OTN技术在电力通信系统中的应用与实践.pdf

Telecom Power Technology 144 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期通信网络技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.15.046OTN 技术在电力通信系统中的应用与实践陈光洪（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 深圳 518038）摘要：近年来，经济和科技水平的提升为电力系统飞速发展提供了新的机遇。光传送网（Optical Transport Network，OTN）传送技术作为新兴通信网络技术，将其应用到电力通信系统有助于提高电力通信传输效率。从OTN技术出发分析电力传输网络现状、OTN网络配置原则与设计实践，并提出电力通信系统中传送网络技术的应用，旨在为相关人员提供支持。关键词：光传送网（OTN）技术；电力通信；通信系统Application and Practice of OTN Technology in Power Communication SystemCHEN Guanghong(Guangdong Southern Telecom Planning and Consulting Design Institute Co.,Ltd.,Shenzhen 518038,China)Abstract:In recent years,the improvement of economic and technological levels has provided new opportunities for the rapid development of the power system.As an emerging communication network technology,applying Optical Transport Network(OTN)transmission technology to power communication systems can help improve the transmission efficiency and efficiency of power communication.Therefore,this article starts from the OTN transmission network technology,analyzes the current situation of power transmission networks,OTN network configuration principles and design practices,and proposes the application of transmission network technology in power communication systems,aiming to provide support for relevant personnel.Keywords:Optical Transport Network(OTN)technology;power communication;communication system0 引 言经济社会的可持续发展对电网设备自动化以及电力企业信息化水平提出了更高的要求，电力系统通信网作为专用通信网，是电力系统中的重要部分，对保障电网安全性和稳定性具有积极的意义。光传送网（Optical Transport Network，OTN）技术作为现代化的大容量传输技术，能够度满足电力系统通信发展需求。因此，文章对 OTN 技术在电力通信系统中的应用展开研究。1 OTN 技术改善OTN 技术指以波分复用技术为基础创建的电力传输网络。OTN 技术在现代电力企业中的应用能够有效满足电力企业新业务的发展需求，已经成为传送网络主要的技术。OTN 技术具有模拟传送功能，其与传统电力通信网络传送相结合可以解决传统电力通信传输中存在的问题。OTN 技术主要分为光限制层（Optical Confinement Layer，OCL）、光复用段层（Optical Multiplexer Section layer，OMS）、在 线 终端系统（On-line Terminal System，OTS）这 3 层次。OCL 层指 OTN 技术在应用过程中根据不同业务型号提供透明的传输。但电力通信网络业务传输速率具有一定的差异性，因此为符合 OTN 技术业务需求，在OCL 层可以实现通信网络维护与监测，不断提升管理质量和管理水平。OMS 层指多种波长信号的网络连接区，在应用过程中确保多波长信号传输的完整性，提升通信网络传输水平。OTS 层能够为不同类型的光介质提供支持。2 电力传输网络现状2.1 现网传输带宽以广东省某电力企业为例，该企业的主干环网传输速率为 2.5 Gb/s，业务内容包括继电保护、调度自动化业务以及数据通信等。目前，该电力企业的传输网传输容量不高且承载能力不足，因此无法适应新的业务需求。为进一步增加电力通信网的传输容量，可将传输容量扩大至 10G。2021 年该企业的业务带宽如表 1 所示。表 1 电力系统数据网络带宽预期表网络链路网络节点2021 年底宽带/（Gb/s）总部链路汇聚点10省公司链路备调汇聚点10变电站变电站2.52.2 光缆资源截至 2020 年底，该电力企业通信（见图 1）光收稿日期：2023-05-11作者简介：陈光洪（1976），男，广东韶关人，本科，工程师，主要从事信息网络工程设计、集成施工、智能化信息工程项目管理等工作。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 145 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 陈光洪：OTN 技术在电力通信系统中的 应用与实践缆长度为 1 568.2 km，其中普通光缆总计 526.4 km。