试析OTN技术及其在电力系统通信中的应用

广东电通工程技术有限公司 卢逸淳

随着科技的进步与发展，信息技术越来越成熟，信息技术的应用范围也早已不局限于传统互联网中，多个领域都因为信息技术的应用而获得生产力的提升。对电力通信系统来说，传统电力传送网络技术已经难以适应当今电力系统的运行环境和数据处理需求。传统电层、光层相结合的内网技术也逐渐被新型OTN信息传送网技术所替代，OTN信息传送网技术能有效改善传统电力系统中信息传输的延迟和内存空间不足的问题，利用该技术进行信息的实时传输和交换，更加满足新社会需求下电力通信系统的应用需求。

从当前科技水平来说，SDH技术已经趋于成熟，但该技术更注重处理或调度业务电层方方面的信号，虽然应用该技术进行业务信号的管理、保护和调度灵活性较高，但在传送层和较差调度方面还存在一定缺陷，且扩展能力表现较差。出现此种缺陷的主要原因是由于SDH技术基于VC-12/VC4的交叉调度颗粒偏小，传输通道为单通道，此种传输方式会限制较差调度颗粒的大小，且调度颗粒难以进行大通量同时传输，难以满足不断增长的调度业务容量。

WDM网络是将若干不同波长的光载波信号通过光纤进行点对点传输，该种技术的出现显著提高了带宽利用率，但点对点传输的方式不利于对业务信号进行组网和调度。为解决以上两种技术在应用中存在的不足，国际电信联盟电信标准号部门在1998年时正式提出OTN光传送网的概念。随着移动通信技术的进步和发展，电信行业进入全业务运行时代，网络业务呈现出前所未有的多样化特性，OTN光传送网因具有SDH和WDM技术的双重优势，受到电力通信行业和相关技术人员的广泛关注，在多方的关注和持续研发过程中，该技术目前已发展的较为成熟，且在实践过程中也能获得良好的应用效果，目前已成为下一代骨干传送网。

1 OTN光传送网概述

1.1 OTN光传送网的概念

OTN光传送网作为一种新型网络信息传输技术，主要功能包括进行信号的传送、复用、路由选择和监控等，并能充分保障业务信号在各项活动中性能指标的稳定性。OTN光传送网是结合了电网络和全光网的一种全新技术，在WDM光网络中植入SDH的OAM&P概念和功能，使现有WDH系统在的维护管理和性能监控等方面获得进一步加强，进而使电力通信系统的综合性能得到进一步优化。OTN技术能支撑多个领域进行大颗粒传输，还能从技术层面辅助信息传输，使多层网络能通过多样性的连接方式对目标对象进行监控，有效促进电力系统的稳定运行。

1.2 OTN光传送网的应用特点

安全性。OTN光传送网作为一种新型网络信息传递技术，比较传统SDH网络的片面性，能在应用过程中监控整个网络，表现出强大的监控能力。利用OTN光传送网的这一特性，能密切监控被监控系统的运行状态，一旦发现通信受阻即可快速锁定故障发生点，有利于快速消除网络故障，保障网络的稳定性，使电力系统在运行过程中能更加安全的传递信号；高效性。与传统信号传输方式相比OTN光传送网表现出的信号传输效率更高。在电力系统中进行业务信号的高速传输，有利于提高重点部门操作和工作效率，为自动切换光网络提供运行支持，辅助平面控制，增加光层和电层保护[1]；技术性。由于OTN光传送网是一种折中了SDH网络和WDM网络的新型网络信息传递技术，在技术性能上充分发挥了SDH和WDM技术的优势，从技术层面上使信号的传输质量和传输效率得到增强。

2 OTN网络配置优化原则

2.1 总体优化原则

OTN传输技术作为一种大容量、长距离光传送网络技术，为网络信息的传递提供了新的支撑技术，但该技术在应用过程中也必须秉承一定原则，才能最大程度发挥OTN传输技术的应用优势。总体优化原则是指在确定传输站地址时，需要综合性的考虑生产、行政数据网络的使用需求，保障传输站的建设能实现组网全面覆盖目标，还需要结合不同站点的光缆路由丰富程度及站点供电稳定性因素，对站点出局光缆路由的安全等级进行评估，使最终完成建设的传输站能对网络拓扑结构进行合理优化。

2.2 网络拓扑、站型及业务端口优化配置原则

当前OTN技术在应用过程中多配合光放大战和电交叉站两种类型传输站，在实际选择站型时，需要全面考虑网络功能优化因素、目前及未来业务发展因素和经济性因素[2]。根据目前电力企业网络传输业务需求对OTN网络传输站进行建设，站点中应用的光缆、站端设备、交叉矩阵等应用标准不可低于40×10Gb/c，才能在满足当前电网企业网络业务的同时，为电网业务发展及系统升级预留扩容量，使其能在后续业务数量上涨时进行配置更新。

2.3 光放大器系统配置原则

光放大器能放大光纤网络中传递的光信号，以减少光信号在传输过程中的减弱现象。当前电力通信光缆架设长度较大，整个电力通信系统中应用的光放大器数量较多，设计人员在配置光放大器设备时，应综合电力通信光缆的实际铺设长度、光信号衰耗程度、光缆系统结构等多种因素计算设备应用数量，才能在保障电力通信信号高校传输的同时，减少电力通信系统的整体建设成本。

