OTN 技术在电力通信传输中的运用研究分析

2023-08-22战奎安

通信电源技术 2023年13期

战奎安

（国网新源控股有限公司检修分公司，北京 100000）

0 引言

随着电力系统的发展进步，电力通信传输的安全性受到了更多的关注。需要结合设计要求，打造完整的光传送网（Optical Transport Network，OTN）技术运行方案，以光网络分布为基础，结合通信规范合理控制OTN 技术要点，构建完整的通信体系，从而满足通信网对性能以及容量的具体需求，更好地搭建稳定和安全的通信传输管理平台，实现经济效益和社会效益和谐统一的目标。

1 电力通信传输中OTN 技术的应用优势

（1）有效提高电力通信传输体系的完整性。OTN技术以同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技术为基础，融合了网络节点接口、物理层以及网络层，依据相关技术有效构建了完整的运行框架，从而更好地维护电力通信传输的稳定性，能够为业务灵活化运行以及便捷化维护提供良好的保障[1]。

（2）OTN 技术的可靠性较高，利用光层恢复的方式，能够很好地实现电层子网连接保护（SubNetwork Connection Protection，SNCP）。与传统技术体系相比，OTN 技术能够优化信息传输过程的真实性，支持多点故障管理，依据电信分级要求顺利开展保护工作。

2 OTN 技术与现有网络的关系

2.1 OTN 技术与WDM 技术的关系

基于我国电力系统通信传输管理情况，国内现网波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）的部署量较大，建立线性系统的同时，个别区域利用固定光分插复用器（Optical Add-Drop Multiplexer，OADM）节点完成对环网系统的处理。受到早期技术参数的限制，WDM 网络在调度方面能力较弱，要想建立更加可行的传输体系，就需要建立基于OTN 技术的WDM 网络模式，扩展现网系统的可行性，提高WDM 网络调度的灵活性和电力通信传输的保护水平。OTN 技术对WDM 技术具体影响如下。

（1）OTN 技术能实现波分设备抽象化处理。在波分设备中，结合不同单元的工作方式，能够将业务传送到多个层级结构，每个层级对应特定的信号格式，具有特殊帧格式的信号为光信道（Optical Channel，OCh）层。利用光线路处理后的信号就能定义光传送段层（Optical Transmission Sectionlayer，OTS）。

（2）WDM 是面向传送层的技术方案，而OTN技术更加关注传送层的功能，因此OTN 技术是WDM技术升级的重要方向。传统的WDM 设备在信号结构方面缺乏统一的标准，利用业务完成“光-电-光”的非特定波长转换。OTN 技术标准设置后，由于该技术标准非常适用于WDM，因此能够建立设备互联互通体系，同时维持设备的运行效果[2]。

2.2 OTN 技术与SDH 技术的关系

与OTN 技术相比，SDH 技术更加侧重于接入层和汇聚层的业务要求。OTN 技术设计的初衷，就是将SDH 技术作为净荷有效封装在OTN 中，从而更好地弥补SDH 在面向传送层时的功能缺失，更好地提高维护管理的实效性，确保应用效能满足要求[3]。因此，在局部范围内建设以OTN 技术为基础的线路系统和具备电交叉连接功能的OTN 设备，能更好地扩大OTN 技术的地理覆盖范围。同时，借助适配的光调制解调器，能够保证OTN 通路层链路适配SDH 通道，满足线路系统和层级结构运行控制的双重要求。

3 电力通信传输中OTN 技术的应用要点

目前，对OTN 技术的研究主要集中在智能光网络实现大颗粒宽带业务传送方面。未来，传送网技术的发展核心是落实和开展国家干线光传送网、区域干线光传送网以及本地光传送网等方面的研究工作，为运营商营造更加科学稳定的网络控制平台，从而全面拓展业务市场[4]。

3.1 设备类型选择

支持《光传送网（OTN）接口》（YD/T 1462—2011）标准接口的OTN 设备被广泛使用，具备光交叉功能的OTN 设备、基于光通路数据单元（Optical channel Data Unit，ODUk）电交叉以及基于光电混合交叉的OTN 设备也被陆续推广[5]。基于OTN 技术的特点，不仅要建立完整的维护管理模式，还要结合不同类型的OTN 设备实现多种组网形态和保护控制。例如，基于光交叉的可重构光分插复用器（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM）设备能够应用于波长调度工作，实现子网内部操作，更好地提高电力通信传输的时效性。其最大容量能达到8～9个维度，单维度支持80 波波长，能够提高组网灵活性，并进一步降低光电交换组网的成本耗损。

