OTN技术在电力通信中的应用

李玉芬，何志勇，刘天英

（张掖供电公司信息通信中心，张掖 734000）

OTN技术在电力通信中的应用

李玉芬，何志勇，刘天英

（张掖供电公司信息通信中心，张掖 734000）

本文首先对电力通信的发展和现状进行了阐述，在此基础上分析了目前电力通信中存在的问题，为了解决这些问题，引入了OTN（Optical Transport Network）技术。随后对OTN技术的概念进行了描述，通过与其他通信技术比较，得出了OTN技术在组网中的优势。最后，通过对OTN技术在电力通信网中的测试应用、组网和规划应用进行论述的基础上，分析了OTN技术在电力通信中应用的可能性，论述了OTN技术在电力通信中与其他通信技术相比较所具备的优势，展望了OTN技术必将在下一代电力传送技术中得到广泛应用的可能性。

智能电网；电力通信；OTN；SDH

1 引言

随着经济的飞速发展，能源结构也在发生着深刻的变化，尤其对怎样高效应用电力等清洁能源被日益重视，各国也投入了大量的研究。我国结合世界电网发展趋势，提出了以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的目标，同时提出建设以信息化、互动化及自动化为特征的智能电网。坚强智能电网基本技术特征是具有信息化、互动化及自动化。信息化在坚强智能电网中起到对实时和非实时信息的高度集成和挖掘利用；自动化则需要依靠高效信息化的基础上，实现电网自动运行控制和管理水平的提升；互动化则是以提高用户体验，提高电能的安全、高效、环保应用为目的，通过信息的实时沟通与分析，实现电力系统各个环节的良性互动和高效协调。虽然随着电网规模的扩大可以提高资源优化配置能力，有利于接入和传输大规模可再生能源，但是这也就使得电网运行和控制越来越复杂。由于故障导致大面积停电的风险也在日益增大，对电力安全和可靠传输提出挑战，电网的坚强可靠也是目前研究的热点。而信息通信技术作为支撑智能电网关键的基础技术，现在已经完全与电力生产技术相融合，通过将先进的通信技术、信息技术、传感器技术、自控技术与电网技术结合，建设实时智能、高速带宽的信息通信系统，为电力系统领域多种业务的灵活接入、智能电网的发展提供有力保障。

2 电力通信发展及现状

作为目前世界上规模最大的电力通信骨干网络，我国电力系统通信方式以光纤通信为主，微波和载波等多种方式共存。随着智能电网的不断发展，电力通信网络在整个电网中的地位越来越重要，通信网络的运行情况将对电网的安全稳定运行起着直接作用。

电力通信网作为一个专用网络，在电力行业中为实现智能电网自动化、智能化和信息化提供有力的支撑，影响到电网运行的各个环节。由于电力通信系统既要能满足电力行业的需求，体现在电力行业应用的特色，作为通信网络，又要受到整个通信行业技术发展的推动。电力通信传输技术从最早的电力线路载波到微波技术，再到光纤通信，逐步提高性能。光纤通信技术与其他传输技术相比较，在传输损耗、抗干扰能力、传输容量等诸多方面有着许多优势，因此，目前光纤通信也成为了电力通信的主要传输方式。从网络化通信的角度来看，一般可以将光纤通信网分为三代。

（1）准同步数字系列和同步数字系列被认为是第一代光通信网。准同步数字系列曾经在电信网传输中占据主导地位，但是缺乏灵活的上/下路调度能力、点到点组网结构单一、国际上没有统一的接口规范无法实现互联、各厂家产品互不兼容、无法提供有效的网络维护和管理功能，逐渐被同步数字系列所取代。同步数字系列具有灵活的交叉调度能力、完善的管理和维护功能、可靠的保护性能，同时具有世界范围内的统一标准，真正实现了不同厂家设备之间的兼容，形成了网络化的运行、管理和维护。但是它对信号的处理仍然在电层中进行，以VC-4（155Mb/s）为基本交叉颗粒，采用时分复用TDM技术单波道传输，传输容量和交叉调度颗粒受到限制，无法满足业务带宽的快速增长。而波分复用技术将多种波长复用进一根光纤中，实现多波长通道传输，具有传输容量大的优势。

