近年來，隨著南方電網(wǎng)大集中式的信息業(yè)務(wù)、高清視頻會議以及異地容災(zāi)備份等系統(tǒng)的大量應(yīng)用，電力生產(chǎn)和管理對通信網(wǎng)帶寬、容量、質(zhì)量、安全等方面提出了更高的要求，傳統(tǒng)電力調(diào)度生產(chǎn)業(yè)務(wù)類型將由64k、2M 等轉(zhuǎn)向GE、10GE 等大顆粒IP業(yè)務(wù)，以支持TDM業(yè)務(wù)為主要功能的現(xiàn)有MSTP/SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，在業(yè)務(wù)流向、流量、接口擴容能力等方面都無法滿足要求，引進適合IP業(yè)務(wù)承載的技術(shù)規(guī)劃建設(shè)廣東電網(wǎng)省級電力骨干寬帶光傳輸網(wǎng)勢在必行。
MSTP技術(shù)是目前最成熟的多業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)，組網(wǎng)靈活、業(yè)務(wù)分插方便、設(shè)備穩(wěn)定、成本低廉、應(yīng)用廣泛。ASON（Automatically Switched Optical Network，自動交換光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是對MSTP技術(shù)的一種革新與改進，其增加了控制層面，使網(wǎng)絡(luò)更趨智能化，采用該技術(shù)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)帶寬動態(tài)分配、在線業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)整、端到端業(yè)務(wù)的智能開通等功能，而且網(wǎng)絡(luò)保護與恢復(fù)會更加靈活可靠。這兩種技術(shù)偏重于業(yè)務(wù)的電層處理，具有靈活的調(diào)度、管理和保護能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為基本交叉調(diào)度顆粒，采用單通道線路、容量增長和調(diào)度顆粒大小受到限制，無法滿足業(yè)務(wù)的快速增長需求。
OTN（Optical Transmission Net，光傳送網(wǎng)）在繼承了傳統(tǒng)DWDM （Dense Wavelength Division
Multiplexing，密集波分復(fù)用）技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，很好地增加了組網(wǎng)的靈活性和電路調(diào)度的靈活性，實際上是ASON與DWDM 的綜合體，可以面向多種業(yè)務(wù)（語音、數(shù)據(jù)等），提供對客戶信號的透明傳送和光通道的管理，具有大容量交換（交叉）或路由能力。
OTN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析
信息業(yè)務(wù)需求
隨著廣東電網(wǎng)信息化管理發(fā)展，“十二五”期間省網(wǎng)及地區(qū)供電局的數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)量大幅增加。根據(jù)信息化全省數(shù)據(jù)大集中、全省統(tǒng)一Internet出口、IDC數(shù)據(jù)機房異地容災(zāi)備份、大規(guī)模建設(shè)高清視頻會議系統(tǒng)等業(yè)務(wù)需求，各地區(qū)供電局至省公司本部帶寬需求為2Gbit/s，地區(qū)供電局至省公司同城容災(zāi)中心通信帶寬需求為2Gbit/s，省公司本部至省公司同城容災(zāi)中心通信帶寬需求為2Gbit/s?？紤]全省21個地區(qū)，則省公司本部、省公司同城容災(zāi)中心出口帶寬不小于2×21=42Gbit/s。
目前，廣東電網(wǎng)主干傳輸網(wǎng)絡(luò)由傳輸A網(wǎng)、傳輸B網(wǎng)雙平面組成。省網(wǎng)傳輸A網(wǎng)核心層帶寬為2.5Gbit/s，承載了線路保護、安穩(wěn)系統(tǒng)、EMS、PMU系統(tǒng)等傳統(tǒng)電力二次2M業(yè)務(wù)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)等。結(jié)合近期廣東電網(wǎng)技術(shù)儲備中心建成后，其中北郊站花都站光鏈路的帶寬利用率高達87%、西江站羅洞站光鏈路的帶寬利用率達82%。傳輸B網(wǎng)中，羅洞廣東中調(diào)的10Gbit/s核心鏈路的帶寬利用率也已接近40%，考慮到應(yīng)急備用、容災(zāi)等需要預(yù)留的帶寬，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬在保證安全生產(chǎn)和容災(zāi)應(yīng)急后，帶寬已非常緊張，有必要建設(shè)寬帶傳輸網(wǎng)滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。
