在地市级电力通信网建设中构建新型光电接入层的探讨

在地市级电力通信网建设中构建新型光电接入层的探讨

窦滔

（云南电网有限责任公司西双版纳供电局云南景洪666100）

摘要：本文根据近两年业界新出现的光电一体化技术及其最新的发展，结合目前电力通信网面临升级换代的需求，阐述如何用光电一体化技术解决目前传统接入技术存在的问题和缺点，并从网络规划角度，提出构建新型光电接入层的思路，为电力通信设计与管理人员在今后的通信网络规划设计中提供参考。

关键词：光电接入层；PRI；SIP

Discussiononconstructionoflocalelectricpowercommunicationnetworkinthenewopticalaccesslayerconstruction

DouTao

（XishuangbannaPowerSupplyBureau，YunnanpowerGirdCo.，Ltd.，Jinghong666100）

Abstract：Theaccordingtothenearlytwoyearstheindustryemergingoptoelectronicintegrationtechnologyandthelatestdevelopmentof，combinedwithcurrentlyfacingademandfortheupgradingoftheelectricpowercommunicationnetwork，discusseshowtousetheoptoelectronicintegratedtechnologytosolvetheproblemsanddisadvantagesexistinginthetraditionalaccesstechnologies，andfromtheangleofnetworkplanning，putforwardtheideaofbuildingamodelofopticalaccesslayer，andprovidethereferencefordesignandmanagementofelectricpowercommunicationinthefuturecommunicationnetworkplanninganddesign.

Keywords：photoelectricintegrationaccesslayer；PRI；SIP

引言

通信接入网是智能电网得以实现的关键，随着集成、互动、自愈、兼容、优化等特征智能配电系统建设，对通信接入网的要求也将越来越高。本文根据近两年业界新出现的光电一体化技术及其最新的发展，结合目前电力通信网面临升级换代的需求，阐述如何用光电一体化技术解决目前传统接入技术存在的问题和缺点，并从网络规划角度，提出构建新型光电接入层的思路，为电力通信设计与管理人员在今后的通信网络规划设计中提供参考。

1.电力通信网接入层现状

电力通信网由电力工业自身的属性和需要所决定，该网络区别于其他公用通信网络的特征在于：

电力通信网接入层主要承载电力系统实时控制业务和语音业务，如继电保护信号，远动信号、安全自动装置信号、行政调度电话等，业务接口类型比较多，实时性、可靠性和安全性要求很高，包括2/4EM、RS232、FXO/FXS、E1等，以及用于传送电视电话会议、监控等视频业务的FE接口；电力通信站点设置密度大，但每个站点通信容量较小；

电力通信路由走向主要沿发电厂、变电站等电力设施，一般偏离大城市。

目前的电力通信网中，主要采用MSTP+PCM技术的方式来构建接入层网络，有些较落后偏远的区域，仍保留PDH+PCM的接入方式。

图1传统的MSTP+PCM的组网结构

Fig.1ThetraditionalMSTP+PCMnetwork

不管哪种方式，主要都是由两部分网络组成，即先由PCM设备来完成64Kbit/s音频业务以及RS232等低速数据业务的转换和复用，形成标准的E1上行电信号，再由SDH/MSTP光传输设备，把多路E1电信号复用成STM/1/4/16高速信号，通过光纤网络传输到汇聚点，然后经过解复用过程，最终再由PCM设备实现各接入点在中心局的64K等业务落地。如图1所示。

这种传统的MSTP+PCM设备的组网方式，在运营维护和工程施工方面，存在诸多不足，尤其随着电力通信业务数量和业务类型的迅速增长，其缺点越来越显著，主要体现在以下几个方面：

机房布线复杂，设备拥挤。由于PCM和MSTP设备之间需要通过E1电缆互联，中间还要经过DDF进行转接，在汇聚点，大量的E1电缆和DDF不但使得机房布线复杂，空间拥挤，增加施工量，还造成潜在故障点增多，降低网络安全性和可靠性。

设备种类繁多，每种设备都需要对应的网管，增加运维人员的管理配置难度。

电力通信网目前正在逐步从TDM业务向IP业务过渡，未来需要PCM承载的业务将会越来越少，PCM面临逐步淘汰的命运，因此从设备后续支持及投资重复利用的角度，也需要考虑一种更能适应未来发展方向的技术来替代传统MSTP+PCM的组网方式。

2.新型光电一体化技术

随着硬件开发技术的快速发展，尤其是FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列技术的成熟，使得大幅提高设备集成度成为可能。FPGA是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，通过往FPGA芯片中加载不同的软件，就可以实现所需的芯片功能。以前由多块标准芯片搭建实现的功能，现在只需要单块FPGA芯片就可以完成，因此设备集成度和可靠性都大幅提高。近两年逐渐在电力通信网建设中开始应用的光电一体化产品，利用了包括FPGA在内的多种新技术，从实用性和前瞻性的角度出发，在产品结构设计上实现MSTP和PCM功能的融合，既解决了传统MSTP+PCM组网技术存在的问题，又适应电力通信网未来的发展方向。

2.1MSTP平台上融合PCM业务接入功能

光电一体化技术主要是在MSTP平台上通过对产品结构重新设计，除了具有MSTP所有功能外，同时实现PCM业务的接入处理功能，融合了MSTP光传输层和PCM电接入层的两部分功能。此外，有些厂家还支持PTN的总线架构，以SDH技术与MPLS-TP技术为核心，采用SDH总线与分组高速总线，支持电路交换与PTN分组交换双核进行统一交换，在群路侧既支持STM-N光口上行，又能支持PTNGE/10GE光口上行。可以根据未来不同类型的骨干传输网（PTN或MSTP），灵活提供相应的上行接口，实现与骨干传输网的无缝接入。

