OTN技术在电力通信系统中的应用分析

OTN技术在电力通信系统中的应用分析

沈伟

中时讯通信建设有限公司

摘要：随着经济水平的提高，人们对电力通信系统的要求越来越高，电网建设规模扩大所采用的技术也需要相应的提高。大量信息和数据传输的压力日益增大，要求电力通信系统的宽带不断增加，光传输网络的出现为信息服务的完成提供了更好的方式，方便了人们的生活。

关键词：OTN技术；电力通信系统；应用

引 言

随着技术革命的发展，中国的经济和信息化水平发展迅速。目前，已逐步进入智能电网改造领域。显然，要进行智能电网的改造，仅仅依靠传统的电力信息通信技术已不能满足新技术发展的需要。OTN技术的出现，完美地解决了智能电网改造面临的技术难题。

1 OTN技术特点

OTN是一种光传输网络。它是一种基于波分技术的承载网络。在电子层实现小粒子业务的交叉调度，在光层实现波长级业务调度，从而实现各种数据类型的快速匹配、封装和调度。在丰富传输网络服务类型的同时，进一步保证了电网运行相关信息和数据的稳定性和安全性。OTN系统结合了SDH和WDM技术的传统优势，SDH-like满足了系统的QoS和OAM，结合WDM的端到端连接特点，进一步解决了大粒子业务的传输和调度。OTN系统具有以下特点：（1）强大的管理能力和丰富的通道开销：OTN具有一定的类似SDH-like的OAM能力，可以实现业务的端到端管理。同时，在应用过程中，可以进一步明确网络故障点和因素，确定网络运行质量和参数稳定性，实现网络管理手段的多样化。同时，OTN大大提高了传统WDM网络的数字性能，监控能力采用了丰富的多层性能监控和端到端业务监控，可以进一步满足电力传输系统的安全性和多样性。（2）灵活丰富的业务调度能力：OTN技术可以通过光学层调度大粒子数据，如10G、40G、100G、200G等，实现不同配置和单板编码方式下的ODUk波长级业务调度。同时，还可以通过在电气层配置不同容量的交叉板和服务板，如2M、10M、20M、100M等，调度小颗粒服务。（3）传输通道多样化：OTN技术可以满足多种业务的打包和传输需求，并可以根据不同的承载要求提供相应的传输管道，进一步提高信息和数据的安全性。（4）好的纠错能力和丰富的保护机制：采用先进的FEC技术，提高网络的实时纠错能力，增强网络传输距离。在OTN网络中，可以根据不同业务的粒度、安全级别等因素实施不同级别的保护方法，可以分别配置基于光层或电层的不同保护方法，如用于电层保护的SNCP，光学层的OLP或OMSP保护等。

2 OTN技术的优势

2.1 兼容性

将OTN技术引入电力系统的优势十分明显，这项技术的重要特点是兼容性。兼容性的具体表现首先在于不排斥建立在原始电网中的原始电网，然后配合原始信息传输通道实现信号的采集和传输。其次，该技术可以实现各种类型信号的传输，OTN技术可以完成以太网、同步数字等常用信号的传输。

2.2 透明性

该技术的另一个优点是使用极为灵活，使得电力信息的传输环境极为透明，并能实现传输信息的最佳保真度。在大颗粒物业务处理方面，可以实现信息的有效利用，达到较高的满意度，将电力系统的服务水平提升到更高的水平。

2.3 增强了组网和保护能力

引入OTN帧结构、ODU交叉和ROADM技术后，光传输网络的组网能力大大增强，有效改变了SDH和WDM点到点提供基于VC-12/VC-4调度带宽的大容量传输带宽的现状，使用前向纠错技术后，光学层的传输距离显著增加。此外，OTN技术可以为基于电层和光层的业务保护功能提供更灵活的方式。

2.4 有效性和稳定性

该技术对电力通信系统网络组网和稳定运行的贡献不容忽视，OTN技术在组网结构上的优势与其他组网结构相比是非常明显的。它在长距离传输条件下不会降低信号的有效性，成功地避免了传输阶段的信号失真问题，实现了电力通信系统的稳定运行。