此外，支持电交叉功能的OTN 设备能够支持波长和子波长调度工作，维持大容量节点组网运行管理的科学性，提高阶段性信息传输控制的水平。同时，实际组网中，支持光电混合调度功能的OTN 设备对大容量传送带宽的应用场景具有普适性。

3.2 组网应用

OTN 技术应用过程中，网络内部信号格式能够维持统一，实现多个特定波长合波后信号的协同管理，并且每个特定的波长都能在电层内形成稳定的特定帧运行体系，确保实际处理控制效果更加合理。光线路运行汇总方面，以OTN 标准为基础的光线路信号称为光终端复用器（Optical Termination Multiplexer，OTM）信号。开展信息传输时，将每个网络节点信号统一转换为OTM 信号，从而实现信号的实时传递和管理[6]。信号转换如图1 所示。

图1 信号转换

3.2.1 波分系统OTN 化

目前，结合相关调研数据可知，我国主流厂家对波分系统的研究主要集中于在线路侧利用OTN 接口方面，并且能建立不同系统互通的处理体系。若在WDM 系统中应用OTN 接口，则能更好地完成波长通道端到端的性能监督检测，维持整体应用控制体系的科学性，实现系统应用管理，确保大容量OTN 交叉设备运行稳定。因此，标准OTN 域间信息互通的接口也是波分系统发展的主要方向。

3.2.2 长途网

基于IP 网络资源综合应用的管理目标，要在优化中继电路利用率的基础上，更好地发挥相应技术的优势，以实现大容量OTN 交叉设备综合控制的目标，确保业务响应处理工作能够顺利开展[7]。长途网承载了业务上下传送等内容，无须建立复杂的业务调度以及交叉处理，因此在推广使用OTN 技术的过程中，长途网设备支持光转换单元（Optical Transform Unit，OTU）级别单通道命令行界面（Command-Line Interface，CLI），同时能够建立光监控信道管理模式、开销管理模式、波长上下监管模式等，配合相应的技术处理要求和装配体系，更好地满足组网控制的基本要求。

此外，OTN 交叉设备的应用不仅能够优化现有IP 网络组网模式，还能打造更加可靠科学的运行控制体系，节省大量路由器的安装数量，并且为IP 承载网络成本的缩减提供保障。实际应用体系中，IP 网络的转接业务无须利用路由器进行中转处理，配合使用OTN 设备就能保证传输层信息传递的可控性，并节约路由器接口数量，维持实时性应用控制管理的科学性。其中，OTN 设备的灵活性保护功能还能解决IP 网络继电器故障问题，为优化网络生存性创设良好的技术运行体系，为链路利用率的进一步提升提供保障。

3.2.3 城域网

电力信息通信传输体系中，城域网的结构和应用模式更加复杂，对应的市场竞争压力也会增加，为更好地满足光纤利用率的应用要求，在城域网中推广OTN 波分系统能有效维护运行的可控性。基于OTN交叉设备，利用OADM 能够有效实现波长级调度和保护工作的目标，配合OTN 交叉设备实现有效调度，为建网管理提供支持。同时，IP 数据网和传输网分项处理能够更好地缓解核心网数据激增的压力，降低光纤资源消耗造成的影响，并保证城域核心网设备应用控制效果最优化。

一方面，OTN 光电交叉设备能够实现波长的灵活交叉和连接控制，OTN 电交叉设备则能有效实现垫层对子波长的交叉处理，提高组网的灵活性和波长复用的便捷性，同时为端对端业务调度处理工作的落实创设良好的技术平台。另一方面，IP 网络部分转接业务体系借助OTN 设备能够实现传输层信息的实时性转化处理，不仅能够节约路由器接口资源，还能保证路由器容量可控规范，更好地维系组网运行的灵活性和便捷性。结合智能平面，能够有效实现OCh/ODUk 自动连接，保证配置管理的科学性，并且能够维护光传送网动态分配和灵活控制带宽资源的效果，为无线网格网络保护以及恢复功能的落实奠定基础。

随着电力系统发展进步，OTN 技术逐渐替代了传统的WDM 技术以及SDH 技术，并且向着传送网多元应用的方向发展，更好地建立技术融合控制模式。例如，某OTN 试验网中，设置5 个骨干层节点，节点之间的线路传输速率为10 Gb/s，光纤类型为G.652，依据不同光放段距离和光放段衰减参数完成布设，提供设备级保护和网络级保护，支持SDH 业务、以太网业务、OTN 业务等。系统框架如图2 所示。