李玉芬，何志勇，劉天英

（張掖供電公司信息通信中心，張掖 734000）

OTN技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用

李玉芬，何志勇，劉天英

（張掖供電公司信息通信中心，張掖 734000）

本文首先對(duì)電力通信的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上分析了目前電力通信中存在的問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，引入了OTN（Optical Transport Network）技術(shù)。隨后對(duì)OTN技術(shù)的概念進(jìn)行了描述，通過(guò)與其他通信技術(shù)比較，得出了OTN技術(shù)在組網(wǎng)中的優(yōu)勢(shì)。最后，通過(guò)對(duì)OTN技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的測(cè)試應(yīng)用、組網(wǎng)和規(guī)劃應(yīng)用進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，分析了OTN技術(shù)在電力通信中應(yīng)用的可能性，論述了OTN技術(shù)在電力通信中與其他通信技術(shù)相比較所具備的優(yōu)勢(shì)，展望了OTN技術(shù)必將在下一代電力傳送技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用的可能性。

智能電網(wǎng)；電力通信；OTN；SDH

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)也在發(fā)生著深刻的變化，尤其對(duì)怎樣高效應(yīng)用電力等清潔能源被日益重視，各國(guó)也投入了大量的研究。我國(guó)結(jié)合世界電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，提出了以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)，同時(shí)提出建設(shè)以信息化、互動(dòng)化及自動(dòng)化為特征的智能電網(wǎng)。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)基本技術(shù)特征是具有信息化、互動(dòng)化及自動(dòng)化。信息化在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中起到對(duì)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)信息的高度集成和挖掘利用；自動(dòng)化則需要依靠高效信息化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行控制和管理水平的提升；互動(dòng)化則是以提高用戶體驗(yàn)，提高電能的安全、高效、環(huán)保應(yīng)用為目的，通過(guò)信息的實(shí)時(shí)溝通與分析，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的良性互動(dòng)和高效協(xié)調(diào)。雖然隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大可以提高資源優(yōu)化配置能力，有利于接入和傳輸大規(guī)?？稍偕茉?，但是這也就使得電網(wǎng)運(yùn)行和控制越來(lái)越復(fù)雜。由于故障導(dǎo)致大面積停電的風(fēng)險(xiǎn)也在日益增大，對(duì)電力安全和可靠傳輸提出挑戰(zhàn)，電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)可靠也是目前研究的熱點(diǎn)。而信息通信技術(shù)作為支撐智能電網(wǎng)關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)完全與電力生產(chǎn)技術(shù)相融合，通過(guò)將先進(jìn)的通信技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、自控技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，建設(shè)實(shí)時(shí)智能、高速帶寬的信息通信系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)領(lǐng)域多種業(yè)務(wù)的靈活接入、智能電網(wǎng)的發(fā)展提供有力保障。

2 電力通信發(fā)展及現(xiàn)狀

作為目前世界上規(guī)模最大的電力通信骨干網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)電力系統(tǒng)通信方式以光纖通信為主，微波和載波等多種方式共存。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)電網(wǎng)中的地位越來(lái)越重要，通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況將對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著直接作用。

電力通信網(wǎng)作為一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，在電力行業(yè)中為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化和信息化提供有力的支撐，影響到電網(wǎng)運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)。由于電力通信系統(tǒng)既要能滿足電力行業(yè)的需求，體現(xiàn)在電力行業(yè)應(yīng)用的特色，作為通信網(wǎng)絡(luò)，又要受到整個(gè)通信行業(yè)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)。電力通信傳輸技術(shù)從最早的電力線路載波到微波技術(shù)，再到光纖通信，逐步提高性能。光纖通信技術(shù)與其他傳輸技術(shù)相比較，在傳輸損耗、抗干擾能力、傳輸容量等諸多方面有著許多優(yōu)勢(shì)，因此，目前光纖通信也成為了電力通信的主要傳輸方式。從網(wǎng)絡(luò)化通信的角度來(lái)看，一般可以將光纖通信網(wǎng)分為三代。