2.5 技术性

OTN技术不是凭空发展起来的新技术，而是在传统WDM网络和SDH网络技术的基础上发展起来的。因此，OTN技术具有WDM技术和SDH技术的优点。同时还具有传统技术所不具备的优势，既能满足现代电信传输的要求，又能充分发挥传统网络技术的优势，使整个通信变得高效透明，有效地提高了电力信息通信的传输质量。采用OTN技术可以充分利用现有资源，有效减少投资，充分利用现有通信资源，优化网络结构，在保证传输容量和采取必要保护的前提下，合理设置节点，细化设备配置，节约网络建设投资。同时可以满足大粒子和多业务的承载能力，重点关注承载大粒子和大流量的数据业务，使网络具有多业务的承载能力。

3 OTN技术在电力通信系统中的应用

3.1 OTN网络承载电力综合数据类业务

电力综合数据业务需要长距离和大带宽，这是OTN技术的优势。OTN采用WDM技术，单核可传输80*100g业务，该技术已广泛应用于OTN系统设备中。结合EDFA、前向/后向拉曼、远程泵和其他光放大技术（解决光功率预算）、EPDM+QPSK和其他调制技术、相干接收技术（解决色散（CD和PMD）预算）、FEC和其他技术（解决OSNR预算），可实现超长距离传输。例如，华为在业内已经实现了单跨450km和6000km的无电中继的传输能力。

3.2 OTN网络承载电力生产类业务

电力生产业务具有小粒子、低延迟、低延迟抖动和发送与接收之间的小延迟差。对于E1、FE等小粒子业务，无需接入MSTP产品转换，即可直接携带华为等行业厂商的OTN产品，也能满足需求。对于低时延，与传统的MSTP产品相比，直站业务采用电中继方式，OTN产品直接采用光层直通，每个直站的时延可减少15~25us；与存储转发产品（如功率路由器）相比，延迟降低为ms级。对于延迟抖动，OTN产品与MSTP产品一样，采用“电路”模式，这是唯一的，在正常情况下，业务路由不会改变（保护倒换时除外），延迟变化非常小。类似地，OTN产品，如MSTP产品，可以让服务通过相同的路由发送和接收，因此发送和接收之间的延迟差非常小。因此，OTN技术可以更好地承载电力生产服务。

3.3 维护应用

OTN技术不仅具有很强的适应性，而且具有很强的信号检测能力。在实际应用中，它可以检测设备中的数据信息，并在传输过程中判断数据是否满足相应的要求，从而对设备进行监控和检测，确保各种设备之间信息的正确传输。此外，当电网设备在OTN网络中承载时，通过其强大的网络管理能力和相应配置的集成模块（OTDR）检测故障点的实际位置，帮助维护人员快速进行现场维修。同时，还可以在短时间内检测整个通信网络是否存在故障，避免相关运行数据出现问题。从事电力通信系统的维护人员能够及时研究相关设备存在的问题，借助OTN技术及时处理各种问题，这是一种突发情况，有利于电力通信网络的整体稳定和快速维护。

3.4 规划应用

在智能电网建设的背景下，在通信技术、网络技术、互联网技术的多样化需求下，在数据网络、调度数据、高清视频等应用所需带宽瓶颈的驱动下，未来的输电系统将通过OTN、ROADM等关键技术。核心层采用网状组网方式，配置光、电层设备，新建传输网络建立主调、备调、特高压公司、直流换流站等多个骨干节点，从而实现高带宽业务的综合承载和灵活调度，以及各种粒度业务的调整。

3.5 OTN技术的测试

在现代电力信息通信传输中，OTN技术的测试主要是对作对理想拓扑的搭建进行了测试。本次技术测试可分为两个方面：①测试设备是否符合OTN的技术要求。通过对帧的框架测试，分析该技术是否真正在实际应用中发挥一定的作用。②通过网络管理功能有效监督和监控设备的运行，并在出现问题时进行维修。

