电力光传输网优化及应用浅述

前言

电网是经济社会发展的基础设施，建设统一坚强智能电网，充分发挥电网在资源优化配置、服务国民经济发展中的作用，对经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重要的现实意义，SDH光传输网作为统一坚强智能电网的基础支撑平台，在保障电网安全运行、市场经营和现代化管理等方面发挥着重要的作用。为满足电网发展需求，公司对光传输网建设发展中出现的路由瓶颈、链形网络、带宽紧张、链路过长等问题进行针对性的分析，提出并实施了网络的优化与改造方案，使光传输网在系统容量、可靠性、传输时延等性能方面得到很大改善。

1 SDH的技术特点

SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)是一整套可进行同步数字传输、复用和交叉连接的标准化数字信号的等级结构。SDH技术采用世界统一的光接口规范，具有灵活的分插复用能力，强大的运行、维护、管理和指配能力，组网灵活，网络生存性、安全性强。组成的自愈环网在网络发生故障(例如光纤断)时，无需人为干预，网络自动地在极短的时间内(ITU-T规定为50ms以内)使业务自动从故障中恢复传输。自愈环网按环上业务的方向可分为单向环和双向环两大类，按网元节点间的光纤数可分为双纤环(一对收/发光纤)和四纤环(两对收发光纤)，按保护的业务级别可分为通道保护环和复用段保护环两大类。

2 SDH在电力系统通信中的应用

电力通信网作为一种专用通信网，服务于电力系统生产、调度及经营管理。当前随着统一坚强电网的发展，调度、信息、营销、配网等各个系统的建设，以及智能电网建设的开展，对电力通信的可靠性、传输容量、灵活接入能力以及通信管理等均提出了更高的要求。

2.1高可靠性。调度业务对电网继电保护、调度数据网等提出了更高的要求，智能电网业务需要对电网各个节点进行状态信息的采集，并在局部或全网内进行电网状态信息的实时交换。这些都对通信专业提出了更高的保障要求。

2.2高实时性。电力通信网需承载保护、安控、调度自动化等实时数据业务，这些业务的流向主要集中在变电站之间、变电站与调度之间，直接关系到电网的安全稳定运行，实时性要求极高。

2.3大容量、高带宽。调度数据网第一、二平面的建设完善，容灾备份中心的建设均要求更高的带宽。信息系统、营销系统、配网系统的建设及智能电网的发展，将引起变电站、供电所(营业点)与公司本部乃至上级部门的海量数据交互，导致带宽需求急剧上升。

2.4业务IP化。信息系统、配电系统、营销系统等业务以IP为主，实时性要求不高，但其业务流向的特点等与传统TDM业务不同，需设备提供新业务接入功能支持。

2.5灵活接入。配电、营销系统业务点多、面广、数据量小，要求有与之相适应的灵活、经济、可靠的通信接入方式。

为了满足以上需求，SDH在电力通信网中的具体应用如下：

(1)为了保证传输系统的高可靠性，采用SDH环形组网，实现自愈功能。考虑到自愈环的特性和电力通信业务量、节点成本要求等因素，县级通信网中采用两纤单向通道保护环较为合理。

(2)传统的PDH(准同步数字系列，Plesiochronous Digital Hierarchy)设备，为了上下话路，需要采用大量背靠背设备，而SDH设备可以一次性提取低速支路信号，省去大量的硬件设备。

(3)SDH设备有两种升级方式：a.容量的升级，从STM-1上升到STM-4或者 STM-16级别;b.网络拓扑升级，节点设备从TM(Terminal Multiplexer，终端复用器)上升到ADM(Add Drop Multiplexer，上下分插复用器)或DXC(Digital Cross Connectequipment，数字交叉连接器)等。SDH设备可以在线升级(中继器除外)，在升级过程中不会影响正常的业务通信。

(4)MSTP应用，MSTP(Multi-Service Transfer Platform，多业务传送平台)是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点，可以更有效的支持分组数据业务，实现电路交换网向分组网的过渡，成为城域网主流技术之一，最适合作为网络边缘的融合接点支持混合型业务。

3滨海县域光传输网现状

滨海县域光传输网自2001年开始建设，从最初的14个站点扩展到现有的27个节点30套设备，网络容量由最初的155Mb升级至2.5Gb，业务量也快速增加，开始只传输行政电话、调度电话、远动等业务，现承载电力信息网、调度数据网、通信数据网、调度电话、行政电话、会议电视、视频监控等相关生产、管理业务。

