在地市级电力通信网建设中构建新型光电接入层

郭瑜

摘要：本文根据近两年业界新出现的光电一体化技术及其最新的发展，结合目前电力通信网面临升级换代的需求，阐述如何用光电一体化技术解决目前传统接入技术存在的问题和缺点，提出构建新型光电接入层的思路，为电力通信设计与管理人员在今后的通信网络规划设计中提供参考。

关键词：电力通信网;新型光电接入层

中图分类号：TP18        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）16-0007-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

接入网络作为电力系统的基础网络资源，是通信业务的最终接入端，具有节点数量庞大、承载业务多样，网络结构复杂、建设周期长等特点，一旦建成，很难轻易进行升级换代的改造，因此接入网建设规划既要满足当前的需要，又要适应今后一定时期的发展。

本文根据近两年业界新出现的光电一体化技术及其最新的发展，结合目前电力通信网面临升级换代的需求，阐述如何用光电一体化技术解决目前传统接入技术存在的问题和缺点，提出构建新型光电接入层的思路，为电力通信设计与管理人员在今后的通信网络规划设计中提供参考。

1 新型光电一体化技术

1.1 SDH功能和PCM功能的融合

近两年在电力通信网建设中开始应用的光电一体化产品，是从电力行业实际业务需求出发，在MSTP与PCM设备基础上加以改进开发而成，除了具有MSTP所有功能外，同时实现PCM业务的接入处理，融合了MSTP光传输层和PCM电接入层的两部分功能。其产品系统结构如下图所示。

在传统的PCM+SDH组网方案中，PCM和SDH设备之间需要通过E1接口互连，而在光电一体化技术中，两个功能模块之间的连接直接通过背板总线完成，既省去了不必要的线缆连接，還极大提高了系统的可靠性。

光电一体化技术在硬件结构方面的融合设计，不仅简化了网络结构，而且统一了网管系统，给运维工作也带来极大的便利。

1.2 语音中继网关功能

新一代光电一体化技术除了在硬件设计上实现PCM和SDH的融合，还支持PRI（ Primary Rate Interface）、NO.7和SIP（Session Initiation Protocol）信令，为语音业务提供中继网关功能。

对于传统的PCM技术，在汇聚点的PCM局端设备，通常配置FXO接口，用于和局站程控交换机的模拟中继接口连接。由于汇聚点FXO端口数量庞大，会给施工和运维工作带来很多影响。光电一体化技术在局端设备中支持PRI（Primary Rate Interface）和NO.7信令功能模块，可以通过E1接口和程控交换机实现语音话路中继，每路E1中继可以提供30个用户通道和1个信令通道，和二线模拟中继方式相比，极大减少了中继接口和线缆数量，对工程维护带来很多便利。

随着电力系统行政电话交换网的逐步发展，原有的数字程控交换技术已经不能满足现有业务的需求，国家电网提出了电力行政交换网向IMS演进的技术方向，而SIP信令是IMS系统中非常重要的信令之一。SIP是由IETF制定的多媒体通信协议，它是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话，广泛应用于NGN以及IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务。在新一代光电一体化技术中，语音中继功能模块也可以支持SIP信令，在局端光电一体化设备中，通过FE接口提供和IMS交换核心层之间的SIP信令交互，实现将远端的普通电话业务通过FE接口接入IMS核心交换设备进行处理。

新一代光电一体化产品与目前传统的PCM技术相比，不但将接入层和传输层进行融合，其与终端用户层和核心交换层之间的网络接口类型也得到丰富和扩展，网络性能和技术适应性都得到极大提高。

2  构建光电接入层

电力通信网长期以来主要采用PCM基群设备提供业务接入，由SDH提供长距离传输的方式，实现行政调度电话、远动信号等电网通信需求。

这种传统组网存在很多固有缺点，如E1/音频电缆转接、网管不统一等，尤其是不能适应电力通信网未来向IMS全IP数据网演进的趋势。随着使用年限将至，很多老旧PCM和SDH面临退网，在目前网络改造阶段，选择一种既能满足目前业务需求，又适应未来网络发展趋势的技术，减少接入层设备多样性和网络复杂性，简化运维工作难度，是目前整个电力通信网接入层建设规划需要统一考虑的问题。

