OTN在电力行业的应用

崔力民 周文婷 张志军 解鹏

【摘 要】 随着电力行业光网络技术发展趋势，OTN逐步代替原有的电力干线传输WDM/MSTP网络已成为必然，采用OTN建网不仅能满足电力行业对带宽的需求，对安全性的要求，对业务颗粒调度的需求以及对长距的要求，通过对波长子波长的业务调度达到对业务的立体疏导、快速开通等开通维护方面的便利，同时也能在未来5-10年保持技术先进性的要求。

【关键词】 OTN  电力行业  发展趋势  坚强智能电网

【Abstract】 With optical network technology development trend of the electric power industry， its OTN gradually take the place of the original mains electricity transmission WDM/MSTP network has become an inevitable， adopting otns ate can not only meet the demand of the bandwidth of the electric power industry， the requirement of security， the demand for business particles scheduling as well as the demand for long distance， through the business of wavelength sub wavelength scheduling， a stereo channel of business opening and opened the convenience of maintenance， as well as in the next five to 10 years to keep the requirements of technical advancement.

【Key words】  OTN  electric power industry  development  strong smart grid

通过电力业务的面临的挑战以及发展趋势可以看出OTN成为国干、省干传输网络建设是必然的，OTN可以很好的满足电力行业对带宽的需求，对安全性的要求，对业务颗粒调度的需求以及对长距的要求，通过对波长子波长的业务调度达到对业务的立体疏导、快速开通，在未来5-10年OTN技术仍然适用于电力干线传输网络。本文从电力行业传输网络分析、OTN在电力行业的发展趋势及OTN在电力行业的应用等方面分析未来电力OTN网络的发展趋势。

1 电力行业传输网络分析

1.1 电力行业背景

整个电力行业由电网公司和发电公司构成，其中，电网公司包括国家电网公司和南方电网公司，南方电网公司由广东、海南、云南、福建、贵州、广西电网公司组成;国家电网公司主要拥有华北、东北、西北、华东、华中五个区域电网公司。

电力通信传输网是全国性网络，也分为干线传输网和本地/城域传输网。

干线传输网络主要承担区域级电力公司间的业务调度和管理，主要实现大容量的业务承载;本地/城域网则主要承担区域电力公司和其所辖区域内的直属单位之间的信息传送。这些直属单位包括：电厂、电力配送站、变电站、变电所、电力局等。

1.2 电力行业现网情况

就网络层次看电力通信网络目前的情况是：

C1/C2：干线层。主要指国干（国电干线、国电直属区域电力干线、南方电网）和省干，以大容量MSTP设备组网（10G、2.5G、622M）+OTN网络建设，国干一般采用单链结构，省干一般采用环网结构，一般为几个环相交相切。

C3：城域层。一般以中小容量MSTP设备组网（2.5G/622M），采用环网结构。

C4：农网层。一般以小容量MSTP设备组网（622M/155M），受光缆资源所限，采用单链结构。

2 OTN在电力行业的发展趋势

2.1 OTN的发展趋势

随着电力行业信息业务的发展，调度数据网和综合信息网大规模建设部署;而目前作为基础通信网络的传输网以MSTP为主，在网络容量和传输距离上都产生了很大的瓶颈。同时，从技术演进的历程来看，WDM技术继点到点波分之后，又提出了面向IP、智能化、绿色环保等更多更高的需求，所以，融合了业务交叉、控制平面、L2交换等技术的波分解决方案，成为了下一代光网络的发展方向。所以，电力行业急需建设一张大容量、长距传输的骨干传输网络，同时这张网络还需具备智能化OTN的先进性，以满足未来的新业务需求。

未来电力OTN网络的发展趋势，主要包括两大趋势：电力干线网络Mesh化和OTN下沉。

随着电力网业务的发展和网络规模的扩大，省干OTN拓扑Mesh化，为实现智能保护恢复提供物理基础。OTN下沉至省级电力公司层面，提供更大的传输容量，节约大量光纤资源。

