光通信技术在电力通信系统中的运用及组网研究

郭敏

（广州市紫晶通信科技有限公司，广东广州 510075）

0 引言

一般来说，电力通信系统指的是能够满足电力系统运行、维护、管理等方面工作，有效降低电力系统运营风险，提升问题解决效能的重要手段，具有管理集中、调度统一、适应性强等特点。有关单位人员应进一步加深对电力通信系统的研究力度，从而使电力通信向着安全、高效、稳定的方向不断进步。

1 光通信技术应用于电力通信当中的优势

1.1 减少了外界环境的干扰

在传统电力通信系统当中，常见的通信模式多为电力线载波通信，这种通信方式依托金属介质导线进行信号传输（图1），各个通信端点之间必须由电力线缆连通而成，其信号传输距离较为有限，在信号传输过程当中还很有可能会受到外界环境与其他信号的干扰，使电力通信内容的准确性受到影响。相较于传统电力线载波通信而言，光通信技术的信号传输强度大为提升，在通信与传输过程当中，受外界环境的影响更小，而且在光纤线路的外层表面大多附着有一层由抗干扰材料所制成的保护层，因此更能够降低其他信号类型或环境对光纤信号的影响，保障了电力通信系统的安全性与可靠性，使各个通信节点所构成的电力通信网络运行更加稳定[1]。

图1 电力线载波通信系统的构成

1.2 提升了信号传输容量

随着互联网技术与材料工艺的不断发展与进步，相较于传统金属介质线材来说，光纤通信技术的传输速率已达到每秒2.5GB，在单位时间内所能够传输的信息容量得以不断进步，由于光线在线缆内部的折射损耗极为有限，因此其无中继传输距离相较于传统电力线传输模式也有了较为显著的进步，同时也意味着在短时间内能够将大量的电力管理信息传输至各个电网管理部门当中，使电网管理工作的效率得以有效提升，通信延迟得到有效解决。

1.3 降低了维护与管理工作的成本

在当下光通信技术的主要市场当中，常见的线缆材料有玻璃、塑料以及石英玻璃等三种类型，其中塑料光纤（图2）由于制造成本低廉、适应性与可靠性较强等特点在消费级市场当中较为多见，而另两种类型的光纤则在信号传输性能以及信号质量等方面具有突出表现。受光通信技术特点的影响，其传输速率、传输容量等性能相较于传统金属介质导线均具有较显著进步，因此在缆线敷设与布置的过程当中就可以按照通信系统需求与当地环境选定尺寸参数较小的光缆，从而减少施工过程当中的损耗与成本，使电力通信系统的维护与管理支出得到有效控制[2]。此外，相较于传统电力线载波通信来说，其设备故障的概率得到了有效控制，设备更新频率得以进一步降低，使电力通信网络的架设水平不断进步。

图2 消费市场级塑料光缆

2 当前光通信技术的主要类型与应用方向

2.1 ASON 技术

ASON 技术指的是智能光网络技术的一个主要分支，技术人员可以通过信令网对整个光网络的连接、交换等指令进行预设，并依托控制平面实现对通信网络资源的按需配置，从而使光通信网络得以向着智能化、自动化方向发展。在传统的电网通信网络构建过程当中，主要包括了设备与网络管理等两大方面，而依托ASON 技术所实现的电力通信网则在此基础之上增添了控制层面，使整个通信网络的架设与构建更加完善，功能更加健全（图3）。采用ASON 技术实现对电力通信网络资源的自动化配置，能够有效缩短网络信号传输路径，提升网络管理协议的优先性，使信号通信与传输的单位速率以及可靠性得到充分发挥，通信网的管理难度得以有效缩减。

图3 ASON 技术当中的三个平面层级

2.2 OTN 技术

OTN 技术是Optical Transport Network 的缩写，主要指的是以波分复用技术作为基础，在光层组织网络层面构建形成的信号传送网，通过G.872、G.709 以及G.798 等一系列协议与ITu—T 的建议与规范形成的新一代光通信传送网。OTN 技术已逐渐突破了传统的数字信号传输与模拟信号传输，形成了光电传输的新标准[3]。与传统的光通信网络技术相比较而言，OTN 技术具备传送层功能全面、自动纠错能力提升、信号传输性能好、监控管理效率高等方面的特点，不仅具备了传统SDH 技术与WDM 技术的各项优势，并且在组网功能、通信性能等方面得到了更深层次地挖掘，使其更加适应电力市场的快速变化以及通信工作的新需求。

在OTN 通信网络当中，主要由以下三方面结构组成，首先是光传送段层。这一结构是光通信信号在介质当中的传输实体，包含了OTS 路径、终端源、终端宿、链路连接、子网连接等部分，不仅为光通信信号在光层内部两个相邻传输设备之间提供网络连接保护功能，还能为通信信息的路由选择提供空间。其次是光复用段层，这一结构主要为了保障两个DWDM 设备之间信号的传输与复用，并且对相关适配信息的完整性进行处理，为技术人员针对整个光通信网络的维护、管理和修缮提供支持等。最后是光通路层结构，这一结构主要职能是为整个电力通信网接入节点之间的信号传送提供服务，不仅能够对各节点之间连接的完整性进行有效验证，还能够对光通信信号传输质量进行评估，并对信号传输过程当中可能产生的缺陷、误差进行检测和处理等（图4）。