现已建成 220 kV 线路以及 110 kV 线路的全介质自承式光缆（All Dielectric Self Supporting，ADSS）光缆骨干通信网，包括一干线和二干线都以华为设备为主。在 OTN 技术的应用方面，该企业已建成了 6 个节点的 OTN 网络，网络以环状和链状网络结构为主要运行模式，当前处于试验阶段。图 1 电力通信3 OTN 网络配置原则与设计实践3.1 业务端口优化OTN 网络配置上站址的选择需要建立在生产与行政数据网络需求的基础上，实现必要站点的组网覆盖，根据站点光缆线路的不同合理选择站址。同时，应注重站点出局光缆线路的安全等级评估，完成网络拓扑结构的合理优化与配置。在端口优化配置方面，主流 OTN 的建设技术通常分为电交叉站和光放大站。该企业在建设工作中选择不同站点的目的在于节省投资的基础上完善网络功能，从而实现建设效益、降低运维难度以及完善网络功能。对于站点设备配置而言，该企业建设 OTN 网络系统中的光纤路部分由光放大系统、合分波器、站端设备以及光缆为主，系统的扩容余量较大，对后期的发展配置有着积极的影响。依据传输距离合理设置电中继站，上下业务站点和电中继站点需要配置 OTN 电交叉设备有助于业务开展灵活性的调整。将站点补充光谱分析板调整为光衰合波板对后续的维护起到积极的作用。电交叉连接设备在配置前应综合考量运维改造的需求，从而明确主设备交叉容量的可扩容性1。3.2 光放大器优化光放大系统优化应注重业务传送和光缆物理条件的平衡性，电力通信光缆通常为一次线路架设，由于不同路段的距离较远，需要应用较多的光放大器。只有不断优化配置，光放大系统才能够进一步降低运维人员的运维难度，从而有效提升优化设计水平。在配置光放大系统配置过程中，应依据传输系统的结构和线路光缆进行精确计算。OTN 传送层由光通路、光复用段组成。该电力企业的OTN系统网络（见图2）构建在现有通信站、变电站光缆线路基础上进行了优化与升级，解决传统光缆线路长、光纤质量差、站点远的问题。核心节点骨干节点汇聚节点骨干层汇聚层Router10 GEMSTP10G/40GPTN10 GEPON 接入网数据接入网PTN 接入层GEOYN/WDM80 波/160 波接入层图 2 OTN 网络系统3.3 业务保护OTN 业务作为业务安全运行的重要组成部分，业务保护方式的优化应依据业务类型以及网络结构的不同予以针对性设计。传统的优化、保护方案项目资金投入较多，严重影响企业经济效益的提升。该电力企业从现网技术出发，借助 OTN 传输技术不断提升业务运行的有效性。OTN 业务保护依据倒换发生层主要分为光层和电层，其结构为线性和环网。线性保护以光层线路保护、光复用段保护以及光通道保护为主；环网保护一般应用于环形结构的网络拓扑，依据保护原理的差异性实现光波长共享保护环。对于光波长共享保护而言，光波长共享保护配置需要业务双向工作波长是异波，通过使用相同的波长达到波长共享的目的，为企业节约波长资源和降低项目投入资金的同时，提升经济效益2。3.4 网管网络不断提升网管网络有助于保障系统监控的实时性和稳定性，采用多样化评估的方式，借助带内和带外 2 种网管通道，在实现网元科学连接、监控的基础上降低网元出现托管的可能性。OTN 系统网络管理以分层管理为主，分组传送网（Packet Transport Network，PTN）系统主要由网元层、网元管理层和网络管理层构成。其中：网元层为物理网元管理控制，一般在网元管理层开展管理和控制工作；网元管理层能够对网元层的设备予以管控，从而实现 OTN 设备的直接管 理；网络管理层主要是在网络层面对 OTN 网络予以管理，该层面的管理能力较强。本地维护终端系统设 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 146 备在安装过程中主要是对设备开局和无线统一网管的设备予以实时监控，从而满足运维需求。4 电力通信系统中传送网络技术的应用4.1 组网规划通常在电力通信网络核心层中应用到的技术有光传送网技术，其可以满足高带宽业务、电力企业通信传输（见图 3）的需求。OTN 传送网络技术的优势在于骨干节点多，其作为电力通信网的核心，对营销系统、地理信息系统的建立都能够起到积极的作用。电力通信网络传输的骨干层网络节点在提供科学、合理数据方面有着重要的作用。根据网络节点的数据信息对变电站、特高压局以及直流换流站的顺利运行提供支持。同时，网络节点是骨干层基础功能，由于骨干层的优先级较高、类型为高宽带，OTN 传输技术在使用过程中需要以业务流量特点、传输技术为基点，利用组网达到信息通信传输的目的，并在此基础上不断提高光纤资源的使用效率。OTN 技术在电力通信中应用需要与光缆物理网运行情况相结合，采用直达路由连接的方式合理转化备用路由3。图 3 电力企业通信传输过程4.2 技术测试OTN 传送技术应用的根本就是通过选择合理的测试内容和创建理想化的测试拓扑，最大限度满足电力通信传输要求。因此，OTN 技术的测试设备在完成设备发送后确保网管设置的合理性。最后对设备进行全面检查，使其符合互联网分析仪开销接收进行全面检查。另外，OTN 技术能够借助互联网分析对链路和接受帧的开销予以全面检查和分析。4.3 组网使用OTN 组网的在使用过程中应根据网络层、实际组网情况以及业务传输需求等予以系统化、全面性的考量，将汇聚层和接入层进行组网。OTN 的传输层以分层原则为基础，核心层则包括电力企业的变电站，汇聚层由变电站和独立通信站组成。子波长级单元业务的颗粒通常存储在核心层节点，为减少核心层节点的子波长业务处理容量，采用光交叉波分设备承担核心节点的中级业务可以有效解决现代电交叉设备容量较小的问题。长距离跨段中，借助光电光再生的方式能够有效解决信号传输过程出现的各种问题4。与光电光中继传送业务相比，传输网在汇聚节点的波长颗粒在管层面有助于提升传输效率