3.1光传输主环网。采用中兴S385设备，组成速率为2.5Gbit/s两纤单向通道保护环，主要接入公司本部和域内220kV变电站，由后续改造升级建成。

3.2光传输支环网。采用中兴S330设备，组成速率为622Mbit/s两纤单向通道保护环，横跨滨海县域全境，主要接入域内110KV及以下变电站。

3.3支链站点。采用中兴S330设备，速率为622Mbit/s，无保护，主要接入域内110KV及以下变电站及用户变。 　　　　

4光传输网的优化改造

4.1滨海县域光传输网问题分析

滨海县域光传输网经过多年的发展已具有一定规模，但由于各站点通信设备在不同时间投入运行，从而造成了以下问题。

(1)网络拓朴结构不合理，主、支环网负载轻重倒置，造成网络带宽浪费及相对不足，同时混乱的网络拓朴给日常配置维护带来不便。

(2)大量链形网络没有保护，设备掉电、光板、光缆故障等会导致链上各站点业务都中断。

(3)支环网横跨滨海县域全境，易因外力破坏、施工改造、节点故障等原因造成网络开环中断，且持续时间长。

(4)网络多次扩容后，隆兴变等网络交叉、汇接站点槽位紧张，配置饱和，形成路由瓶颈并加剧了失效风险，同时部分早期建设光缆的纤芯使用也趋于饱和。

(5)部分早期设备支路板配置不全，无法实现1：N保护，且软件版本老旧，不能支持新功能、新业务以及多业务。

4.2网络优化目标

提高网络安全稳定性。传输网络是基础网络，其安全稳定性直接影响到通信网络其他设备的正常运行，网络优化方案不能以牺牲网络安全性为代价，在工程实施时对现网业务的影响也应降至最小;优化资源利用率。随着网络规模的扩大，合理的规划资源分布，尽可能减少网络瓶颈，均衡负载，最大限度的利用网络资源;提高维护效率。降低网络维护成本，提高故障响应速度;承载多元化。升级在网老旧设备，支持更多的新业务，提高传输网络的附加价值。

4.3网络优化方案

4.3.1支环设备升级

为满足新时期电力通信高容量、大带宽的要求，在支环设备上配置2.5G光传输板，为满足业务IP化及灵活接入的要求，在设备上配置SEE/SED以太网处理板，配齐设备支路板实现1：N保护，升级设备软件版本支持新功能、新业务的实现。

4.3.2自愈环网选择

单向通道保护环是并发选收方式，业务保护实际上是“1 +1”，业务流向等控制简单，便于维护与操作，倒换时间短，业务容量恒定为STM-N，与环节点数和网元间业务无关，各站间均分全网资源，所以单向通道保护环上站不宜多，适用集中于一、二站的业务。两纤双向复用段保护环业务保护实际上是1：1，使用APS协议，保护倒换时间长，维护与配置等操作复杂，倒换时易发生错连现象，环上站点不得多于16个，当业务分散时，环上业务容量为 M /2×STM-N(M是环上节点数)，适用于均匀分散的业务类型。因电力通信的业务类型接近于集中分布，从方便维护操作考虑，采用单向通道保护环。

4.3.3网络拓朴调整

拆分1个大支环为4个小支环，并与主环相交连接，建成1主环4子环的拓朴结构，通过路由冗余提高整个网络的可靠性。对于多级串接站形成的链型网络，暂采用隔站迂回跳纤的方式，解决由于光缆路径局限无法组建自愈环的问题，并结合电网改造建设光缆第二通道，克服站点路由瓶颈。

4.4方案应用效果

通过此次网络改造，升级了支环站点老旧设备，扩展了网络带宽，建成了一主环四支环的网络拓朴结构，用户站也以双链方式接入主环站点S330设备，所有站点均实现了自愈保护，同时相交环的网络结构为站点业务提供了充足的迂回路由，以太网端口为各项新业务的应用提供了更灵活的接入方式，同时网络负载更趋均衡合理，使网络可靠性、安全性与资源利用率得到了较大提高。

5结语

光传输网的建设是一个长期的、不断优化的过程，随着国网公司智能电网建设的深化，对通信传输网必将提出更高的要求，智能光网如ASON等技术也将逐步引入县域传输网，网络系统的性能必将得到进一步的完善和提高。