其结构功能如图2所示。

图2光电一体化产品结构图

Fig.2Thephotoelectricintegrationfunctionmodel

采用光电一体化产品组网时，设备之间具体的连接结构如图3所示。

图3新型光电一体化组网结构图

Fig.3Thephotoelectricintegrationequipmentnetwork

与传统的MSTP+PCM组网结构图进行比较，可以看出，采用光电一体化技术组网具有明显优点：

设备单一，简化布线。不再需要光传输设备MSTP和接入设备PCM之间E1电缆的转接，降低了施工量，简化布线，减少了故障点；

统一网管，易于运维。一套网管就可以实现网络的统一管理和64K业务电路的端到端配置，极大降低了运维的难度和工作量。接入业务类型丰富，可以灵活调整。适应电力系统多样的业务类型需求，以及未来向IP数据业务过渡升级的发展趋势。

2.2语音业务数字中继功能

早期的光电一体化产品在接入点基本上都很好的满足了实际需求，但在汇聚点，对于二线语音业务，由于传统的PCM只能提供FXO端口来接入程控交换机的模拟中继接口，在中心机房同样存在FXO端口数量大，布线施工繁杂，故障点多的问题。如图4所示。

图4传统网络汇聚点结构示意图

Fig.4Thetraditionalnetworkcentrepointlayout

目前一些技术实力较强的公司，在其新一代光电一体化产品上除了支持传统的FXO模拟中继外，还支持PRI（PrimaryRateInterface）和SIP（SessionInitiationProtocol）中继方式。对于中继业务量较大的中心局，可以通过光电一体化节点设备，通过支持PRI信令的E1中继接口，直接接入程控交换机，大大简化中心局的FXO端口数量和布线，给施工和运维工作带来极大便利。

图5新型光电一体化数字中继功能示意图

Fig.5TThephotoelectricintegrationequipmenttrunkfunction

电力系统行政交换网目前正在从程控交换技术向软交换技术或IMS过渡，如何保证当前已有业务在网络升级过程中的安全性，是需要重点考虑的问题。新一代光电一体化技术也支持SIP中继信令，在系统割接方案中，可以先把现有业务通过SIP中继接口接入到软交换或者IMS系统，在业务运行完全正常后，再实行中继电路割接，如果出现异常，可以迅速恢复至原有PRI或者模拟中继方式，为电力行政交换网向软交换网络过渡提供方便可靠的平滑升级方案。

3.用光电一体化技术构建光电接入层

通信网接入层是通信业务的最终接入端，节点数量庞大、承载业务多样，网络结构复杂、建设周期长，一旦建成，很难轻易进行升级换代的改造；另外，目前县级供电企业的通信技术人员十分缺乏，接入网前期建设及建成后运维管理能力较弱，因此选择一种既能满足目前业务需求，又适应未来网络发展趋势的技术，减少接入层设备多样性和网络复杂性，简化运维工作难度，是目前整个电力通信网接入层建设规划需要统一考虑的问题。

在地市级的电力通信网规划建设中，可以考虑用光电一体化技术来组建一张统一的光电接入层，替代目前光传输网络的接入层和汇聚层，以及PCM接入层，实现传输网接入层和接入网的融合，把传统的光传输网（骨干层、汇聚层和接入层）+PCM接入层的多层网络结构，简化成传输骨干网+光电接入层的两层网络结构。

采用光电一体化技术构建的新型光电接入层，不但简化了网络结构，还具有以下优点：

网络设备类型单一，机房布线简化，可实现64K业务端到端电路配置，极大的降低了工程和运维的难度；

除了具备MSTP强大的环保护、SNCP保护等功能外，还减少了传统组网中多种设备之间线缆连接造成的潜在故障点，使整个网络的安全性进一步提高。

图6传输骨干层+光电接入层网络结构图

Fig.6TheSDHBN+photoelectricaccesslayer

业务接入侧提供丰富的业务接口类型，满足电力系统通信当前和以后的业务类型需求，如E1、FE/GE、2/4EM、RS232、FXS\FXO等业务类型；骨干网络侧既支持目前以TDM业务为主的MSTP网络接入，也支持未来以分组数据交换为核心的PTN骨干传输网接入；保证整个接入层可以在相当长的时期内满足电力通信的业务发展要求。

综上所述，在电力系统地市级通信网建设中，用光电一体化技术组建一张新型的光电接入层，具备可行性、实用性和前瞻性的特点，既符合通信网结构向扁平化演进的要求，也适应未来网络升级换代的趋势。

4.结语

从技术局限性和设备使用年限考虑，电力通信网现有接入层面临着退网改造的迫切需求。而近年来推向市场的光电一体化设备，是针对电力通信实际业务需求出发，在MSTP与PCM设备基础上加以改进开发而成，在继承原有技术的优点基础上，不但解决了已有的弊端，又提供了更为强大的新功能，是在重新规划电力通信接入层网络时可以参考的技术之一。

参考文献：

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[5]王勇，利韶聪，陈宝仁.电力通信业务应用及发展分析[J].电力系统通信，2010年.

作者简介：窦滔（1974）、男、助理工程师、主要从事电力通信运行检修相关工作，研究方向通信设备应用于电力生产工作。