其他潛在業(yè)務(wù)需求
智能電網(wǎng)是南方電網(wǎng)發(fā)展的方向，智能電網(wǎng)技術(shù)也是“十二五”期間應(yīng)用熱點。智能電網(wǎng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)的各方面都擴展了新業(yè)務(wù)應(yīng)用，在調(diào)度端實施了一體化智能調(diào)度系統(tǒng)，合并采集和使用各廠站監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高采集頻率。變電站端實施了智能變電站，增加了一次設(shè)備在線監(jiān)測業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控、智能巡維系統(tǒng)等應(yīng)用。高壓線路增加了智能線路監(jiān)測業(yè)務(wù)。配電網(wǎng)增加了智能配電自動化、智能電表、配網(wǎng)保護、分布式電源、儲能站和充電樁的監(jiān)控信息等。
智能電網(wǎng)各類新增業(yè)務(wù)基本都是屬于數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要屬于集中型業(yè)務(wù)，對骨干層的帶寬要求較高，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，數(shù)據(jù)網(wǎng)將對光傳輸網(wǎng)絡(luò)的骨干層帶寬提出更高的要求?，F(xiàn)有省綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的備份帶寬峰值已達到800Mbit/s，接近設(shè)計帶寬1Gbit/s。技術(shù)儲備中心與中調(diào)、同城容災(zāi)中心之間的數(shù)據(jù)備份鏈路，將對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。
近年來，隨著南方電網(wǎng)大集中式的信息業(yè)務(wù)、高清視頻會議以及異地容災(zāi)備份等系統(tǒng)的大量應(yīng)用，電力生產(chǎn)和管理對通信網(wǎng)帶寬、容量、質(zhì)量、安全等方面提出了更高的要求，傳統(tǒng)電力調(diào)度生產(chǎn)業(yè)務(wù)類型將由64k、2M 等轉(zhuǎn)向GE、10GE 等大顆粒IP業(yè)務(wù)，以支持TDM業(yè)務(wù)為主要功能的現(xiàn)有MSTP/SDH光傳輸網(wǎng)絡(luò)，在業(yè)務(wù)流向、流量、接口擴容能力等方面都無法滿足要求，引進適合IP業(yè)務(wù)承載的技術(shù)規(guī)劃建設(shè)廣東電網(wǎng)省級電力骨干寬帶光傳輸網(wǎng)勢在必行。
MSTP技術(shù)是目前最成熟的多業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)，組網(wǎng)靈活、業(yè)務(wù)分插方便、設(shè)備穩(wěn)定、成本低廉、應(yīng)用廣泛。ASON（Automatically Switched Optical Network，自動交換光網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是對MSTP技術(shù)的一種革新與改進，其增加了控制層面，使網(wǎng)絡(luò)更趨智能化，采用該技術(shù)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)帶寬動態(tài)分配、在線業(yè)務(wù)優(yōu)化調(diào)整、端到端業(yè)務(wù)的智能開通等功能，而且網(wǎng)絡(luò)保護與恢復(fù)會更加靈活可靠。這兩種技術(shù)偏重于業(yè)務(wù)的電層處理，具有靈活的調(diào)度、管理和保護能力，OAM功能完善。但是，它以VC4為基本交叉調(diào)度顆粒，采用單通道線路、容量增長和調(diào)度顆粒大小受到限制，無法滿足業(yè)務(wù)的快速增長需求。
OTN（Optical Transmission Net，光傳送網(wǎng)）在繼承了傳統(tǒng)DWDM （Dense Wavelength Division