（1）準(zhǔn)同步數(shù)字系列和同步數(shù)字系列被認(rèn)為是第一代光通信網(wǎng)。準(zhǔn)同步數(shù)字系列曾經(jīng)在電信網(wǎng)傳輸中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是缺乏靈活的上/下路調(diào)度能力、點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)單一、國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的接口規(guī)范無(wú)法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、各廠家產(chǎn)品互不兼容、無(wú)法提供有效的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理功能，逐漸被同步數(shù)字系列所取代。同步數(shù)字系列具有靈活的交叉調(diào)度能力、完善的管理和維護(hù)功能、可靠的保護(hù)性能，同時(shí)具有世界范圍內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)了不同廠家設(shè)備之間的兼容，形成了網(wǎng)絡(luò)化的運(yùn)行、管理和維護(hù)。但是它對(duì)信號(hào)的處理仍然在電層中進(jìn)行，以VC-4（155Mb/s）為基本交叉顆粒，采用時(shí)分復(fù)用TDM技術(shù)單波道傳輸，傳輸容量和交叉調(diào)度顆粒受到限制，無(wú)法滿足業(yè)務(wù)帶寬的快速增長(zhǎng)。而波分復(fù)用技術(shù)將多種波長(zhǎng)復(fù)用進(jìn)一根光纖中，實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)通道傳輸，具有傳輸容量大的優(yōu)勢(shì)。

（2）作為第二代光網(wǎng)絡(luò)的代表，波分復(fù)用系統(tǒng)和光傳送網(wǎng)通過(guò)發(fā)展通信業(yè)務(wù)的IP化、寬帶化給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)、結(jié)構(gòu)及設(shè)備處理能力等諸多方面帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。波分復(fù)用技術(shù)可以在單根光纖上實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)傳輸，以較低的代價(jià)大大提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜萘?，成為目前通信網(wǎng)絡(luò)中主要的傳輸手段。雖然有上文所描述優(yōu)點(diǎn)，但是波分復(fù)用系統(tǒng)作為一種點(diǎn)到點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，組網(wǎng)不夠靈活高效，對(duì)系統(tǒng)性能監(jiān)視和完善的網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)能力較差。為此，ITU-T在波分復(fù)用基礎(chǔ)上引入了同步數(shù)字系列開(kāi)銷的思想，提出了光傳送網(wǎng)的概念。一方面，OTN既可以實(shí)現(xiàn)Gb/s級(jí)別以上的大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度和傳輸，解決同步數(shù)字系列調(diào)度交叉及傳輸容量不足的問(wèn)題；另一方面，在光層和電層增加開(kāi)銷字節(jié)，提供完善的信號(hào)、通道監(jiān)視及管理維護(hù)能力。OTN綜合了同步數(shù)字系列和波分復(fù)用的優(yōu)勢(shì)，是一個(gè)集大顆粒調(diào)度、大容量傳輸、光層靈活組網(wǎng)、適配多種業(yè)務(wù)、完善的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理等優(yōu)點(diǎn)于一體的新一代傳送網(wǎng)絡(luò)。

（3）光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)，即所有的信號(hào)處理都在光層進(jìn)行，排除電層的限制，全光網(wǎng)被認(rèn)為是第三代光網(wǎng)絡(luò)。但是就目前而言，全光網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)困難，發(fā)展尚需較長(zhǎng)時(shí)間。而OTN網(wǎng)絡(luò)的提出就是為了彌補(bǔ)全光難以實(shí)現(xiàn)的不足，是目前網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)，也是向全光網(wǎng)進(jìn)化的必經(jīng)階段。

3 OTN技術(shù)概述

3.1 OTN技術(shù)的概念

為了解決目前全光組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)不成熟，在現(xiàn)有光電技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了傳送網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)——OTN技術(shù)。OTN在子網(wǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)全光處理通過(guò)波分復(fù)用實(shí)現(xiàn)大容量傳輸，在子網(wǎng)邊界處進(jìn)行光電混合處理能提供各種業(yè)務(wù)的適配接入。

ITU-T G872將整個(gè)OTN網(wǎng)絡(luò)層次分為三層，通過(guò)這三層包含了光和電兩個(gè)不同處理領(lǐng)域。具體的OTN網(wǎng)絡(luò)的分層情況如圖1所示。

圖1 OTN分層結(jié)構(gòu)

（1）光信道層（OCL）。該層為不同業(yè)務(wù)信號(hào)提供端到端的透明光傳輸，這一層又劃分了光信道凈荷單元（OPU）、光信道數(shù)據(jù)單元（ODU）和光信道傳輸單元（OUT）三個(gè)電層子域。這樣劃分是為了適應(yīng)不同速率的多種業(yè)務(wù)接入，同時(shí)每層網(wǎng)絡(luò)都加入開(kāi)銷字節(jié)，提高網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)與維護(hù)和管理能力。光信道層主要為了適配不同業(yè)務(wù)信號(hào)、建立光信道、處理光信道層開(kāi)銷、提供光信道的監(jiān)視功能以及實(shí)現(xiàn)光信道層業(yè)務(wù)的保護(hù)與恢復(fù)等功能的實(shí)現(xiàn)，另外，OTN的電交叉也是基于本層的ODU實(shí)現(xiàn)。

