OTN在电力通信中应用的问题探讨

OTN在电力通信中应用的问题探讨

崔胜军

玖隆能源建设集团有限公司  河南省长垣市  453400

摘要: 随着电网逐渐向智能化、数字化的方向发展，采集的数据越来越多。在这种情况下，我国电网公司正在建设越来越多的数据中心来存储和处理这些数据。因此，需要越来越大的通信带宽将这些数据从它们产生的地方传输到数据中心。当OTN 在电力行业应用时，针对需求而设计的商用OTN 设备遇到了OTN 的长距离传输问题、业务需求的发展趋势与OTN 设备功能组合的匹配等问题。本文将针对这些问题开展论述。

关键词：OTN；电力；通信

引言

随着电网对通信带宽的需求逐步增长， OTN在电力通信中的应用日益广泛、深入，在应用过程中出现了一系列亟待解决的问题，加强对OTN在电力通信中应用问题的研究具有重要的现实意义。

1 OTN 技术的基本概述

OTN技术的基础是传统的波分复用技术，分组增强型OTN技术在此基础之上增加了光通路数据单元K 交叉、虚容器交叉和光通路交叉等新技术，因此与传统的技术相比，分组增强型OTN技术具有更强的逻辑处理能力，也具有更为现实化的电力通信分层管理能力。OTN技术的基础类型应用由传送模块、管理模块和控制模块组成。此外，分组处理模块和分组交换模块可保障技术的空间分层能力和协调能力。OTN技术能够实现更大容量数据的传输，并且能够实现板卡式和交叉式信息的互相传递，能够适应较为复杂的电网传输环境。

1.1P-OTN技术

P-OTN 技术将PTN 与OTN 进行充分集成，使之同时具备OTN的业务映射复用、大管道传输调度以及网络级别的管理保护和PTN的分组传送功能，可以更好适应多业务承载、IP/光网络协同组网等场景。具有ODUk、分组交换、VC、OCh 等交叉处理功能的单元组成P-OTN设备，实现TDM与分组业务在统一平台内传送。各部位支持功能如下：①ODUk：支持SDH、ETH、OTN 等全颗粒业务信号到ODUk 的信号封装、映射及复用功能以及ODUk 级别的交叉调度。②分组处理交换：以太网处理和多标签协议交换处理功能，提供分组业务的服务质量和管理运行维护功能，同时具备以太网端口、VLAN 和MAC地址的交换能力。③VC交叉：支持高阶VC4 级别调度，可在级联条件下为VC通道提供交叉处理。④光通路处理：提供OCh调度，在波长调度区支持多方向波长路径无条件上下。同时P-OTN还提供以太网、分组交换业务的保护功能以及VC4、ODUk级别的通道层保护功能。外设时钟同步接口，设备本身支持频率同步和时间同步处理功能。网管层面支持全业务颗粒和通道的性能配置、告警监视功能以及管理功能。

1.2 M-OTN技术

基于云网融合业务需求考虑，中国电信推出基于M-OTN的5G 承载网设计方案。M-OTN 首次引入OSU 技术，该技术具备灵活的带宽调整能力，可实现10Mbit/s~10Gbit/s 颗粒级别业务的承载，弥补了传统OTN技术在小颗粒业务承载方面效率过低的短板，有效精简了设备构成的同时降低了制造成本，便于网络运维。经实验研究数据表明，OSU 的关键数据和M-OTN 技术具有以下显著优势：①超低时延：通过与现阶段采用的Ethernet Over SDH和Ethernet Over OTN方案相比较，OSU 技术在时延特性上具备十分明显的优势，在与Ethernet Over SDH方案进行对比时，双向时延降低指标达到1~3ms。②ODU flex弹性带宽调整：ODU flex可根据业务类型和速率采取固定业务速率和可变速率两种部署形式。在可变速率业务形式下，提供1~80通道连接，映射至高阶管道中占据与其大小相同的时隙，而高阶通道内的空余时隙仍可用来承载其它业务。