Multiplexing，密集波分復(fù)用）技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，很好地增加了組網(wǎng)的靈活性和電路調(diào)度的靈活性，實際上是ASON與DWDM 的綜合體，可以面向多種業(yè)務(wù)（語音、數(shù)據(jù)等），提供對客戶信號的透明傳送和光通道的管理，具有大容量交換（交叉）或路由能力。
OTN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求分析
信息業(yè)務(wù)需求
隨著廣東電網(wǎng)信息化管理發(fā)展，“十二五”期間省網(wǎng)及地區(qū)供電局的數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)量大幅增加。根據(jù)信息化全省數(shù)據(jù)大集中、全省統(tǒng)一Internet出口、IDC數(shù)據(jù)機房異地容災(zāi)備份、大規(guī)模建設(shè)高清視頻會議系統(tǒng)等業(yè)務(wù)需求，各地區(qū)供電局至省公司本部帶寬需求為2Gbit/s，地區(qū)供電局至省公司同城容災(zāi)中心通信帶寬需求為2Gbit/s，省公司本部至省公司同城容災(zāi)中心通信帶寬需求為2Gbit/s?？紤]全省21個地區(qū)，則省公司本部、省公司同城容災(zāi)中心出口帶寬不小于2×21=42Gbit/s。
目前，廣東電網(wǎng)主干傳輸網(wǎng)絡(luò)由傳輸A網(wǎng)、傳輸B網(wǎng)雙平面組成。省網(wǎng)傳輸A網(wǎng)核心層帶寬為2.5Gbit/s，承載了線路保護、安穩(wěn)系統(tǒng)、EMS、PMU系統(tǒng)等傳統(tǒng)電力二次2M業(yè)務(wù)和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)等。結(jié)合近期廣東電網(wǎng)技術(shù)儲備中心建成后，其中北郊站花都站光鏈路的帶寬利用率高達87%、西江站羅洞站光鏈路的帶寬利用率達82%。傳輸B網(wǎng)中，羅洞廣東中調(diào)的10Gbit/s核心鏈路的帶寬利用率也已接近40%，考慮到應(yīng)急備用、容災(zāi)等需要預(yù)留的帶寬，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬在保證安全生產(chǎn)和容災(zāi)應(yīng)急后，帶寬已非常緊張，有必要建設(shè)寬帶傳輸網(wǎng)滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。
其他潛在業(yè)務(wù)需求
智能電網(wǎng)是南方電網(wǎng)發(fā)展的方向，智能電網(wǎng)技術(shù)也是“十二五”期間應(yīng)用熱點。智能電網(wǎng)在傳統(tǒng)電網(wǎng)的各方面都擴展了新業(yè)務(wù)應(yīng)用，在調(diào)度端實施了一體化智能調(diào)度系統(tǒng)，合并采集和使用各廠站監(jiān)測數(shù)據(jù)，提高采集頻率。變電站端實施了智能變電站，增加了一次設(shè)備在線監(jiān)測業(yè)務(wù)、視頻監(jiān)控、智能巡維系統(tǒng)等應(yīng)用。高壓線路增加了智能線路監(jiān)測業(yè)務(wù)。配電網(wǎng)增加了智能配電自動化、智能電表、配網(wǎng)保護、分布式電源、儲能站和充電樁的監(jiān)控信息等。
智能電網(wǎng)各類新增業(yè)務(wù)基本都是屬于數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要屬于集中型業(yè)務(wù)，對骨干層的帶寬要求較高，隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，數(shù)據(jù)網(wǎng)將對光傳輸網(wǎng)絡(luò)的骨干層帶寬提出更高的要求。現(xiàn)有省綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的備份帶寬峰值已達到800Mbit/s，接近設(shè)計帶寬1Gbit/s。技術(shù)儲備中心與中調(diào)、同城容災(zāi)中心之間的數(shù)據(jù)備份鏈路，將對傳輸網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。
抗災(zāi)能力保障需求
建設(shè)全省光傳送網(wǎng)系統(tǒng)不應(yīng)僅為滿足省地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬的需要，還可以作為抗災(zāi)應(yīng)急的保障作用，在電網(wǎng)遇到N-1、N-2甚至N-3的特殊惡劣環(huán)境時，仍能具備快速恢復(fù)主要電路、保證電網(wǎng)及全省電力生產(chǎn)和經(jīng)營管理主要業(yè)務(wù)正常工作的能力。