3 ONT与SDH、WDM技术比较

3.1 OTN与SDH技术的区别

结构不同，SDH技术是面向接入层和汇聚层，而OTN主要面向传送层，结构比SDH技术结构更简单；监视连接方式不同，OTN最大能进行6级串联监视且监视连接方式种较多，可通过级联式、重叠式和嵌套式多种方式连接，但SDH只能通过单级连接；OTN的前向纠错能力更强；OTN是基于大颗粒带宽进行组网、调度和传送，即GE、2.5G、10G、40G的颗粒，而SDH是基于VC-12、VC-4的调度颗粒进行组网、调度和传送，相比之下OTN对业务颗粒的传输能力显著增强，能有效提高业务信号的传送效率[3]；OTN帧结构能透明传输和映射多种类型的客户信号，如以太网、ATM、SDH等，但SDH只能对单一的SDH客户信号进行传输。

3.2 OTN和WDM技术比较

WDM技术主要面向传送层，OTN技术也更多侧重传送层功能，可将OTN看作是对WDM量身定制的技术；WDM技术对业务信号的处理主要在光层完成，业务信号从多波长通道进行传输，使得WDM技术自带大容量传输优势，但缺点是WDM网络中业务信号是通过点对点方式传输，难以进行有效的管理，难以实时监控通过通道的中间网络；OTN由于监视连接方式多样性较强，能用于通道监控、多级级联监控等，方便多个设备商和运营商对网络进行管理[4]。

4 OTN技术在电力系统通信中的应用

4.1 OTN技术应用于电力通信网络的必要性分析

随着电力系统的不断革新与优化，电力通信已成为目前电力系统运行中不可或缺的重要功能，在电力系统运行的各个环节中都充分应用电力通信功能，能有效提高电力系统运行的安全性和稳定性[3]。在科技不断进步的背景环境下，我国电力系统正在逐步进行改革和升级，但当前全国各电力通信省级干线传输网络的主要形式还是SDH技术体制，传输速率基本为2.5Gb/s和10Gb/s两种类型。

SDH技术体制在电力系统中主要对各类窄带业务和功能性业务进行负责，如调度实施控制信息、继电保护、办公自动化系统等，是电网系统实现自动化办公、安全生产的重要保障。但随着我国综合国力的不断提升，国内各项经济交流活动的频率不断增加，社会中对电力资源的需求量也不断增大，推动电网向智能化方向转变已经成为电网系统未来的重要发展方向，而SDH技术体制已难以支撑电网系统的扩容需求，也难以满足多样性更强的业务需求。因此，在电力系统通信中应用OTN技术扩大干线传输网的传输容量十分必要。

4.2 OTN电力通信骨干网络作用

为推动电网系统的改革、获得更好的发展，电力企业越来越重视对电力信息的采集和分析，通过分析电力系统运行中产生的各类数据，能帮助电力企业更好地了解目前电网系统中存在的漏洞和不足，进而做出针对性整改。因此，电力企业需在充分了解电网系统的基础上，对电网系统的关键点进行组织、控制和管理，才能定期对电网系统关键点中产生的运行数据进行采集和整理。组织、控制和管理电网系统中的关键点，一方面能更好的采集电力数据，方便电力企业在后续工作中对相关数据进行二次利用，另一方面也能使电力企业实时了解整个电网系统的运行状态，及时了解系统中发生故障的设备或线路等，方便其组织人员对其进行维修和养护。

实现以上所有功能的基础就是及时地获取电网信息，只有打通电网系统中的关键点，让电网系统管理人员能及时获取到关键信息，才能根据信息做出正确的工作决策，才能对电网系统进行持续管理，才能实现对电网系统的监督和控制。而OTN技术在电力系统通信中的应用就是使信息的传输过程更加具有时效性和便捷性特点，电力系统覆盖范围广，关键点数量多，每日产生的电力信息体量非常大，通过应用OTN技术能进行更大容量的信息传输，方便电力企业的控制中心及时采集电力系统运行中的各类信息和数据。

4.3 组网规划工作

由于OTN技术本身在光学层进行传输，电力信息在先进光线设备中进行传输，能有效传输过程中抗干扰能力，保障信息数据的完整性[5]。同时，OTN技术显著改善了目前信号在宽带传输中存在的缺陷和不足，使电力通信系统更加完善、依靠OTN的技术优势和功能优势，能进一步优化电力系统通信中原有的网络规划方案和策略，对促进电力通信网络的发展具有非常重要的意义。

目前用于OTN组网的方式主要有环形结构、线性结构和网状结构三种，三种组网方式在不同应用场景下各有利弊，但相比之下，网状结构的安全性比另外两种组网方式更高，具有更加灵活的业务调度能力，因此，网状结构的组网方式对技术的要求也更高于另外两种方式。在进行省级干线的建设时，可在建设初期应用环形结构进行组网，在建设过程中，站点数量不断提升，OTN网络即可实现从环境结构向网状结构过渡的目标，使网络的安全性更高[6]。

4.4 OTN的测试应用实践

OTN的测试应用实践是为了给电网拓扑结构的组成提供合理的测试措施，并能在测试过程中有针对性地选择测试内容[7]。通常OTN技术在电网结构中的测试方式有两种：一是将网络分析设备作为拓扑结构测试仪器，将G.709中的出库帧数利用网络分析设备传输到OTN设备中，过程中的PUT帧数覆盖相应的PM、SM和TCM开段开销。通过调整输出设备中不同网络管理结构，对改进测试方法后设备的综合性能进行测试，判断设备是否能够对测试仪发出的开销信息进行有效接收：二是利用OUT设备的网络管理结构对其覆盖的SM、PM和TCM环节开销进行测试，测试仪器能对开销过程中的正常链路开销进行监控并进行测试。

综上，电力系统管理信息化水平越来越高，但是在电力通信系统的发展中也暴露出一定问题，如当前广泛使用的SDH技术难以有效采集和处理电力系统在运行中产生的海量数据等。通过在电力系统通信中应用OTN技术，能有效采集电力系统中的海量数据，并对其进行整理和储存，便于电力企业根据数据分析结果作出正确的生产决策。