3.6 OTN的组网应用

充分考虑电力通信系统的运行特点，以及OTN设备网络层、光层、业务传输、组网成本等因素，建立合理的OTN组网，基本的网络体系结构包括聚合层、核心层和接入层。汇聚层包括变电站和重要的独立通信站。该层进行粒子穿透。波长粒子可以实现光层的传输，降低能量损耗，提高网络安全的可靠性。可以使用光学交叉设备；核心层包括公司大楼和变电站，其中存储了大部分亚波长级ODUk单元业务颗粒。选择光交叉波分设备承载核心节点的中间业务，处理核心节点的波长业务能力。另外，为解决光电转换信号远距离传输的障碍或堵塞问题，可选用光电混合交叉型设备；接入层包括变电站，主要使用电力跨OTH设备和OTM终端复用设备，提高不同业务运营环境下波长级业务调度的灵活性，有效提高波长利用率。OTN网络中汇聚层和接入层的数据业务经过电路配置和颗粒处理后，通过以太网传输到光电混合交叉设备，核心层负责光通道数据单元的颗粒封装和管理。此时，核心层光交叉波分设备在骨干传输线上开展大业务颗粒的交叉调度。聚合层和接入层不仅具有传输SDH业务数据的主干线，还具有OTN线路接口。SDH业务在以太网线路接口将颗粒包映射到波长级业务，对小颗粒业务逐个形成用户和业务的控制和管理，实现点对点的传输和控制，使网络架构和管理过程更简单、层次化。

4 OTN技术的发展趋势分析

在目前的电力传输系统中，OTN网络所占比例较低，主要建在干线系统中。随着业务形式的多样化和后期对带宽的需求，现有的SDH系统已逐渐无法满足各种电网数据的传输和调度需求。在现代智能电网中，电网的优化升级已成为主流。再加上光纤技术的不断发展，建设大容量传输系统已成为未来电力传输系统的发展方向和目标。OTN技术通过光传输技术具有灵活性强、安全性高的特点，可以在处理不同粒度的业务、提高数据安全性方面发挥优势。后期，OTN技术将与ASON技术、ROADM技术相结合，借助控制平面实现网络的自动分配、路由和带宽可视化。同时，OTN技术还将与5G技术相结合，形成更安全、更灵活的数据信息传输通道，进一步发挥传输系统的优势和活力，有效推动国家电网电力物联网建设。OTN技术已经成为传输系统发展和建设的主流方向，可以进一步实现电力通信的安全性和宽带化发展。

结束语

为了使OTN技术在电力通信网中发挥更大的作用，应加强对OTN分层技术和保护技术的研究，以促进电力系统的安全稳定运行。同时，也要根据电力通信网络覆盖的要求，提高业务传输能力，促进智能电网的可持续发展。

参考文献

[1]李佳亭.5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析[J].中国新通信,2018,20(16):149.doi:10.3969/j.issn.1673-4866.2018.16.123.

[2]章理,沃潇潇.5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析[J].电子元器件与信息技术,2019,3(12):57-58.doi:10.19772/j.cnki.2096-4455.2019.12.024.

[3]董明福.5G移动通信技术在电力通信系统的应用分析[J].数字化用户,2019,25(34):8.

[4]刘功杰.TD-LTE技术在电力无线通信系统中的应用分析[J].通讯世界,2017,(21):208-209.doi:10.3969/j.issn.1006-4222.2017.21.145.

[5]陈文刚.OTN技术在电力通信网中的应用研究[J].数字技术与应用,2017,(11).27-28.

[6]闫成超.OTN+PTN技术在电力通信网中的应用分析[J].数字通信世界,2017,(12).97.

[7]李玉芬,何志勇,刘天英.OTN技术在电力通信中的应用[J].数字通信世界,2016,(1).341-342.doi:10.3969/j.issn.1672-7274.2016.01.297.

[8]黎懿,陈开林.5G移动通信技术在电力通信系统的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2020,(32):3237.doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.32.3120.