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OTN技术在电力通信传输网中的应用

2018-01-26

通信电源技术 2018年2期
关键词:光网电力通信供电

吴 瑶

(国网黑龙江省电力有限公司大庆供电公司,黑龙江 大庆 163458)

0 引 言

电力是工业、农业、办公、生活的必须能源。电力的传输和配送是供电公司的主要工作范畴,也是能源有效分配的主要环节。随着人类能源枯竭预期的加重,电力的科学与智能传输配送成为供电事业的首要课题。在信息技术快速发展的当今,利用现代通信、网络技术为电力传输配送进行支撑十分可行。过去,业界先后采用了同步数字系列通信网、波分复用技术等技术。而随着光网通信的流行,这些技术略显落后,OTN成为电力传输配送的通信技术首选。因此,对OTN技术要素和应用进行深入分析十分必要。

1 电力通信网的传统布局

如今,信息技术已经广泛应用于人们工作生活的方方面面,改变了人们的工作和生活方式。因此,将其应用于电力传输配送具有一定的实践价值。我国电力配送系统是全球规模最大的,而电力通信骨干网规模也首屈一指。近年来,智能电网技术发展越来越快,传统电表供应商开始开发供应智能电表,同时涉猎智能供电领域,将通信技术应用于电力供应。智能通信技术能够使电力供应更加稳定,并在一定程度上实现供电节约的目的。

电力通信网的发展中,一方面受电力行业的内在需求影响,另一方面受通信技术发展的制约,具有一定的技术特色。过去,电力线路载波技术、微波技术先后被应用于电力通信网络建设。现阶段,光纤通信技术在很多领域逐步完成了对传统通信技术的替代,在电力领域同样具有一定的优势。比如,能够有效降低电力损耗,增强电力传输网络的抗干扰性,扩大电力传输容量。因此,在现代人们用电规模越来越大、用电方式多样化的背景下,它的实践意义更加积极。本文将梳理光纤通信网的技术历史,包括准同步和同步数字系列时代、波分复用技术时代和全光网。

(1)第一代光通信网是准同步和同步数字系列。准同步数字系列(PDH)的技术要素是于各个支路信号中置入一定脉冲。全球主要存在两种标准,分别是欧洲的E系列和美国的T系列。不同标准的不兼容、调度能力一般、结构单一等缺点明显,导致准同步数字系列(PDH)很快被准同步数字系列(SDH)所替代。后者传输速率更高,标准和传输速率统一,更容易相互连通,同时易于管理。

(2)波分复用系统是公认的第二代光网技术,它对通信领域最大的贡献是开展了IP化的通信业务,实行了宽带化的网络结构,实现了多波长传输在单根光纤上的传输,大大扩展了通信容量。然而,它也具有组网缺乏灵活性、管理能力差的不足。

(3)全光网通信。实现在网络传输所有环节排除对电信号的依赖,被称为第三代光网。基于目前的技术,全光网依然处于探索阶段。OTN技术则一定程度上实现了全光网的一些功能,称为未来全光网实现的一个跳板技术。

2 OTN技术及其优势

2.1 OTN技术

OTN承载了波分复用技术,实现了在光层对网络进行组织,被誉为未来骨干传送网的基础[1]。OTN基于G.872、G.709、G.798等诸多ITU-T标准,建立了“数字传送体系”与“光传送体系”,一定程度上解决了过去WDM网络调度能力弱、管理能力弱的缺陷。同时,OTN技术也将电域(数字传送)与光域(模拟传送)的标准统一起来,处理的对象是波长级业务,并把传送网开发为多波长光网络阶段。

2.2 OTN技术的优势

相对于传统通信技术,OTN创新地实现了标准的全部兼容,能够基于传统的SONET/SDH管理功能,一方面促使现有通信协议透明化,另一方面能够给WDM的网络组织提供全面支持,同时支持ROADM实现光层连接标准[2]。事实上,OTN有效地将光、电两种信号形式进行了标准范畴的统一,将SDH、WDM两种技术的优势有效整合,实现了光网通信的双重优势,促使OTN技术具有如下优势。

(1)能够实现多信号的封装与传送。因为帧设计上采用了ITU-TG.709标准,能够同时对多类信号的传送进行有效支持,包括SDH、ATM等。当然,在多种速度的Internet上,则支持效果不佳。10GE业务的实现方面,则需要OTN标准体系中的ITU-TG.sup43作铺垫。

(2)实现带宽的有效复用、交叉与配置。OTN在对电层带宽颗粒的定义上有所不同。和SDH相比,它在复用、交叉和配置方面的颗粒更多,可以有效增强各类业务的传输效率和适配能力。

