大数据时代背景下的透明电力通信网建设探究

王文娟　　陈露

1 透明光网络

随着网络规模的不断扩大和用户高带宽需求的持续增长，网络中的业务量也在急剧增长，不断给网络容量提出新的挑战。WDM 技术的发展使得人们可以充分利用光纤巨大的带宽资源进行光信号的长距离传输，而且单根光纤的容量也在不断的增长。

未来的光网络中的数据传输应该尽量避免复杂而昂贵的光电光转换，实现端到端的全光传输，即建立一个“透明”的光网络。

事实上，透明光网络和全光网络其实是不同的概念。在透明光网络中，逻辑器件和信号处理的透明度必须被牺牲掉。然而，数据传输和交换等仍然在光域进行。由于光器件技术的不成熟，包括光缓存和光逻辑器件的不成熟，限制了光信息的处理，从而限制了全光交换（特别是信息头的处理），使得在可预见的时期内实现真正的全光网络仍然不够现实。因而相比之下，结合当前技术的发展，透明光网络则成为未来光网络发展最可行的方向。

何谓透明？理想上，我们希望信号的输出和输入是一样的，除了一定的时延和强度上的衰减。然而光在光纤中传输是有色散和非线性效应的，同时，强度衰减也是影响信号长距离传输的主要原因。色散补偿、特殊光纤、光放大器等技术和器件的发明使得光在光纤中的透明长距离传输成为可能。尤其是掺铒光纤放大器（Erbium-doped Optical FiberAmplifier，EDFA）的发明和应用使得 WDM 系统的透明化成为可能。EDFA 不仅放大倍数高，而且放大频谱范围宽，可以同时对光纤中所有的波长信道进行高倍数放大，很好地支持了 WDM 系统长距离的全光透明传输。

在光交换和路由上，网络的透明性体现在数据包的交换全光性。然而这一点十分困难，由于全光逻辑器件和光缓存的不健全，要在核心节点读取入口数据包进行分析和头处理就需要进行必要的电处理。

2 建设透明电力通信网

2.1 业务统一接入和传输

建设新型电力通信网首先应该考虑业务接入的问题。由于大数据下，业务种类和数据类型不断增加，不同的数据流有不同的格式，因而电力通信网必须能够为其提供统一的接口，支持多种流的接入，并将不同的数据按同样的标准打包组帧以统一传输。而透明光网络对数据类型和速率透明的特性则很好地支持了这一点。

2.2 高带宽长距离全光传输

光纤通信最大的优势就在于其巨大的可用带宽，而衰减是限制光信号长距离传输的主要原因之一。EDFA 的引入使得数据能够被全光放大，从而延伸光信号的传输距离。建设透明电力通信网需要充分开发光纤的传输带宽，实现数据的高速远距传输。

2.3 大粒度光交换

如果在电力通信网中推广透明光网络技术则可以实现数据层面的全光大粒度交换，省去了大量数据的光/电/光转换和电处理，保证了数据的端到端全光传输和交换。

1）光 传 送 网 技 术（OpticalTransport Network，OTN）是 以WDM 为基础、在光层组网的传送网技术，是下一代骨干传送网技术。OTN 将 解 决 传 统 WDM 网络无波长/子波长业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。OTN 处理的基本对象是波长级业务，它将传送网推进到真正的多波长光网络阶段。OTN 可以提供巨大的传送容量，多种客户信号封装，大颗粒的带宽复用、交叉和配置，端到端波长/子波长连接以及电信级的保护，是传送宽带大颗粒业务的最优技术。然而 OTN 技术毕竟是基于 WDM波长路由的，因而在子波长汇聚和疏导时仍然需要用到光/电/光转换，此时便会破坏传输的透明性。当前电力通信网已经在逐步向 OTN 网络演进，这也是近期内的电力通信传送技术的发展方向，为完全实现网络透明化奠定基础。

2）为了进一步实现电力通信网的透明化，电力通信网中可以引入基于统计复用的光突发交换（Optical Burst Switching，OBS）技 术。 在 OBS 网 络 中，多 个 IP分组组成一个较大的数据突发包（Burst），并将突发包作为网络传输单元和交换的粒度。对应每个突发包都会产生一个突发分组头（Burst Header Packet，BHP），该BHP 不与突发包共路，而是先于突发包一段时间使用另外一条信道发出，目的是提前到达核心节点进行电处理并控制沿路交换设备的重构。BHP 同时还需要明确突发包的长度以便节点知道开关的维持时间，也即预约这段时间的开关资源。BHP 和突发包发送相隔的这段时间称为偏置时间（Offset time）。由于偏置时间的存在，当突发包到达核心节点时，BHP 已经事先把资源预约好，因而突发包只需要按照安排在光域完成交换，而无需光缓存和经历光电光转换，实现了数据层面的透明传输。 随着光网络技术的不断发展，新的技术层出不穷，实现透明光网络的新方案也会不断被提出，但无论采用何种实现技术，在大数据时代下建设透明电力通信网一定是未来发展的重要方向。

3 结语

大数据是未来信息社会发展的下一个大方向。大量的数据處理无疑给信息通信网络提出了新的挑战，而这一问题在信息化程度不断提高的电力系统中同样正逐步凸显出来。随着智能电网的推进和发展，电力数据爆炸式增长，大量数据需要存储、转发和实时处理，传统电力通信网已渐渐无法承载，而建设透明通信网络则成为电力信息化发展的前进方向。实现电力通信网的透明化可以支持大量数据的全光高带宽传输和大粒度交换，在性能、成本和效率上都是大的飞跃。逐步提升电力通信网的透明程度、实现多业务大数据与网络的完美融合应成为电力行业下一步发展工作的重点。而透明网络技术同样也是未来信息通信领域的共同发展方向，研究这一技术不仅能为电力通信网改造提供完美解决方案，也为其他网络的发展提供了非常有价值的借鉴意义。