（2）光復(fù)用段層（OMS）。該層主要實(shí)現(xiàn)為多波長(zhǎng)信號(hào)提供網(wǎng)絡(luò)連接，從而能夠保證多波長(zhǎng)信號(hào)的完整傳輸。光復(fù)用段層網(wǎng)絡(luò)主要完成多波長(zhǎng)復(fù)用及復(fù)用段層開(kāi)銷的處理功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)用段的監(jiān)視和保護(hù)等管理功能。

（3）光傳輸段層（OTS）。該層主要實(shí)現(xiàn)光復(fù)用段的信號(hào)可以在不同類型的光傳輸介質(zhì)上提供傳輸功能。OTS層應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)處理本層開(kāi)銷、產(chǎn)生/提取光監(jiān)控信道、提供光信道到物理傳輸媒介的適配等功能，同時(shí)，能夠在本層實(shí)現(xiàn)對(duì)光放大器和中繼器的監(jiān)控。

3.2 OTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

完全向后兼容是OTN的主要優(yōu)點(diǎn)，OTN完全可以在現(xiàn)有的SONET/SDH管理功能基礎(chǔ)上建立，它不僅可以提供對(duì)現(xiàn)有通信協(xié)議的完全透明，同時(shí)還能夠?yàn)椴ǚ謴?fù)用提供端到端的連接和組網(wǎng)能力，它為可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）提供光層互聯(lián)的規(guī)范，而且能夠有效補(bǔ)充子波長(zhǎng)匯聚和疏導(dǎo)能力。OTN技術(shù)體系涵蓋了光層和電層兩層網(wǎng)絡(luò)，匯集了同步數(shù)字系列和波分復(fù)用的雙重優(yōu)勢(shì)。OTN技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)特征主要體現(xiàn)在下面四個(gè)方面：

（1）多類型客戶信號(hào)封裝及其透明傳輸?；贗TU-TG.709的OTN幀結(jié)構(gòu)可以支持多種客戶信號(hào)，如同步數(shù)字系列、ATM、以太網(wǎng)等信號(hào)的映射和透明傳輸。它可以很好地實(shí)現(xiàn)同步數(shù)字系列和ATM標(biāo)準(zhǔn)封裝和透明傳送，但是對(duì)于不同速率的以太網(wǎng)的支持會(huì)有所差異。雖然ITU-TG.sup43中對(duì)于10GE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不同程度的透明傳輸提供了補(bǔ)充建議，但是，目前對(duì)于更大速率的以太網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)光纖通道以及接入網(wǎng)業(yè)務(wù)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)等到OTN幀中標(biāo)準(zhǔn)化的映射方式仍在討論中，還沒(méi)有一個(gè)完美的解決方案。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置。在OTN中，電層帶寬顆粒被稱為光通路數(shù)據(jù)單元，而光層帶寬顆粒被稱為波長(zhǎng)。在OTN中定義的顆粒與SDH中的VC-12/VC-4調(diào)度顆粒相比較，OTN復(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要比SDH中的顆粒大很多，這樣的大顆粒對(duì)于高帶寬數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)的適配能力和傳送效率能夠有效提升。

（3）強(qiáng)大的開(kāi)銷和維護(hù)管理能力。OTN提供的開(kāi)銷管理能力繼承了同步數(shù)字系列，因此與其類似。OTN光信道層的OTN幀結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了該層的數(shù)字監(jiān)視能力。另外，OTN還提供了6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視功能，從而能夠在OTN組網(wǎng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采取端到端和多個(gè)分段同時(shí)進(jìn)行性能監(jiān)視的功能。

（4）增強(qiáng)了組網(wǎng)和保護(hù)能力。在引入了OTN幀結(jié)構(gòu)、ODU交叉和ROADM等技術(shù)后，光傳送網(wǎng)的組網(wǎng)能力大大加強(qiáng)，從而有效改變了基于SDH VC-12/VC-4調(diào)度帶寬和波分復(fù)用點(diǎn)到點(diǎn)提供大容量傳送帶寬的現(xiàn)狀。采用了前向糾錯(cuò)技術(shù)后，光層傳輸?shù)木嚯x顯著增加。而且，OTN技術(shù)對(duì)于基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能能夠提供更為靈活方式。

4 OTN技術(shù)在電力通信傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1 OTN技術(shù)測(cè)試

在電力信息通信傳輸中，OTN技術(shù)的測(cè)試作用主要包括對(duì)理想測(cè)試拓?fù)溥M(jìn)行搭建以及對(duì)最佳測(cè)試內(nèi)容予以選取。從大方向來(lái)看，主要包括以下兩方面：

