基于OTN技术的电力通信传输网络优化措施

盛庆圆

湖北邮电规划设计有限公司 湖北 武汉 430023

引言

历经PDH、SDH、WDM系统后，光纤网络管理与维护能力实现了进一步提升，带宽不足的问题得到妥善解决。然而，当前时代下网络业务增长不断，宽带传输中也逐渐显露出一系列缺陷，无法支持数字化、高清晰、综合化业务管理与接入，光传输网也因此诞生。光传输网是以光电网络优势为基础，通过一组光纤负责连接，是由光网单元组成并面向用户提供以光通道为基础的信号复用、传送、管理等服务的网络，目前已广泛应用于城域网建设之中。

1 基于OTN技术的电力通信网络业务分析

在电力通信网络的实际发展中，会衍生出各种服务，每一项业务都会对电力通信网络产生一定的影响。为了电力系统的稳定运行，必须科学处理各种业务问题。通过深化对现有分析的分析来制定有效的解决方案。电力通信网络业务根据实际应用可分为控制电力生产计划和管理信息。电力系统必须完美平衡发电、供电和功耗。要实现快速发电，需要逐步完善和优化电力业务，确保发电、供电、用电。发电调度业务涵盖供电、继电保护、电能质量检测等广泛领域。调度业务能有效解决设备运行事故，提高管理水平，以便使系统安全变得更为可靠，也使采集得到的有关数据在质量方面能够有保证。同时，信息业务范围相对较广，借助于科学分析的手段，采集到相关的数据信息，能够极大地提升运行安全行，并使网络更为稳定，使其服务水平变得更理想，有助于电力行业的可持续稳定发展。在业务的具体开发期间，在时延方面的要求不是很严格，但对传输性能的要求却比较高。

2 OTN技术概述

2.1 OTN技术概念

中国信息产业发展迅速，相对的客户需求也在急剧增加。多样化和高带宽是通信行业的标志，如何接入各种业务，传输高带宽业务是通信运营面临的主要问题。目前的通信传输技术是基于SDH技术，但是SDH技术的弱点是在业务需求方面逐渐不足[1]。SDH技术是具有良好的网络维护管理、编程和保护能力。主要是由VC12、VC4等业务完成，整个SDH网络最大容量为10GE。面对多元化和高带宽业务，其技术能力逐渐不足。OTN是一种基于光层技术，具有多波长传输和大粒子编程的应用能力，结合SDH和WDM的技术优势，实现电/光层子波长交叉编程，具有SDH技术字节、网络维护和管理能力等，并且催生了强大网络维护和管理新一代，提供了多样化和高带宽的现代化传输网络。OTN设备将波长级别的编程和保护成为可能，也是一种可行的应用方法。

2.2 OTN的技术特点和优势

OTN技术是基于SDH和WDM的传输网络技术。SDH同步数字系统是标准定义的，并为以不同速率传输信号提供了适当的信息结构。信息结构层为STM-N同步传输模块。SDH技术体系包括同步、复用和映射等标准，以及光接口和强大的网管特性，具有高可靠性和多样性的保护功能。WDM波分复用是将两个或多个不同波长的光信号通过复用技术合并到光纤中，在接收端使用解复用将信号分离并恢复[2]。WDM波分复用技术是在同一根光纤上传输多个不同的光信号。每个波长通道采用频域划分，波长通道占用一部分带宽。WDM根据信道间隔的不同，进一步分为稀疏波分复用和密集波分复用。

2.3 基于OSNR的OTN网络优化

OSNR（光信噪比，Optical Signal Noise Ratio）是指在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值，通常可以表示为输出端信号功率和输出端噪声功率的比值。在电力通信网光传输网中，光通信站多为变电站，站间距离大，尤其是通信设备运行环境较好的高电压等级变电站，站间距离甚至达到180～250km，这给OSNR控制带来了很大难度，如果工程设计不合理，则有可能导致部分光缆路由无法利用，或者导致OTN电中继站点的无谓增加，造成投资浪费。所以在对OTN网络结构进行优化时，考虑OSNR指标可以更利于优化OTN网络。OSNR的值与业务的质量紧密相关，OTN光网络的OSNR必须大于18dB，若小于阈值，即使输入光功率高于放大设备的最小额定输入功率，也无法保证业务传输的稳定性和准确性[3]。所以在优化OTN网络结构时，将OSNR的值纳入考虑范围内，如果现有链路过长导致业务路由上某一跳不满足最小额定输入功率时，建议在该链路上新增一个光放大器乃至电中继节点。

2.4 OTN技术组成内容

OTN由光信道层、光复用层和光传输层三个关键内容组成，支持OTN分层管理，能赋予OTN较强生存性保障，并达成光复用传输的目标。光信道层中，其宗旨在于面向客户提供光纤交叉调度、光纤备份和连接与监控及恢复光层保护功能等，能支持多用户同时接入。其功能表现在两方面：一是光信道支持重新连接，可增强网络路由灵活性；二是光信道层包头有待处理的需要，经处理后可增强通信处理功能。光复用层中，能够充分展现波长复用的功能，实现多元化数据的有效传播，从而源源不断地为光通信管理供应其需求的波道带宽，同时能够有效保障波分复用的安全性，并提供完善的恢复服务。结合有关光复用层的实践调研结果不难发现，光复用层的功能主要由光复用段层操作管理维护和光复用层包头处理等。光传输阶段中，由于光信号可承载或传输于类型不一的介质中，因此具备传输数据和信号等一系列功能[4]。在实践应用光传输层时，能呈现出完整的适配信息，同时在光放大器和中继器等方式的应用下，能够进一步放大光波，从而达成检测、管理及控制能相关的功能。