（2）作为第二代光网络的代表，波分复用系统和光传送网通过发展通信业务的IP化、宽带化给整个网络的技术、结构及设备处理能力等诸多方面带来了深远的影响。波分复用技术可以在单根光纤上实现多波长传输，以较低的代价大大提高了网络传输的容量，成为目前通信网络中主要的传输手段。虽然有上文所描述优点，但是波分复用系统作为一种点到点传输系统，组网不够灵活高效，对系统性能监视和完善的网络管理维护能力较差。为此，ITU-T在波分复用基础上引入了同步数字系列开销的思想，提出了光传送网的概念。一方面，OTN既可以实现Gb/s级别以上的大颗粒业务调度和传输，解决同步数字系列调度交叉及传输容量不足的问题；另一方面，在光层和电层增加开销字节，提供完善的信号、通道监视及管理维护能力。OTN综合了同步数字系列和波分复用的优势，是一个集大颗粒调度、大容量传输、光层灵活组网、适配多种业务、完善的网络维护和管理等优点于一体的新一代传送网络。

（3）光网络的发展目标是要实现全光网，即所有的信号处理都在光层进行，排除电层的限制，全光网被认为是第三代光网络。但是就目前而言，全光网设备实现困难，发展尚需较长时间。而OTN网络的提出就是为了弥补全光难以实现的不足，是目前网络的发展目标，也是向全光网进化的必经阶段。

3 OTN技术概述

3.1 OTN技术的概念

为了解决目前全光组网的关键技术不成熟，在现有光电技术的基础上提出了传送网组网技术——OTN技术。OTN在子网内部实现全光处理通过波分复用实现大容量传输，在子网边界处进行光电混合处理能提供各种业务的适配接入。

ITU-T G872将整个OTN网络层次分为三层，通过这三层包含了光和电两个不同处理领域。具体的OTN网络的分层情况如图1所示。

图1 OTN分层结构

（1）光信道层（OCL）。该层为不同业务信号提供端到端的透明光传输，这一层又划分了光信道净荷单元（OPU）、光信道数据单元（ODU）和光信道传输单元（OUT）三个电层子域。这样划分是为了适应不同速率的多种业务接入，同时每层网络都加入开销字节，提高网络监测与维护和管理能力。光信道层主要为了适配不同业务信号、建立光信道、处理光信道层开销、提供光信道的监视功能以及实现光信道层业务的保护与恢复等功能的实现，另外，OTN的电交叉也是基于本层的ODU实现。

（2）光复用段层（OMS）。该层主要实现为多波长信号提供网络连接，从而能够保证多波长信号的完整传输。光复用段层网络主要完成多波长复用及复用段层开销的处理功能，实现复用段的监视和保护等管理功能。

（3）光传输段层（OTS）。该层主要实现光复用段的信号可以在不同类型的光传输介质上提供传输功能。OTS层应该能够实现处理本层开销、产生/提取光监控信道、提供光信道到物理传输媒介的适配等功能，同时，能够在本层实现对光放大器和中继器的监控。

3.2 OTN技术的优势

完全向后兼容是OTN的主要优点，OTN完全可以在现有的SONET/SDH管理功能基础上建立，它不仅可以提供对现有通信协议的完全透明，同时还能够为波分复用提供端到端的连接和组网能力，它为可重构光分插复用器（ROADM）提供光层互联的规范，而且能够有效补充子波长汇聚和疏导能力。OTN技术体系涵盖了光层和电层两层网络，汇集了同步数字系列和波分复用的双重优势。OTN技术的关键技术特征主要体现在下面四个方面：

（1）多类型客户信号封装及其透明传输。基于ITU-TG.709的OTN帧结构可以支持多种客户信号，如同步数字系列、ATM、以太网等信号的映射和透明传输。它可以很好地实现同步数字系列和ATM标准封装和透明传送，但是对于不同速率的以太网的支持会有所差异。虽然ITU-TG.sup43中对于10GE业务实现不同程度的透明传输提供了补充建议，但是，目前对于更大速率的以太网、专网业务光纤通道以及接入网业务吉比特无源光网络等到OTN帧中标准化的映射方式仍在讨论中，还没有一个完美的解决方案。

（2）能够实现大颗粒的带宽复用、交叉和配置。在OTN中，电层带宽颗粒被称为光通路数据单元，而光层带宽颗粒被称为波长。在OTN中定义的颗粒与SDH中的VC-12/VC-4调度颗粒相比较，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要比SDH中的颗粒大很多，这样的大颗粒对于高带宽数据客户业务的适配能力和传送效率能够有效提升。

（3）强大的开销和维护管理能力。OTN提供的开销管理能力继承了同步数字系列，因此与其类似。OTN光信道层的OTN帧结构大大增强了该层的数字监视能力。另外，OTN还提供了6层嵌套串联连接监视功能，从而能够在OTN组网时，实现对采取端到端和多个分段同时进行性能监视的功能。