(3)提供充分的开销与管理功能。OTN能够支持一定的开销管理功能,这与SDH技术有一定的相似性。OTN的OCh层设计了特殊的帧,使其具备了高效的监视性能。同时,它也具备嵌套、串联式的监控能力,使得客户在开展一些业务时,能够跨越网络提供商进行自我管理和调控。

(4)强化了组网与自我保护的性能。因为拥有特殊的帧结构,也具有ODUk交叉以及ROADM的使用,一定程度上提升了OTN的组网性能。此外,OTN使用了FEC技术,延长了传输距离。

3 OTN技术在电力通信传输网中的应用

OTN技术的优势如此明显,也契合了电力智能化传送的需求。因此,下面将从通信骨干网需求、技术测试、组网、规划等方面,阐述OTN技术在电力通信传输网中的具体应用。

3.1 OTN电力通信骨干网需求

前文已述,我国电力通信网络规模较大,站点数量和相关数据规模巨大,在智能化传输、配电的要求下,对网络的要求也较高,如一定的自恢复能力、灵活的配置需求、易操作性和易维护性、安全性等。

OTN具有迅速恢复的能力,可以构建一个以光纤为主要传输介质的骨干网络,为电力系统服务。它与传输网中的任何电气设备相连,通过相应的调解设备控制对方,实现各类调解功能。具体实现中,不需要转换设备,相对传统组网方式不仅具有经济性,性能也会有所提升。在电力传输网络的功能需求中,包括电话网络、数据网络、视频监控业务、SCADA业务等,都可以在OTN网络中被充分实现[3]。如果各地电网有根据自己的供电需求单独建立供电通信网络的需求,OTN技术也能够对其进行充分支持。因为它能够架设多种不同的拓扑结构,在设计阶段能够根据客户的具体需求充分配置结构。

3.2 OTN技术测试

测试是对网络技术是否满足功能需求与性能需求的一种检验。对于电力通信网络建设,需要对OTN技术进行一定测试。实践中,重点测试的内容有两点,一是建设合理的拓扑结构,二是设定相关测试环节。针对拓扑结构的测试,主要从多业务、FEC增益等方面来考量。如果业务比较混乱,则需要设计较为复杂的网络拓扑。针对测试内容的设计,则需要利用相关仪器把OUT帧传送于OTN设备。其中,OUT帧内含有各类开销,经过后者的充分验证后,得出其能否充分收到各类开销的结论。同时,也需要利用后台管理的相关操作,修订上述各类开销。重复上述测试,以验证这些开销是否被修改。

充分测试OTN网络后显示,它在理论上能够安全、可靠地运营,可为电力通信网络的持续建设提供支持。

3.3 组网与规划

在OTN技术的理念下,电力通信网络也将从上而下重新布局。在核心层,需要基于电力网络的实际需求进行骨干节点的设置。如果该网络为国家电网、南方电网统一部署,则这些骨干节点将通常设置在各省市的省会城市。这与我国通信网络骨干节点的设置一致,不仅有利于通信技术的有效支持,也有利于各类业务的最优化开展。在站点设置上,500 kV以上变电站、省级供电公司、超高压公司、直流换流站都要作为骨干节点被认定,承载了地理信息服务、销售与客户服务、数据业务等功能。正是因为OTN技术的大带宽、高速率等优势,它能够满足电网的各类性能需求。组网中,则应当采用Mesh模式。为保证网络的可靠性,需要在组网中做好备份,各个节点的路由器、办卡、线路、电源供应都要做好双备份。另外,对于供电公司目前的通信资产,如前期置备的光缆,也需要进行合理的重复利用,以能够更为经济地开展组网工作。

4 结 论

现阶段,网络信息呈现出爆炸式增长模式,而电力系统也不再具有封闭性。相反,它与其他通信业务出现了很多交叉。因此,利用OTN技术对电力通信网络进行重新布局十分必要。随着移动互联网的高速发展和大数据、云计算技术的开展,电力供应和传输、电力业务的开展相关数据也会越来越多,越来越有价值。这些可以通过数据分析技术进行有效挖掘,从而对通信网络提出更高要求。相信随着OTN技术的进一步实施和发展,这些业务功能也将逐步得到有效支持。

参考文献:

[1] 蒋春蕾.PTN与OTN联合组网模式及其关键技术研究[J].光通信技术,2017,41(1):4-7.

[2] 杨天普,戴广翀,杜 铮,等.超100Gbit/s OTN标准及关键技术[J].电信工程技术与标准化,2017,30(4):32-36.

[3] 陆 俊,张 旭,徐志强,等.基于最小环收缩的电力OTN网络节点评估方法[J].电力信息与通信技术,2017,15(8):49-54.

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