fgOTN电力应用实践

IEEEPES电力系统通信与网络安全技术委员会（中国）IEEEPESPSCCSTC电力通信创新技术分委会 目录 第1章业务需求 1.1电力系统发展趋势1.2电力通信面临的排战1.2.1可靠性1.2.2安全性1.2.3适应性1.2.4送代性 2.1主要业务2.2骨干通信网（省际，省级）2.3骨干通信网（地市级）2.410kw通信接入网 3.1骨干通信网方案（省际，省级）3.1.1成环或成链建设或改造113.1.2补点建设123.1.3SDHA1或A2网整网改造3.2骨干通信网方案（地市级）133.2.1地市0TN扩大覆盖范围133.2.2地市SDH核心网升级143.310k通信接入网方案 4.1fgODUflex灵活容器164.1.1慎结构164.1.2开销164.1.3比特率4.2固定时隙与复用4.2.1服务层容器与时隙划分4.2.2fgoDUflex到服务层的映射与复用204.3客户层信号映射74.3.1CBR客户层信号映射214.3.2PKT客户层信号映射.234.4时钟透明传输机制244.5无损带宽调整25 术语和缩略语 ACTNAbstraction and Control of TE NetworksASONAutomatically Switched Optical NetworkCBRConstants Bit RateCCSAChina Communications Standards AssociationCMICNC-NDSC InterfaceCNCCustomer Network Control lerCPECustomer-premises EquipmentEPONEthernet Passive Optical NetworkFECForward Error CorrectionfgODTUFine Grain Optical Data Tributary Unit flexfgODUflexFine Grain Optical Data Unit flexfgGMPFine Grain Generic Mapping ProcedurefgTSFine Grain Tributary SlotG. 798.1Types and characteristics of optical transport network equipnentGMPGeneric Napping ProcedureGPONGigabit-capable Passive Optical NetwarkIEEEInstitute of Electrical and Electronics EngineersIETFInternet Engineering Task ForceIMPIdle Mapping ProcedureIPInternet ProtocolITInformation TechnologyITU-TInternational Telecommunication Union Telecommunication StandardizationMACNedium Access GontrolNDSCNulti-Domain Service CoordinatorNPLSNulti-Protocol Label SwitchingNLOSWNulti-service Optical Transport NetworkMSTPNulti-service Transport PlatformNTTFPANean Time to False Packet AcceptODUOptical Data UnitOptical Data Unit-kODUf lexOptical Data Unit flexOLPOptical Line Protection170Optical Line TerminalONUOptical Network Unit OPUOptical Payload Unit10Operational TechnologyNLOOptical Transport NetworkP2MPPoint to Multi-pointPCSPhysical Coding SublayerPDHPlesiochronous Digital HierarchyPMPath MonitoringPNCProvisioning Network ControllerROADMReconfigurable Optical Add/drop NultiplexerSDHSynchronous Digital HierarchySE-OTNSimplified & Enhanced OTNSNCPSubnetwork Connection ProtectionTandem Connection MonitorineTPTermination PointTTPTunnel Termination PointTSIributary SlotWDMWavelength Division Nultiplexing 摘要 当前，新型电力系统建设走深走实，数字化智能化技术与电网业务深度融合：特别是电力人工智能技术在电网应用的持续深入，智能计算，智能邀检，智能研判，智能识别等新型业务的广泛应用，电力追信网络作为数据交互的王要基础设施，正在探讨新型承载技术。 在骨干网方面，SH技术以高安全，易运维等优势保障了业务系统稳定运行。但其技术标准已于2007年停止演进。OTN技术在波分复用的基础上融合了SDH的一些优点，但管道赖粒度过大，承载细粒度业务时难以高效利用网络资源。基于fgOTN的细粒度承载技术，在低时延，高可靠及高效率等关键性能指标上有所突实破，为电力生产网络的演进提供了可行的技术选择： igOTH技术的成熟，国际标准的发布，厂家产品的研发，为电力系统全面应用fgOTH尊定了一定基础，如问保护既有投资，合理应用gOT技术，造应电力业务爱展趋势，实现SH网络平滑演进，需要统需规现划，协调推进。 