2.2 OTN在电力的现状

2012年以前少数几个省份已经开始在国干层面进行OTN建设以代替原有的MSTP或者OTN网络，2012年开始国家电网开始将OTN纳入集采中，开启了大规模国干、省干OTN建设。目前国网国干以及大部分省干已经建设了OTN网络，未建省份也逐步纳入集采中，南网各省也在进行省干OTN的集采。

3 OTN在电力行业的应用

3.1 当前电力传输干线网络面临的挑战

电力业务需求主要来自于两张网络：调度数据网和综合信息网，目前主要承载在MSTP网络上，作为最靠近物理层光纤的网络，OTN可作为MSTP和IP的统一承载网络，其应用场景主要在干线层，包括国干和省干两个层面。由于业务流向、运维模式等特点与公网相差较大，针对电力系统通讯特点，选择合适的OTN引入策略，将有效的解决电力通讯存在的问题[1]电力网络的干线层究竟有什么样的需求？为什么需要在电力干线层部署OTN网络，MSTP和传统WDM有什么局限？接下来从四个方面来进行分析。

（1）带宽的压力。随着电力需求的逐年攀升，新建厂站增多，原有厂站业务量增加，导致电力业务网络的带宽需求也逐年攀升，其中，最主要的带宽需求来自于综合信息网，如视频会议，视频监控，VOIP，远程教育等，业务颗粒也在向大颗粒的GE转变。因为电力业务安全性要求极高，因此，对不同的业务实行物理隔离加剧了高带宽需求。如在某省的标书中出省业务的断面流量需求达到了80G，而现网以MSTP为主，最大系统容量也不过10G，无法满足干线带宽的需求。

（2）安全问题。电力作为关乎国计民生的基础性行业，安全性至关重要，如果出问题，影响极大，所以需要确保业务，网络和设备的安全性。

（3）长距传输需求。电力干线网络建设的过程中，具有长距传输的需求，比如，厂站到调度中心距离偏远，地理条件受限，中间不具备机房的建设条件，但现网以MSTP为主，传输距离有限，无法满足长距传输的需求，此外，超长距技术也可以避免在条件恶劣的地方建设机房，减轻维护人员的压力。

（4）智能化调度需求。干线层大颗粒的业务需要具备灵活的业务调度能力，以提供业务的快速开通，修改和调度能力，减轻维护压力。传统WDM设备只能靠手工计算业务路径，手工连纤，工作量大，易出错，无法满足智能调度的需求，并且，也无法提供抗多点失效能力。

3.2 OTN助力打造坚强智能电网干线传输

基于以上四个对于电力业务发展的挑战，OTN可以很好的解决上述问题：

（1）带宽的压力。随着OTN技术的发展，目前系统的单波容量可达100Gbit/s，通路间隔可做到25GHz[2]，OTN可以提供超大容量，完美解决电力带宽需求，现阶段在国干和省干部署10G系统即可满足需求，未来可以平滑升级到40G/100G系统，国干可考虑建设80波，省干可建设40波系统。对不同等级和分类的电力业务，OTN提供的充足的波长/子波长资源可满足物理隔离的需求，保证安全性。此外，富裕容量也可进行带宽出租，拓展互联网业务。

（2）安全问题。对于保护，现网业务目前依赖于MSTP的保护，后续业务的传送和保护也要逐渐由OTN完成，但建议分阶段进行。在网络保护方面，OTN的保护功能主要包括基于电层的保护恢复能力和基于光层的保护恢复功能[3]光层保护基本继承了原有传输的保护特性，电层保护是OTN特有的。

第一阶段：OTN仅保护综合信息网业务。当前综合信息网业务较少，但后续发展快，所以新增的高带宽、大颗粒的业务可以直接用OTN承载;现有综合信息网业务承载在MSTP上，也可适时逐步地割接到OTN上。

保护要求：综合信息网主要为生产管理类数据业务，保护时间要求为50ms，OTN的多种保护方案皆可满足此要求（后面会详细介绍）。对于从MSTP割接到OTN的综合信息网业务，OTN和MSTP可提供双层保护，也可根据需求只提供一种保护;对于新增的综合业务，仅有OTN提供保护。