目前，廣東省電力傳輸A網(wǎng)、B網(wǎng)均采用環(huán)網(wǎng)的拓撲，在關(guān)鍵路由上已增加了應(yīng)急路由作為備用，但是業(yè)務(wù)的倒換仍需手工操作。將OTN 系統(tǒng)和現(xiàn)有省網(wǎng)傳輸網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)，可大顆粒調(diào)整和調(diào)度2.5G，10G等光鏈路，以作應(yīng)急迂回使用。
500kV變電站的OPGW光纜有多個方向，利用500kV線路OPGW光纜網(wǎng)架，建設(shè)一張多方向、多路徑、途經(jīng)多氣象區(qū)的光纜網(wǎng)狀網(wǎng)，再依托該光纜網(wǎng)架選擇基于GMPLS（Generalized Multi-Protocol Label Switching，通用多協(xié)議標(biāo)記交換）全業(yè)務(wù)在電層進行交叉倒換技術(shù)的新一代OTN 設(shè)備，建成OTN自愈網(wǎng)狀網(wǎng)，是抵御嚴重自然災(zāi)害的最佳選擇。
OTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析
OTN組網(wǎng)拓撲分析
OTN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)拓撲主要由物理光纖的拓撲決定，相比傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)，Mesh網(wǎng)的可靠性更高，業(yè)務(wù)的生存性也更強，這是由ASON的路由保護和恢復(fù)方式?jīng)Q定的，另外，Mesh網(wǎng)絡(luò)還具有可以選擇最近路由和便于進行業(yè)務(wù)割接和調(diào)整等優(yōu)點。
在2011年廣東省已投產(chǎn)的500kV變電站中，曲江、庫灣、獅洋等站點只有2個220kV及以上電壓等級的外聯(lián)方向的光纜，目前沒有第三路由，其余站點均具備3個光纜外聯(lián)方向，滿足“N-2”要求。如考慮110kV電壓等級的光纜，則所有500kV變電站均具備光纜“N-2”可靠性，為OTN網(wǎng)絡(luò)骨干層采用Mesh提供物理基礎(chǔ)。
廣東電網(wǎng)OTN骨干層組網(wǎng)應(yīng)結(jié)合地理位置，選擇光纜資源豐富的500kV站點作為骨干層節(jié)點，盡量組成MESH網(wǎng)絡(luò)，保證骨干層的可靠性，同時保證非邊緣節(jié)點至少有3條路由。
組網(wǎng)思路與原則分析
根據(jù)集中式管理的方針，未來電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)傳輸特點主要是匯聚，各地區(qū)供電局匯聚大量IP業(yè)務(wù)至省公司。以分層的原則建設(shè)省級OTN 傳輸網(wǎng)，可將網(wǎng)絡(luò)分為核心層、骨干層和接入層，在省公司設(shè)置雙冗余核心節(jié)點，依托各500kV變電站建立骨干層框架，各地區(qū)供電局則通過500kV站以2條相對獨立的物理路由兩點接入骨干層。
1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析：選擇500kV變電站為骨干節(jié)點，以O(shè)PGW光纜作為傳輸介質(zhì)，搭建OTN網(wǎng)絡(luò)骨干層，各地區(qū)供電局以兩點接入的方式就近接入骨干層。
考慮到各地區(qū)供電局主要采用管道光纜出局，光纜其可靠性較低，500kV變電站（或樞紐220kV變電站）之間則主要采用了可靠性較高的OPGW光纜，為了充分保障該OTN網(wǎng)絡(luò)的可靠性與安全性，特別是網(wǎng)絡(luò)骨干層的健壯性，采用“以500kV變電站（或220kV變電站）+OPGW光纜搭建骨干層，各地區(qū)供電局作為接入層”的拓撲架構(gòu)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)。
由地區(qū)供電局組成的接入層采用兩點接入方式，就近接入500kV站的原則考慮，兩點接入方式不僅可以便于信息傳輸、帶寬分配、電路調(diào)整，同時也能保證信息傳輸?shù)陌踩煽啃?，對主網(wǎng)架影響也較小，便于今后部分地區(qū)供電局新大樓投入使用時的業(yè)務(wù)割接。
2、路由設(shè)計：選擇最短（或最優(yōu)）光纜路由組網(wǎng)