2.5 OTN的组网模式

目前，OTN技术主要有全光终端复用设备组网、全光分叉复用设备、光终端复用设备与光分叉复用设备混合组网3种组网方式。全光终端复用设备组网在电力通信系统中应用较为广泛，这种组网的连接方式是点对点，并且与WDM网络能够相互兼容，主要通过中继光转换单元或背靠背转换单元实现节点之间的电中继[5]。在电力通信网中OTN经常被用在中心节点，因为它在光层方面具有强大的处理信号能力，可以传输大颗粒数据业务，并且具有很好的兼容性。

3 基于OTN技术的电力通信传输网络优化策略

3.1 网络结构优化

首先，每个通信站点都有骨干网、城域网、县域网等几套传输设备，光缆进入通信站点之后，SDH设备要占用纤芯，并且继电保护设备还需专用纤芯，这就大大降低了光纤利用率，各个通信站之间相连的光缆纤芯数量有限，这种连接方式不能对有限的纤芯资源进行高效利用，不能满足迅速发展的电力通信网对光缆纤芯数量的需求，也不能对光纤进行OAM管理。其次，由于传输的业务种类较多，业务接口方式不一致，不利于进行业务统计及调整，这样会大大增加运行维护人员的工作难度和强度，提高了工作出现错误的概率[6]。最后，随着电网快速发展，规模越来越大，新增的通信站数量不断增多，导致SDH设备支路板的业务量也急速增加，但SDH设备支路板交叉容量有限，最多能提供63个业务端口的接入，如果接入业务达到交叉容量上限，则无法继续交叉复用，不能对业务进行传输，阻碍电力通信网的发展。

3.2 网络路由的合理优化

在原始网络路由操作中，不平衡的网络负载会对路由系统产生负面影响。要有效解决这个问题，需要充分了解网络系统的负载均衡指标。在网络路由优化设计中，可以基于服务分发机制的应用，科学地探究各方面的因素给网络路由所带来的不利影响。接着，需要对这些因素做好管控，从而让网络路由所收到的干扰尽可能地减少，使其优化设计水平变得更高。在这个阶段，具体的优化问题可以转化为网络路由优化过程中的数学线性规划问题。它在计算时可以有效地解决多目标优化问题，但随机性强，收敛性较差[7]。还能够借助于蚁群算法的功能，对网络路由加以优化。这种方法应该在资源分配和规划方面进行网络路由资源分配。尽管可以在某种意义上应对负载均衡方面的问题，然而，此类手段对业务功能并未加以很好地考虑，这就使得线路可靠性不够理想。在实际的技术优化阶段，借助于网络路由业务的作用，依靠科学的算法，有效地构建起同路由优化存在着紧密关联的数学模型。在模型构建的时候，可借助于定义图位移对网络拓扑加以表示。在网络中光缆组件的研究过程中，可以利用网络拓扑图对模型进行处理，形成重要的矩阵。在这种情况下，我们可以显示两个节点的连接关系矩阵，得到那些节点的值。在OTN技术的应用过程中，每条光缆实际提供的服务数量是有限的。在计算中，这个限制可以表示为一个特定的值，产生不同节点执行的服务数量之间的特定关系[8]。在优化网络路由的过程中，只需要减少每条线路执行的服务数量的分布不均，就可以平衡整体负载，避免个别线路负载过大的风险。

3.3 光放大器系统配置优化

在光放大器系统优化配置过程中，线路跨度较大，数量较多，因此为保证配置方案的科学性，应根据光放大器的特点制定合理的配置方案。配置计划。光放大器：①线路跨距损耗30-35dB时无须设置反向拉曼放大器，保持非电继电器小于7段。②跨度损耗在40-45dB时，主要设置反向拉曼放大器，保持非电气继电器小于3段。③线路跨度损耗在45-50dB之间时，拉曼放大器必须按照配置根据具体情况你可以决定是否做。非电气继电器必须小于1段。④如果线路跨度损耗大于50dB，必须同时配置光放大器、正向拉曼、反向拉曼和振动泵。其他放大设备综合应用，无线电中继必须控制在1段以下。在优化光放大系统配置的过程中，严格遵守适用要求和应用规范，才能保证光放大系统的充分应用效益和电力传输通信传输网络的优化效益[9]。

4 结束语

综上所述，在电力通信方面，应当加强在传输网络方面研究，重视网络结构的进一步合理优化，加强网络路由以及相关系统的科学优化与有效管理，以便让电网服务质量更高。在实际的优化管理当中，应当进一步了解网络运行期间的一些具体问题，并结合今后的通信要求与制定出来的目标，加深对网络的了解，并做好优化工作。同时，优化手段需要有所保障，同时也应当具备足够的拓展空间。唯有如此，网络优化方案的运用，才可以同电力通信企业更好地进行匹配，从而为企业持续发展提供足够的助力，这也对企业现代化发展与进步有着不可忽视的价值。