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摘要：随着电力大颗粒业务的承载需求越来越迫切,OTN系统在电力通信专网中的应用越来越广泛。本文阐述了电力OTN线性保护和环网保护各种保护方式,对各种保护方式的特点和应用场景进行了比较,针对电力OTN系统特点对保护方式选择提出建设性的意见,为OTN系统在电力通信网中的规划以及设计提供了依据。
关键词：电力通信；OTN系统；保护方式
Research on Protection Mode of Power OTN System
ZOU Yu
(Liaoning Post and Telecommunications Planning and Design Institute Co.,Ltd.,Shenyang Liaoning 111000)
【Abstract】：With the increasingly urgent carrying demand of power large particle services,OTN system is more and more widely used in power communication private network.This paper describes various protection modes of power OTN linear protection and ring network protection,the characteristics and application scenarios of various protection methods are compared,put forward constructive suggestions on the selection of protection mode according to the characteristics of power OTN system,it provides a basis for the planning and design of OTN system in power communication network.
【Key words】：power communication;OTN system;protection mode
0引言
随着电力大颗粒业务的承载需求越来越迫切,国网公司已经采用OTN技术进行三级传输网以及四级传输网骨干二平面的建设,在现有光缆资源的基础上建设一个覆盖省调、地调和重要220kV及以上电压等级变电站的大容量OTN网络,具备承载电力系统调度数据业务、通信服务业务、信息化业务等各类GE及以上大颗粒业务的能力,为电力构建业务分担的第二种通信方式[1]。
1电力OTN系统建设意义
(1)满足新型能源互联网业务的发展要求。电力OTN系统建设,保障新型能源互联网发展的不同阶段对通信传输的需要,实现信息业务的无缝交互,为新型能源互联网的发展提供高带宽以及可靠的的通信技术服务和保障。(2)电力通信业务承载方式多样化。电力OTN系统采用独立光波长,实现不同格式的业务信号的封装和透传,例如SDH业务、GE业务和10GE业务等大颗粒业务,减少OTN设备的类别与数量,降低建设成本和运维成本。(3)电力通信业务承载效率提高。OTN可以实现不同数据颗粒的传输,包括电层的ODUk颗粒：ODU0、ODU1、ODU2、ODU2e以及ODU3等,光层的颗粒为光波长,与SDH技术体质相比,OTN系统的复用和交叉以及业务配置的带宽显著提高,提高大颗粒业务的传输效率。(4)电力通信业务灵活调度。业务调度灵活,运维和管理工作量降低,效率高,应对突发事件能力强,减少灾害响应的时间。(5)不需要单独时钟系统完成同步。OTN系统采取异步映射方式,不要求OTN系统在全网实现同步,避免时钟必须同步的要求,设计简单,成本降低,减少了时钟同步系统的建设成本和运维成本。(6)电力通信网络可以持续稳定发展。通过扩容电力OTN系统的业务OTN的板卡,可以扩容OTN系统的传输带宽,实现电力通信业务未来几年的业务承载需求,确保电力通信网络可以持续稳定发展[2-3]。
2电力OTN系统保护方式研究
电力OTN系统有光层保护和电层保护两种方式。一是电力OTN系统线性保护；二是电力OTN系统环网保护[4]。
2.1电力OTN系统线性保护
电力OTN系统线性保护分为电力OTN系统光线路保护(OLP)、电力OTN系统光复用段保护(OMSP)和光通道保护(OCP)。光层保护为配置光开关实现在发端进行并行发送,在收端对信号选收的方式,在相邻的OTM站或者OA站间配置不同路由,实现光纤保护或光通道保护,单端倒换,不用采用APS通信协议[5]。电层保护通过配置电交叉矩阵进行倒换,电力OTN系统线性保护线性工作原理详见图1所示。
(1)电力OTN系统光线路保护(OLP)。光线路保护(OLP)方式利用工作路由和保护路由各一对光缆纤芯进行倒换,实现电力OTN光缆线路保护。光线路保护(OLP)的保护方式为发端进行双发,收端进行选收,采用单端倒换方式,工作原理详见图2所示。
(2)电力OTN系统光复用段保护(OMSP)。光复用段保护(OMSP)是在位于光复用段两端的OTM站点之间应用(1+1)的保护方式。光复用段保护(OMSP)是对位于光复用段两端的OTM站点之间的全部光波长同时保护。将光开关设置在光路子系统之前,光复用段保护(OMSP)占用光缆资源多,同时要求在主用路由和备用路由均配置光路子系统,工作原理详见图3所示。