根据光电一体化技术的特点，在地市级的电力通信网规划建设中，可以考虑用光电一体化技术来组建一张统一的光电接入层，替代目前PCM和光传输网络，把传统的PCM+光传输网的两层网络结构，简化成光电接入层的单层网络结构。

2.1网络结构

通常对于地市电力公司组建的光电接入层，其网络结构建议按照核心层和汇聚层两层结构设计;两个网层均以环网结构为主，利用SDH技术优越的环网保护机制来保证网络的安全运行。

2.1.1 核心层

按照所属区域的地理范围情况，选择地市局大楼、主要区域节点和各县局大楼及主要区域节点组成核心层，拓扑结构采用相交环结构。核心层的环网带宽容量为2.5G或10G系统，采用二纤通道保护环方式。

由于网络地位的重要性，在市局大楼配置两套大容量汇聚型光电一体化设备，分别为市局大楼1和市局大楼2，作为核心层相交环的两个交点，经由各汇聚点在市局大楼落地的业务在这两套设备上平均分配，这样，当市局大楼某一个节点设备出现瘫痪时，仍可以保证电网通信正常运行。

2.1.2 汇聚层

汇聚层节点包括汇聚点所属范围的变电站、供电所等节点，和汇聚点共同组成单环，如果光缆条件不具备，也可以组成环带链的结构;一般采用622M带宽，提供二纤单向通道保护环方式。

汇聚层节点一般采用集成度高，接入业务类型灵活丰富，成本较低的接入型光电一体化设备组成。

2.2业务类型

根据电力系统通信网的需求，光电接入层各节点提供业务类型如下：

ü FXS（O）：提供行政调度电话的接入;

ü FE：提供互联网等数据业务的接入;

ü 2/4线 EM：提供远动信号的接入;

ü RS232：提供远动信号的接入;

ü E1：提供远动信号的接入;

ü PRI/SIP中继网关接口。

以上各种接口，都采用可插拔模块功能设计，根据需要自由配置更换，以保证光电接入层可以长期稳定的适应电力通信网的需求和演变。

其中FXS和FE接口作为行政通信网基本的接入业务，其接入端口将会在一定时期内保持不变，但FXS相应的交换系统会逐渐向IMS系统过渡，而光电一体化技术在核心层的网关节点（市局大楼）可以提供SIP中继接口，实现平滑向IMS接入系统过渡。2/4线 EM和RS232是目前用于电网中远动信号传输的业务接口，以后会逐渐被E1接口替代，光電一体化技术中E1也是基本的业务接口，满足未来向远动信号接入向E1接口过渡的需求。

3 光电接入层的建设步骤

光电一体化设备本身主要是对PCM和SDH设备进行了硬件方面的融合设计，因此，在应用上，光电接入层的网络规划和建设都简单易行，具体实施根据以下两种情况略有不同：

（1）PCM和SDH都面临退网

对每个站点用一套光电一体化设备进行PCM和SDH设备替换，原有业务侧只需进行线缆割接;根据光缆路由，对整个网络节点按照核心层和汇聚层重新进行规划，各光电一体节点之间通过光接口互联组成622M或2.5G环网等拓扑，形成独立的光电接入层。

（2）仅PCM需要退网

目前光电一体化设备的SDH光接口一般都采用SFP可插拔光模块设计，当不需要SDH功能时，可以先不配置光模块。对于暂不需要替换SDH设备的站点，可以先用光电一体化设备只替换PCM设备，仍通过E1接口接入原有SDH设备，只需进行业务侧线缆和网络侧E1线缆的割接，等以后SDH老旧退网时，在光电一体化设备上增加光模块，再和其他节点组成独立的光电接入层，从投资和工程角度，这种改造方式，既经济又简便易行。

4 结语

从技术局限性和设备使用年限考虑，电力通信网现有接入层面临着退网改造的迫切需求，用光电一体化技术组建一张新型的光电接入层，具备可行性、实用性和前瞻性的特点，既符合通信网结构向扁平化演进的要求，也适应未来网络升级换代的趋势，是在重新规划电力通信接入层网络时可以参考的技术之一。

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