2OTN在电力通信中应用的问题

2.1OTN 的长距离传输问题

在公网电信行业，单跨光缆的长度通常不超过80 km。通过每隔一段不到80 km 的光缆设置光放站的方式将光信号放大，光信号因而可以传输数千千米，并仍然保持可接受的光功率和光信噪比。相比之下，电力行业的单跨光缆要长得多。我国特高压输电线路单跨光缆长度超过80 km 的现象十分普遍。输电线路光缆衰减的典型值为0.19～0.25 dB/km，经过长距离光缆的衰减，到达接收机的光信号远低于接收机灵敏度，无法被正确识别。为解决该问题，常用方法为在发送端使用掺铒光纤放大器—功放对光信号进行放大，但受光纤非线性效应的支配，入纤光功率不能过大。如果在发送端应用前向拉曼放大器，使光信号的放大过程分布在光缆起始端的一小段距离内，既可以对抗衰减，又避免在某个光纤截面注入过高的光功率。在接收端使用掺铒光纤放大器—预放对光信号进行放大也是有效的，但是光放大器在微弱光信号中引入的放大器自发辐射）噪声会劣化OSNR，因而增益也受限。后向拉曼放大器使光信号的放大过程分布在光缆末端的一小段距离内，而不是仅在接收端进行放大，后向遥泵放大器由遥泵泵浦源和遥泵增益单元（掺铒光纤）组成，将遥泵泵浦源置于接收端，将遥泵增益单元置于离接收端有一段距离的位置，使光信号在未到达光缆末端时（即未被衰减到最弱时）被放大，因而均可起到提高增益、改善OSNR 的效果。

2.2业务需求的发展趋势与OTN 设备功能组合的匹配问题

近几年，OTN 专网增量业务需求的主要来源之一就是新建的数据中心。这类业务有以下两个特点：一是通道数量多，安全分区的要求使得每种业务被拆成多条通道，对支路端口的需求较大；二是通道带宽需求逐渐增长，起初相对较小，但随着时间推移会逐步变大。通道带宽需求逐渐增长这一特点，会导致带宽利用率和通道扩容便利性之间存在矛盾。目前，电网公司建设的OTN 普遍是传统OTN，不含分组光传送网功能，开通吉比特以太网通道就要捆绑一个完整的光通路数据单元，开通10 GE 通道就要捆绑一个完整的ODU。即使业务流量达不到为通道捆绑分配的带宽，也要实际占用所有这些为通道捆绑分配的带宽。举例来说，假设某业务初期带宽需求是3 Gbit/s，逐步增长到10 Gbit/s，若初始提供1 个10 GE 通道，较长时间内利用率会不满50%，挤占宝贵的线路带宽；若初始提供3 个GE 通道捆绑使用，虽然利用率更佳，但带宽需求增长时，相对不易进行通道扩容。相比之下，POTN 的特性使得通道的带宽捆绑更灵活，例如10 GE 通道可不必捆绑一个完整的ODU，初始开通时捆绑相对小的容器，后期可较方便地调整为更大的容器，这样就缓解了带宽利用率和通道扩容便利性之间的矛盾。为适应业务需求的上述特点，OTN 的规划建设有必要作相应的考虑：一是规划设计时多预留一些支路端口，二是建设时考虑配置POTN 功能。OTN 的设计和制造也宜针对业务需求的上述特点考虑。

结束语

电网公司期望通过发掘数据的价值成为价值链整合者，正在大力开展数据的采集、存储，对OTN 专网的需求会日益增长。OTN 设备制造商若能面向电网公司的上述需求展开改进，可期电网公司、OTN 设备制造商达成双赢。

参考文献：

[1]陈李彬.OTN技术在电力通信系统中的应用分析[J].技术与市场,2021,28(12):127+129.

[2]高立坡,康伟,郝军魁,霍晓良.基于OTN技术的电力通信网络业务路由优化算法[J].自动化技术与应用,2021,40(11):75-79.

[3]何可欣.OTN技术在电力信息通信传输中的应用探究[J].数字通信世界,2021(09):176-177.

[4]尚立,袁欣雨,张志钦,李英敏,聂盛阳.基于OTN技术的光路自动保护倒换可靠性分析[J].光学与光电技术,2021,19(03):95-99.