网与自我保护的性能。因为拥有特殊的帧结构，也具有ODUk交叉以及ROADM的使用，一定程度上提升了OTN的组网性能。此外，OTN使用了FEC技术，延长了传输距离。

3 OTN技术在电力通信传输网中的应用

OTN技术的优势如此明显，也契合了电力智能化传送的需求。因此，下面将从通信骨干网需求、技术测试、组网、规划等方面，阐述OTN技术在电力通信传输网中的具体应用。

3.1 OTN电力通信骨干网需求

前文已述，我国电力通信网络规模较大，站点数量和相关数据规模巨大，在智能化传输、配电的要求下，对网络的要求也较高，如一定的自恢复能力、灵活的配置需求、易操作性和易维护性、安全性等。

OTN具有迅速恢复的能力，可以构建一个以光纤为主要传输介质的骨干网络，为电力系统服务。它与传输网中的任何电气设备相连，通过相应的调解设备控制对方，实现各类调解功能。具体实现中，不需要转换设备，相对传统组网方式不仅具有经济性，性能也会有所提升。在电力传输网络的功能需求中，包括电话网络、数据网络、视频监控业务、SCADA业务等，都可以在OTN网络中被充分实现[3]。如果各地电网有根据自己的供电需求单独建立供电通信网络的需求，OTN技术也能够对其进行充分支持。因为它能够架设多种不同的拓扑结构，在设计阶段能够根据客户的具体需求充分配置结构。

3.2 OTN技术测试

测试是对网络技术是否满足功能需求与性能需求的一种检验。对于电力通信网络建设，需要对OTN技术进行一定测试。实践中，重点测试的内容有两点，一是建设合理的拓扑结构，二是设定相关测试环节。针对拓扑结构的测试，主要从多业务、FEC增益等方面来考量。如果业务比较混乱，则需要设计较为复杂的网络拓扑。针对测试内容的设计，则需要利用相关仪器把OUT帧传送于OTN设备。其中，OUT帧内含有各类开销，经过后者的充分验证后，得出其能否充分收到各类开销的结论。同时，也需要利用后台管理的相关操作，修订上述各类开销。重复上述测试，以验证这些开销是否被修改。

充分测试OTN网络后显示，它在理论上能够安全、可靠地运营，可为电力通信网络的持续建设提供支持。

3.3 组网与规划

在OTN技术的理念下，电力通信网络也将从上而下重新布局。在核心层，需要基于电力网络的实际需求进行骨干节点的设置。如果该网络为国家电网、南方电网统一部署，则这些骨干节点将通常设置在各省市的省会城市。这与我国通信网络骨干节点的设置一致，不仅有利于通信技术的有效支持，也有利于各类业务的最优化开展。在站点设置上，500 kV以上变电站、省级供电公司、超高压公司、直流换流站都要作为骨干节点被认定，承载了地理信息服务、销售与客户服务、数据业务等功能。正是因为OTN技术的大带宽、高速率等优势，它能够满足电网的各类性能需求。组网中，则应当采用Mesh模式。为保证网络的可靠性，需要在组网中做好备份，各个节点的路由器、办卡、线路、电源供应都要做好双备份。另外，对于供电公司目前的通信资产，如前期置备的光缆，也需要进行合理的重复利用，以能够更为经济地开展组网工作。

4 结 论

现阶段，网络信息呈现出爆炸式增长模式，而电力系统也不再具有封闭性。相反，它与其他通信业务出现了很多交叉。因此，利用OTN技术对电力通信网络进行重新布局十分必要。随着移动互联网的高速发展和大数据、云计算技术的开展，电力供应和传输、电力业务的开展相关数据也会越来越多，越来越有价值。这些可以通过数据分析技术进行有效挖掘，从而对通信网络提出更高要求。相信随着OTN技术的进一步实施和发展，这些业务功能也将逐步得到有效支持。

参考文献：

[1] 蒋春蕾.PTN与OTN联合组网模式及其关键技术研究[J].光通信技术，2017，41（1）：4-7.

[2] 杨天普，戴广翀，杜 铮，等.超100Gbit/s OTN标准及关键技术[J].电信工程技术与标准化，2017，30（4）：32-36.

[3] 陆 俊，张 旭，徐志强，等.基于最小环收缩的电力OTN网络节点评估方法[J].电力信息与通信技术，2017，15（8）：49-54.