图4 OTN 技术当中的主要结构类型

2.3 EPON 技术

EPON 技术，又称为以太网无源光网络，是OTN技术的未来发展方向，不仅综合了传统光通信技术的各项优势，其管理运行成本得以有效降低，传输速率与单位时间传输容量得以进一步提升，还能够与现有的光通信网络实现有效兼容，降低了电力网络的管理难度，使信号传输效能得以不断进步，光纤资源得到有效节约。

在EPON 技术的应用过程当中，其数据下行采用的是时分复用技术，而数据上行则采用的是时分多址接入技术，有效避免了信号传输所产生的冲突与矛盾，为降低通信网络的管理难度，提高光通信网络的安全性奠定了良好基础。

3 基于光通信技术的电力通信网的组网模式

3.1 ASON 组网模式

在ASON 技术网络当中，主要运用的组网模式为混合组网策略。受技术水平、组网成本等方面因素的影响，ASON 技术主要可在长途信号传送网以及城市传送网的核心区域进行应用，并依托循序渐进的策略与原则实现组网范围的逐步拓展，使整个电力通信网络的运行稳定性以及调度能力得以不断提高。用户可依托自身的差异化需求选定ASON 技术所推出的相关服务策略，杜绝调度失误或多发通信产生的故障现象。

3.2 OTN 组网模式

依托OTN 技术实现的电力通信网组网模式大多为全光终端复用设备组网，其主要依托通信网络当中的各个节点实现相互联系，还能够支持并兼容传统的WDM 网络信号支持。由于采用OTN 技术进行通信组网具有兼容性强、性能好等优势，因此多用于电力通信网的核心区域进行信号业务的处理与传输，在当前电力通信网光通信技术当中占据了主导地位。

3.3 EPON 组网模式

3.3.1 独立组网模式

独立组网模式是依托EPON 技术进行组网的首要组网类型。在整个电力通信网络当中，从管理中心到各个终端之间全部采用EPON 技术进行组网，这种组网模式其管理结构十分清晰，各个设备之间的关系相当简洁，能够充分发挥出EPON 通信技术抗干扰能力强、信号传输稳定、维护成本低廉等优势，但这种组网模式所需求的光纤资源较为可观，其组网成本较高，多用于对电力通信网要求较为严格的城市中心区或各个重点部位。

3.3.2 分层组网模式

分层组网模式一般指的是采用EPON 技术与传统的SDH 技术进行共同组网[4]。技术人员可在信号主要传输线路采用传统SDH 技术进行组网，而在终端部位采用EPON 技术进行组网，这种组网模式相较于EPON独立组网来说，其组网成本得到了有效控制，但光信号传输的安全性与稳定性却很难得到有效保障，后期管控和维护难度也较为可观，因此多用于电网通信要求较为灵活的地区。

3.3.3 混合组网模式

由于EPON 技术沿袭了OTN 技术十分强大的兼容性，因此其与传统SDH 技术模式能够进行更加灵活地配置与选用。技术人员可按照当地电力通信网络的相关需求对组网形式进行差异化选用，这种组网类型就称之为混合组网模式。虽然这类组网模式具有较强的灵活性与兼容性，然而由于在同一通信网络内部产生了较多的组网模式以及组网类型，因此对通信网络管理效率的不断提高形成了一定的挑战与阻碍。

4 未来光通信技术的应用发展趋势

4.1 保障电力通信网规范化管理

由于在光通信技术的应用过程当中同样也会出现一定程度上的损耗与维护成本，因此在选定电力通信网的组网模式以及应用方向的过程当中，技术人员应尽可能地减少网络跳数，避免由于终端故障等因素造成的通信网络延迟或断开现象，使电力通信网络获取到更加高效与稳定的传输路径，提升光通信技术的传输效能。

4.2 实现电力信息的实时共享

在电力调配工作当中，各级配电单位都需要对配电网络当中的需求信息进行分析和研究，这样才能确保各单位做出的反应更加科学合理。依托光通信技术应当实现各级配电单位之间电力信息的实时共享，并制订出多元化、规范化的配电工作预案，为保障电力通信工作的有效性，进一步提升用户体验奠定基础。

4.3 提高光通信技术的系统容量

各配电单位应当根据辖区内配电市场的相关需要对通信网技术进行选定，在终端数量较为密集或对配电通信需求较为显著的辖区内部采用系统容量更加充裕的通信传输技术，从而使电力通信设施的管理和调度能力不断提升，对配电工作的反应更加迅速，通信手段更加便捷。

5 结语

总而言之，在当前电力通信网的建设工作当中，常见的光通信技术分别包括ASON 技术、OTN 技术以及EPON 技术等几个类型，技术人员应当强化对这些技术类型的认知和研究，并对其应用方向与组网模式进行深度考量，使整个电力通信系统向着自动、安全、稳定、高效的方向进一步发展。