（1）測(cè)試設(shè)備通過(guò)將符合G.709標(biāo)準(zhǔn)的OUT幀發(fā)送給OTN設(shè)備，同時(shí)，在OUT幀中插入相關(guān)SM開(kāi)銷、PM開(kāi)銷及TCM段開(kāi)銷，然后利用OUT設(shè)備網(wǎng)關(guān)對(duì)幀進(jìn)行檢查，分析OUT設(shè)備是否能夠有效接收互聯(lián)網(wǎng)分析儀開(kāi)銷。

（2）通過(guò)網(wǎng)管功能修改OUT設(shè)備中的TCM開(kāi)銷、SM開(kāi)銷與PM開(kāi)銷，再利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)鏈路進(jìn)行檢測(cè)，檢查接收端所接收幀中存在的開(kāi)銷是否正常。

4.2 組網(wǎng)與規(guī)劃

未來(lái)電力信息通信網(wǎng)絡(luò)將以O(shè)TN，ROADM為關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，核心層采用光傳送網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中建立較多的骨干節(jié)點(diǎn)等一系列技術(shù)，從而合理、全面地解決高帶寬業(yè)務(wù)需求。能夠滿足在未來(lái)電力通信網(wǎng)中承載的地理信息系統(tǒng)（GIS）、顧客營(yíng)銷系統(tǒng)及服務(wù)中心等相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。未來(lái)將會(huì)由網(wǎng)公司、超高壓公司、省公司、直流換流站、500kV及以上變電站等組成下一代電力通信網(wǎng)的骨干層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，骨干層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)大顆粒業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度，所以在此層采用OTN技術(shù)可以有效滿足骨干層業(yè)務(wù)速率高、帶寬大、級(jí)別高等需求。而為了實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度、盡量提高光纖資源的利用率以及豐富光方向連接，在電力信息通信網(wǎng)的核心層建議采用Mesh組網(wǎng)。當(dāng)然，在采用OTN技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)和設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮對(duì)現(xiàn)有投資的保護(hù)，如光纜資源等，對(duì)于主用路由采取直達(dá)的方式，對(duì)于備用路由則采用通過(guò)一跳的轉(zhuǎn)接方式實(shí)現(xiàn)，能夠確保主、備路由的相對(duì)獨(dú)立性。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，電力通信網(wǎng)絡(luò)需要承載語(yǔ)音類、數(shù)據(jù)類和多媒體等各種類型的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)包括實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)等業(yè)務(wù)，同時(shí)還需要提供對(duì)分組業(yè)務(wù)和電路業(yè)務(wù)的支持。隨著電網(wǎng)智能化、信息化程度不斷加深，業(yè)務(wù)帶寬的爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)電網(wǎng)基于同步數(shù)字系列和波分復(fù)用的通信網(wǎng)絡(luò)在各方面性能上不能滿足需求，因此，迫切需要建設(shè)新的OTN網(wǎng)絡(luò)來(lái)適應(yīng)電力行業(yè)的飛速發(fā)展。在此背景下，需要對(duì)OTN相關(guān)原理和技術(shù)進(jìn)行深入研究，同時(shí)結(jié)合電力通信特點(diǎn)，探討OTN技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，為OTN技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用提供參考和建議?！?/p>

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迪威視訊獲中國(guó)大屏顯示領(lǐng)域大獎(jiǎng)

2016年1月13日，迪威視訊宣布，在由中國(guó)投影網(wǎng)、數(shù)字標(biāo)牌網(wǎng)、音響網(wǎng)聯(lián)合主辦的“2015視聽(tīng)行業(yè)高峰論壇”暨第十屆中國(guó)大屏幕投影行業(yè)年度評(píng)選活動(dòng)中，迪威視訊榮獲“2015年度激光顯示設(shè)備品牌大獎(jiǎng)”。

本次評(píng)選活動(dòng)自2015年10月份正式啟動(dòng)以來(lái)，活動(dòng)參加報(bào)名企業(yè)共600余家?；顒?dòng)采用網(wǎng)絡(luò)投票、會(huì)員投票、微信選票、媒體投票、行業(yè)專家評(píng)審?fù)镀钡榷确N方式，決出最終的獲獎(jiǎng)名單。迪威視訊憑借品牌美譽(yù)度、客戶美譽(yù)度、技術(shù)創(chuàng)新等突出表現(xiàn)獲得激光顯示設(shè)備品牌大獎(jiǎng)殊榮。

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，青海樂(lè)都人，本科，工程師，研究方向?yàn)殡娏π畔⑼ㄐ拧?/p>