(3)光通道保护(OCP)。光通道保护(OCP)可以对单波道进行保护,也可以实现光通道(1+1)波长保护和光通道路由保护。光通道(1+1)波长保护：利用光开关把业务侧通信信号传输到不同的业务OTU中,在发端进行并行发送,在收端对信号选收的方式,可以保证客户侧通信信号的保护,工作原理详见图4所示。
光通道(1+1)路由保护：利用光开关将业务OTU的通信信号分离为两路不同信号,同时接入到不同的合波/分波光器件中,在发端进行并行发送,在收端对信号选收的方式完成业务侧通信信号的保护,工作原理详见图5所示。
(4)ODUk SNCP保护。在OTN系统的OUUk层采用子网连接保护SNCP,SNCP保护院里是端到端的保护方式,可以在不同部分的网络结构中(链状、环状ODU0、ODU1和ODU2等信号,采取永久进行桥接方式,即在光接收端依据接收到的两路不同信号的好坏进行选择。ODUk(1+1)保护可以单向或者是双向倒换,不用采用APS通信协议。工作原理详见图6所示。
ODUk(M∶N)保护：与ODUk(1+1)保护方式相比,N个工作ODUk业务采用M个保护ODUk。通常,保护ODUk可以传送较低优先级别的通信业务,该业务无法进行保护。在被保护ODUk出现故障时被自动切换,实现子网连接业务(SNC)的传输。ODUk(M∶N)可以单向或者是双向倒换,采用保护组内APS通信协议,工作原理详见图7所示。
2.2电力OTN系统环网保护
电力OTN系统环网保护应用在OTN环形组网系统中,依据不同工作原理进行划分,分成两类：光波长共享保护环(OCh SPRing)和基于ODUk的OTN环网保护。电力OTN系统环网保护需要单独使用APS通信协议,只支持OTN系统双向倒换[6]。
(1)光波长共享保护环(OCh SPRing)。光波长共享保护环(OCh SPRing)的保护切换的业务颗粒为OCh光通道。是在通信业务的上行以及下行节点同时进行倒换,完成后形成一个新的通信业务环路。光波长共享保护环(OCh SPRing)要求业务的双向工作波长为不同的波长。环形组网系统不同的站点之间的通信业务保护可以采用配置相同的光波长来完成,完成波长的共享,提高波道的资源利用率,工作原理详见图8所示。
(2)ODUk的OTN环网保护。基于ODUk的OTN环网保护是业务采用电交叉矩阵将OTN在支路侧进行接入的业务并行传输至OTN线路侧。利用不相同的两个ODUk子通道实现对分布式通信业务在所有的OTN站点之间的保护。可与采用1条保护通道可以实现对多条业务的保护,提高了OTN系统的利用率,工作原理详见图9所示。
3电力OTN系统不同保护方式优缺点分析
(1)电层：ODUk SNCP(M:N)保护以及ODUk环网保护需要采用APS通信协议,ODUk(M:N)通常作为备用的OTN波道进行业务的转移,光波长共享保护环(OCh SPRing)降低波道占用资源,通常用在承载较
多分布式业务员的通信环网。ODUk SNCP(1+1)保护不用采用APS通信协议,以在不同部分的网络结构中(链状、环状或者网状等多种网络)进行应用,不限制OTN网络的网元的数量。保护方式是基于独立ODUk,通常用在同一个光通路(OCh)中不同的ODUk支路不同信源或者不同信宿情况。(2)光层：最小保护业务颗粒速率是10Gb/s。主要是针对光纤故障来进行保护,保护颗粒度是整根光纤中的所有OTN波道。其中：光线路保护(OLP)位于光路子系统之间,实现对光缆的保护,或给光纤线路带来了约4-6dB的插入损耗,降低OTN系统的传输距离。光复用段保护(OMSP)位于光合波/分波之间,或者位于光放段之间,主用路由和备用路由都要建设光路子系统,投资成本高。OTN系统的不同保护方式的优缺点、性能以及相应的应用场景详见表1。
4电力OTN系统保护方式选择
(1)光层保护选择。因为电力OTN网络承载的业务集中在省调或者地调落地,而省调/地调出局光缆较500kV线路的光缆安全性相对较低,为提高OTN系统业务承载的安全性,建议对省调/地调出局OTN段落采用线路保护OLP。(2)电层保护选择。电力OTN承载的10G/10GE等大颗粒业务建议在业务侧都进行保护；电力OTN承载的GE及以下速率ODUk子波长业务,业务量相对较小,存在单链路业务,因此建议对OTN承载的GE以及以下的ODUk速率的子波长带宽业务,并且在同一个OCh中的不同的ODUk速率支路中,存在不同的信源或者不同的信宿的情况下。建议采取ODUk速率的SNCP(1+1)的业务保护方式。
5结语
OTN技术在电力系统通信中的应用越来越广泛,针对电力系统通信的自身特点对电力OTN系统保护方式进行研究,可以根据电力系统通信业务特点选择不同的保护方式,对OTN在电力系统中的应用具有指导意义。
参考文献
[1]邹愚,齐智刚,李道圣.电力三级传输网OTN网络延伸建设与应用[J].中国高新科技,2020(7):83-84.
[2]金广祥.OTN技术在电力通信系统中的应用研究[D].北京:华北电力大学,2013.
[3]裴萌萌.基于大容量骨干光传输网OTN的设备配置方法研究[D].北京:华北电力大学,2014.
[4]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.
[5]刘丽榕,王玉东,马睿,等.电网系统保护业务分析及通信承载方案研究[J].电力信息与通信技术,2017,15(12):12-18.
[6]陈甜月.基于OTN的电力通信网可靠性研究[D].南京:南京邮电大学,2017.
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