本应用实践分析了主网，配网等应用场景对光通信的需求，总结了电力通信面临的挑战，提出通信gOTN应用方案，部析了尚需解决的问题。递过本应用实践的研究成果，为电力通信光网络技术创新，融合应用及产业生态爱展提供琴考，助力电力通信网落高质量爱展 1.1电力系统发展趋势 征意加凸显，电网运行的随机性，波动性，复杂性，脆弱性特征显著，如何确保电力系统安全稳定运行新能源电量优先消纳，运营效率持续提高和客户体验不断提升，电力系统面临巨大挑战，面临能源“绿色，安全、经济”不可能三角，电力数字化、智能化转型是必由之路：而以云计算、大数据、物联网，56移动通信，人工智能为代表的数字技术可以在“态势知，广泛物联，数字季生，智能计算”四个方面提供能力匹配，使能以新能源为主体的新型电力系统智能化升级，实现海量电力数据实时采集，分析处理，精准开展电力负荷预测，快速实现电力电量平衡，提高电网运行效率，保障电力系统稳定可靠运行；实现设备，环境等全景监视，智能化运维，提升电力系统生产管理能力和运维保障水平， 1.2电力通信面临的挑战 电力通信网是电力系统调度自动化和企业管理现代化的基础，是确保电网安全，稳定，经济运行的重要手段，是电力系统的核心基础设施。以SDH，OTN为主要技术构建的，覆盖各级调度机构，数据中心，变电站，电厂等的电力通信网，为保障电力系统安全稳定运行和电网企业管理现代化发挥了重要作用。随若新型电力系统的建设与发展，新能源的大规模并网，交直流混联大电网的形成，电网调度由“源随荷动”向“源荷互动”的转变，智算，超算中心建设，人工智能技术的全面应用，电力通信网面临新的排战。 1.2.1可靠性 新型电力系统电网运行随机性，波动性，复杂性，脆弱性的特征要求全面提高电网运行控制能力和故障防御能力，通信作为电网控制和故障防御核心（“三道防线”）的中枢神经系统，迫切需要提升可靠性水平，提高通信网多路由保障能力，提高通信网智能化运维管控能力，实现全天候全业务不间断运行。 1.2.2安全性 新型电力系统调度对家由主网供电设备，电厂尚配网大用户，分布式电源，储能，微电网，虚拟电厂等资源快速扩展，要求提高通信网承载电力系统新型市场主体通信通道的安全水平，提高通信设备自主可控水平，保障不同安全等级业务的安全可靠隔离和可靠承载： 1.2.3适应性 新型电力系统全景感知能力提升，调度数据网带宽升级：电网调度由传统主网调度向主配微协同，源网荷储协同调度转变，中低压业务接入增加；人工智能全面应用，分级协同训练，推理，云一云，云边递信带宽，时延要求提高，遥信网接入能力，网络架构需全面适应业务变化， 1.2.4送代性 SDH技术已应用30余年，技未标准停正演进，运营商已退出SDH产品采购和使用。SDH基于2W小频粒，时隙复用，带宽最大10G的特点，难以满足电力业务从以2M固定时隙业务为主，向以10/100/1000MIP业务为主转变对带宽，接口灵活性等的需求。0TN技术发展在从单波100G向400G，800G演进，难以支撑电力1000M以下以太业务及2H颗粒业务的接入：电力通信需要既能支撑2H业务接入，又能支持10/100M灵活接入，既具备SDH基于固定时障，又能满足以太网业务动态带宽调整，既能满足低时延，高可靠，又能满足使捷管控需求的通信技术，实现SDH技术送代升级。 ITU-T定义了SDH演进的下一代技术一IgOTN技术，使得电网延续多年的通信传输网运维习惯不变，有利于提升电力通信网在应对电网智能化需求的能力， 电力谨信网主要由骨干通信网和10kV通信接入网，以及低压台区400V通信网构成：其中骨干谨信网部分包括省际骨于通信网，省级骨于通信网，地市骨于通信网，电力骨于通信网覆盖各级电力调度控制中心，35kV及以上变电站，通信第二汇紧点，数据中心，直调电厂等。 2.1主要业务 骨干通信网承载的1，1I区生产控制类和II，IV区管理信息类业务示意如下表2-1： 在通信技术的选择上，当前主要为SDH和OTN技术，SDH技术主要用来承载I，II区生产控制类业务，OTN技术主要用来承载III，IV区管理信息类业务：鉴于区和II区业务的重要性，省际，省级SDH通信网道常为双平面部等， 省际，当级通信网，通常为SDH，OTN双平面架构，SDH平面形成A1，A2双子平面，覆盖调度中心，750/500/330/220kV及以上电压等级厂站，主要承载继电保护，调度数据网一平面等生产控制类业务，电路容量以10/2.5G为主。0TN平面一般为单平面部署，覆盖数据中心，调度中心及部分750/500/330kV及电压等级厂站，主要承载管理信息类业务，主要采用40x10G波分系统。 2.2骨干通信网（省际，省级） 未来承载生产控制类业务的省际，当级通信网需同时满足以下特点： 高安全性 电力各分区业务系统之间物理隔离，基于承载的业务的不同分区，I区，区网络和I区，IV网络采用时隙隔离，波长隔离的方式，在物理层面实现各个不同分区业务之间的安全隔离， 确定性低时延 主网各个业务对时延均有一定的要求：以继电保护业务为例，要求继电保护业务时延小于12ms双向时延差小于200us 高可靠性 电力通信主要采用的OPGW光缆，兼具通信和避雷功能，100G及以上系统相干调制解调受雷电影向较天，雷电干扰引起维电保护业务误码，保护闭锁或误动对电网运行要全不利：必须保证通信技术的高可靠性。 ·超长站距及有限带宽 电力以承载生产控制类业务为主的当际，省级通信网，联通各级调度，750/500/330/220kV及以上电压等级厂站，站距超过80km比例较高，特高压线路站距基至达到400km。目前，带宽以10Gb/s为主的省际，当级通信网带宽使用率一般为50%左右或史低，10Gb/容量可以满足要求。 ·互通性 省际，省级通信网，联通各级调度，750/500/