继电保护业务、生产调度业务安全等级高，暂不割接到OTN，仍由原有MSTP进行传输和保护;MSTP可满足继电保护15ms时延要求，同时提供基于VC的保护满足调度网业务30ms的保护要求。

第二阶段：OTN保护调度网+综合信息网业务。随着OTN逐步替代MSTP，调度网业务也割接到OTN;继电保护业务仍由MSTP传输;

保护要求：本阶段调度网业务和综合信息网业务都承载在OTN上，保护时间要求分别为30ms和50ms。OTN的多种光电层保护方案皆可满足。

对于从MSTP割接到OTN的调度网和综合信息网业务，OTN和MSTP可提供双层保护，也可根据需求只提供一种保护;对于新增的综合业务，仅有OTN提供保护。

继电保护业务仍由MSTP传输。

第三阶段：本阶段OTN全面替代MSTP，调度网和综合信息网直接承载在OTN上，即IP over OTN。

保护要求：对于调度网业务和综合信息网业务，OTN提供多种光电层保护方案，分别满足30ms和50ms的保护要求; 对于继电保护业务，由于其带宽较小，OTN可以提供ODUflex封装方式，动态适配其带宽，无需占用波长或ODUk的大带宽，以节约带宽资源。同时，OTN满足其12ms的时延要求。

考虑到业务的安全性，电力调度网和综合信息网都起用了双归属配置，地市公司的业务双归到省调和备调，或省中心CR和备用CR，以便对业务进行保护。

采用OTN建网后，OTN对业务的保护除了保留了原来MSTP或WDM的保护方式外，还提供电层子波长级的1+1、1：1的保护，采用OTN后保护方式比采用MSTP或WDM种类更加丰富，安全性更高。

（1）长距传输需求。OTN通过提供多种调制技术、编码技术、不同种类放大器等可以为电力长距传输提供丰富的超长距解决方案，有效提高OSNR容限，延长传输距离，适用于电力厂站偏远，间隔距离较远的站点，如横跨高山，湖泊，沙漠，海洋等地理条件受限的应用场景。

（2）智能化调度需求。考虑到电力传输网络的光纤资源是随着输电线缆进行铺设的，传输网络建设完成后存在对线路改造的几率比较大，同时也存在新业务业务开通和老业务关闭问题，这就需要传输网络可以进行对业务快速开通/关闭、快速业务调度的能力，OTN可以通过光层、电层或者通过智能控制平面对波长子波长进行业务调度、开通/关闭等，同时也能缩短业务割接时间并提减少业务割接的安全性。

4 未来电力OTN网络发展趋势

通过近几年电力OTN集采的网络层次结合电力业务和OTN技术的发展趋势看，OTN在电力行业的发展趋势如下：

（1）电力干线网络Mesh化和OTN下沉。随着电力网业务的发展和网络规模的扩大，省干OTN拓扑Mesh化，为实现智能保护恢复提供物理基础。

（2）OTN下沉至县级电力公司层面，替代原有小型传输设备，节约大量光纤资源。由于省干网的Mesh化，为加载智能控制平面WASON提供了物理基础，进而实现业务的智能保护和恢复，抗击多点的失效。

参考文献

[1]孙海蓬，刘润发，于防.OTN在电力骨干通信网中的应用策略研究[J].电力系统通信，2012;33（236）：9-14.

[2杨爱霞.OTN在移动传送网建设演进中的应用探讨[J].电信技术，2010（6）：52-55.

[3]陈守用.OTN的保护方式及应用探讨田.信息通信，2011（3）：35-37.

作者简介：崔力民（1973—），男，广东鹤山人，高级工程师，长期从事电力通信系统建设、运维管理工作;

周文婷（1974—），女，江西南昌人，研究生，高级工程师，长期从事电力通信系统运维、网络建设等管理工作;

张志军（1972—），男，新疆乌鲁木齐人，本科，高级工程师，主要负责电力通信运维管理工作;

解鹏（1976—），男，新疆乌鲁木齐人，本科，高级工程师，主要负责电力通信建设工程项目的技术管理工作。