（4）增强了组网和保护能力。在引入了OTN帧结构、ODU交叉和ROADM等技术后，光传送网的组网能力大大加强，从而有效改变了基于SDH VC-12/VC-4调度带宽和波分复用点到点提供大容量传送带宽的现状。采用了前向纠错技术后，光层传输的距离显著增加。而且，OTN技术对于基于电层和光层的业务保护功能能够提供更为灵活方式。

4 OTN技术在电力通信传输网中的应用

4.1 OTN技术测试

在电力信息通信传输中，OTN技术的测试作用主要包括对理想测试拓扑进行搭建以及对最佳测试内容予以选取。从大方向来看，主要包括以下两方面：

（1）测试设备通过将符合G.709标准的OUT帧发送给OTN设备，同时，在OUT帧中插入相关SM开销、PM开销及TCM段开销，然后利用OUT设备网关对帧进行检查，分析OUT设备是否能够有效接收互联网分析仪开销。

（2）通过网管功能修改OUT设备中的TCM开销、SM开销与PM开销，再利用网络分析仪对链路进行检测，检查接收端所接收帧中存在的开销是否正常。

4.2 组网与规划

未来电力信息通信网络将以OTN，ROADM为关键应用技术，核心层采用光传送网技术，通过在网络中建立较多的骨干节点等一系列技术，从而合理、全面地解决高带宽业务需求。能够满足在未来电力通信网中承载的地理信息系统（GIS）、顾客营销系统及服务中心等相关数据业务的需求。未来将会由网公司、超高压公司、省公司、直流换流站、500kV及以上变电站等组成下一代电力通信网的骨干层网络节点，骨干层主要实现对大颗粒业务进行调度，所以在此层采用OTN技术可以有效满足骨干层业务速率高、带宽大、级别高等需求。而为了实现灵活的业务调度、尽量提高光纤资源的利用率以及丰富光方向连接，在电力信息通信网的核心层建议采用Mesh组网。当然，在采用OTN技术进行组网和设计时，还要考虑对现有投资的保护，如光缆资源等，对于主用路由采取直达的方式，对于备用路由则采用通过一跳的转接方式实现，能够确保主、备路由的相对独立性。

5 结束语

目前，电力通信网络需要承载语音类、数据类和多媒体等各种类型的业务，这些业务包括实时、准实时和非实时等业务，同时还需要提供对分组业务和电路业务的支持。随着电网智能化、信息化程度不断加深，业务带宽的爆炸式增长，传统电网基于同步数字系列和波分复用的通信网络在各方面性能上不能满足需求，因此，迫切需要建设新的OTN网络来适应电力行业的飞速发展。在此背景下，需要对OTN相关原理和技术进行深入研究，同时结合电力通信特点，探讨OTN技术在电力通信网中的实际应用，为OTN技术在电力通信中的应用提供参考和建议。■

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迪威视讯获中国大屏显示领域大奖

2016年1月13日，迪威视讯宣布，在由中国投影网、数字标牌网、音响网联合主办的“2015视听行业高峰论坛”暨第十届中国大屏幕投影行业年度评选活动中，迪威视讯荣获“2015年度激光显示设备品牌大奖”。

本次评选活动自2015年10月份正式启动以来，活动参加报名企业共600余家。活动采用网络投票、会员投票、微信选票、媒体投票、行业专家评审投票等度种方式，决出最终的获奖名单。迪威视讯凭借品牌美誉度、客户美誉度、技术创新等突出表现获得激光显示设备品牌大奖殊荣。

Application of OTN Technology in Power Communication Network

Li Yufen, He Zhiyong, Liu Tianying
(ICC of Zhangye Power Supply Company, Zhangye, 734000)

First, the development and current status of the power of communication are described, based on the analysis of the power of communication in the existing problems in order to solve these problems, the introduction of OTN technology. Then the concept of OTN technology are described, by comparison with other communication technologies, obtained OTN technology in a network. Finally, based on the OTN testing applications and network technology and planning applications in power communication network will be discussed, analyzed the possibility of OTN technology in electric power communication applications, it discusses the OTN technology with other communication in Power Line Communication technology have the advantage compared to analyze the possibility of OTN technology will be widely used in the next generation of power transmission technology.

Smart Grid; Power Communication; OTN; SDH

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.01.007

TN913

A

1672-7274（2016）01-0030-04

李玉芬，女，1985年生，青海乐都人，本科，工程师，研究方向为电力信息通信。