目前全省骨干光纜資源已較為豐富，各供電局均有2條以上的DUCT管道光纜出局，500kV變電站的OPGW光纜方向更為豐富，因此，在有多條路由選擇的情況下，網(wǎng)絡(luò)中的工作路由與保護路由建議按照“最短（或最優(yōu)）路徑”的原則進行選擇，縮短兩點間的傳輸距離，合理減少中繼站和光放大器的配置，降低投資成本。
3、站點設(shè)計：不同設(shè)備混合組網(wǎng)
根據(jù)各站點在網(wǎng)絡(luò)中所實現(xiàn)的不同功能，選擇不同的設(shè)備形態(tài)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)?？紤]到該網(wǎng)絡(luò)會承載包括GE、2.5G、10G、10GE等在內(nèi)不同大小顆粒業(yè)務(wù)，因此建議選擇“電交叉組網(wǎng)”的思路進行站點部署。對于核心調(diào)度節(jié)點，如：省調(diào)、骨干層節(jié)點（不包括中繼站）等站點建議采用大容量的光交叉OTN設(shè)備；業(yè)務(wù)量較少的中小節(jié)點，建議采用小容量光電交叉設(shè)備；而對于中繼站而言，配置OLA光中繼站。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各站點所實現(xiàn)的功能不同，可將網(wǎng)絡(luò)中的各網(wǎng)元細分為以下4種設(shè)備模型：
● 網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點（省中調(diào)A、省中調(diào)B、容災(zāi)中心各1套）
選擇支持光電混合交叉的OTN設(shè)備，光交叉維度按照拓撲進行配置40波×10G系統(tǒng)，電交叉容量不低于400G，具備平滑擴容升級到更高容量(800G以上)的能力，以滿足未來業(yè)務(wù)量增長的需求。
● 骨干層站點
該類型站點主要功能是接入來自地區(qū)供電局的數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)，同時可作為應(yīng)急路由將環(huán)網(wǎng)內(nèi)各地市局中零散的STM-16與GE業(yè)務(wù)進行時隙匯聚，從而達到合理規(guī)劃波長的目的。該類型設(shè)備可考慮配置容量為40波×10G，電交叉容量不低于400G的OTN設(shè)備，實現(xiàn) ODU級別與OCh波長級別的全方向調(diào)度。
● 接入層站點
該類型站點主要定位為各地區(qū)供電局，作為業(yè)務(wù)源站點傳輸10GE/10G/STM-16/N*GE業(yè)務(wù)至中心節(jié)點，容量滿足20波×10G，光交叉方向按拓撲圖配置，具備OCh波長級別的全方向調(diào)度。
● OLA光放站
該類型站點主要為網(wǎng)絡(luò)中線路的傳輸提供光中繼的功能，考慮到網(wǎng)絡(luò)拓撲的改變，建議OLA設(shè)備支持在不更換設(shè)備子架的情況下可以通過增加相關(guān)板卡平滑升級至光交叉設(shè)備。
根據(jù)以上組網(wǎng)設(shè)計思路與原則，結(jié)合全省骨干光纜資源情況，建議省網(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)按層架構(gòu)規(guī)劃，其分層結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示：
圖1 廣東省電網(wǎng)OTN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖
構(gòu)建電力OTN網(wǎng)絡(luò)
隨著南方電網(wǎng)信息化應(yīng)用以及智能電網(wǎng)、電力物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)廣東電網(wǎng)OTN網(wǎng)絡(luò)勢在必行。本文對OTN技術(shù)背景、寬帶通信業(yè)務(wù)、智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)、電力通信網(wǎng)抗災(zāi)能力等需求進行了分析，并針對廣東電網(wǎng)OTN建設(shè)的背景、需求進行了OTN組網(wǎng)方案的分析與研究，提出了OTN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)原則以及OTN組網(wǎng)設(shè)備模型。通過本文研究，對廣東電網(wǎng)結(jié)合各地OTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗與自身特點，建設(shè)一個適合于廣東電網(wǎng)電力業(yè)務(wù)發(fā)展的OTN網(wǎng)絡(luò)，具有一定的指導(dǎo)意義。