一種波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及電力應(yīng)用光通信網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種智 能變電站過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能電網(wǎng)的建設(shè)是我國(guó)電力自動(dòng)化發(fā)展的重要任務(wù)。目前，變電站中的繼電保護(hù) 多采用直采直跳方式，以保證連接和通信QoS性能的可靠，但其接線復(fù)雜，維護(hù)困難，會(huì)造成 大量電纜或光纜的浪費(fèi)，且信息不能共享。采用繼電保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化，即網(wǎng)采網(wǎng)跳，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)信息的共享，并且大大簡(jiǎn)化光纖接線，提高調(diào)試效率，節(jié)約建設(shè)成本。但對(duì)于制約繼電保 護(hù)網(wǎng)采網(wǎng)跳技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵核心問(wèn)題，即可靠的采樣數(shù)據(jù)同步技術(shù)及滿足繼電保護(hù)需求的 站內(nèi)以太網(wǎng)通信可靠性保障技術(shù)的研究仍不深入;在網(wǎng)采網(wǎng)跳應(yīng)用方式下，采樣數(shù)據(jù)同步 需要依賴外部同步源實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于保護(hù)采樣跳閘數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽勘Ｕ?，目前主要仍?依靠預(yù)留更大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載裕度，尚無(wú)更好的技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明提供一種具有光層組播與隔離功能，用于智能變電站過(guò)程層的， 可以實(shí)現(xiàn)高性能網(wǎng)采網(wǎng)跳的的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0004] 技術(shù)方案：本發(fā)明的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由多組過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和 多組間隔層組播設(shè)備通過(guò)中間光節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)按組對(duì)應(yīng)互聯(lián)，同時(shí)所有過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均與間 隔層半全播設(shè)備連接，所述中間光節(jié)點(diǎn)包括光接入節(jié)點(diǎn)和光分配節(jié)點(diǎn)，所述光接入節(jié)點(diǎn)為 過(guò)程層側(cè)的光節(jié)點(diǎn)，所述光分配節(jié)點(diǎn)為間隔層側(cè)的光節(jié)點(diǎn)，每個(gè)按組對(duì)應(yīng)互聯(lián)組成的分組 均包含至少2個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和至少2個(gè)間隔層組播設(shè)備，具體地：
[0005] 所述光接入節(jié)點(diǎn)為mXn接口的光接入節(jié)點(diǎn)，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的上行信息通過(guò)光發(fā) 送機(jī)接入到光接入節(jié)點(diǎn)的不同的上行輸入端口，光接入節(jié)點(diǎn)將各輸入端口的光信號(hào)以波長(zhǎng) 互組播的形式輸出到上行輸出端口，其中第j個(gè)上行輸入端口的光信號(hào)組播到U個(gè)上行輸 出端口中，m為該光接入節(jié)點(diǎn)的上行輸出端口數(shù)目，η為該光接入節(jié)點(diǎn)的上行輸入端口數(shù)目， 為組內(nèi)第j個(gè)上行輸入端口所連的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上行信號(hào)的組播數(shù)目，ΑλΑ為波分復(fù)用 器的信道間隔，111、11和幻均為正整數(shù)，且11和幻均不小于2;
[0006] 光接入節(jié)點(diǎn)的上行輸出端口通過(guò)光纖與光分配節(jié)點(diǎn)的上行輸入端口相連；
[0007] 光分配節(jié)點(diǎn)利用波分復(fù)用器將其上行輸入光端口的上行光信號(hào)進(jìn)行解復(fù)用后連 接到各間隔層設(shè)備的上行光端口。
[0008] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，mXn接口的光接入節(jié)點(diǎn)采用1個(gè)自由譜域FSR 2 max(gj) X Δ Xa的m X η波分復(fù)用器。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，mXn接口的光接入節(jié)點(diǎn)采用3個(gè)或以上自由譜域FSR^max (?) X A λΑ的單復(fù)用端口波分復(fù)用器將分波端交叉互連組成。
[0010] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，第j個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用譜寬△ λρ」?jié)M足△ λρρ gj △ λΑ的光 源來(lái)發(fā)送上行信息。
[0011] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，第j個(gè)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的上行信息發(fā)送光源由寬譜光源與譜 寬滿足A λρ」2 gj Δ λΑ的光濾波器連接而成。
[0012] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用多個(gè)窄譜光源承載上行信號(hào)。
[0013] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，光分配節(jié)點(diǎn)由波分復(fù)用器與光交叉連接器串聯(lián)組成。
[0014] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，間隔層到過(guò)程層的下行通信采用如下的方式實(shí)現(xiàn)：
[0015] 間隔層設(shè)備與對(duì)應(yīng)過(guò)程層設(shè)備的下行通信采用與上行通信相同的波長(zhǎng)進(jìn)行同纖 雙向通信，或者采用與上行波長(zhǎng)頻率間隔為光接入節(jié)點(diǎn)自由譜域FSR整數(shù)倍的波長(zhǎng)進(jìn)行同 纖雙向通信。
[0016] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，間隔層到過(guò)程層的下行通信采用如下的方式實(shí)現(xiàn)：
[0017] 間隔層設(shè)備與對(duì)應(yīng)過(guò)程層設(shè)備的下行通信采用與上行通信不同的波長(zhǎng)、與上行信 號(hào)不同的光纖進(jìn)行雙向通信。
[0018] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中，光接入節(jié)點(diǎn)還通過(guò)上行輸出端口與半全播設(shè)備的上行輸入 端口相連。
[0019] 本發(fā)明中，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用譜寬滿足△ λρρ Δ λΑ的寬譜光源，亦可使用寬 譜光源加譜寬滿足A 2 △ λΑ的光濾波器，或者采用對(duì)應(yīng)于光接入節(jié)點(diǎn)和光分配節(jié)點(diǎn)的 一些信道的多個(gè)光源承載上行信號(hào)。
[0020] 本發(fā)明中，光分配節(jié)點(diǎn)還可由波分復(fù)用器與光交叉連接器串聯(lián)組成。
[0021] 該網(wǎng)絡(luò)中從間隔層到過(guò)程層的下行通信可以采用如下的方式實(shí)現(xiàn)：
[0022] 間隔層設(shè)備與對(duì)應(yīng)過(guò)程層設(shè)備的下行通信采用與上行通信波長(zhǎng)相同的波長(zhǎng)，或者 與上行波長(zhǎng)頻率間隔為光接入節(jié)點(diǎn)FSR的整數(shù)倍的波長(zhǎng)，進(jìn)行同纖雙向通信，還可采用與上 行通信波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)、與上行信號(hào)不同的光纖進(jìn)行雙向通信。
[0023]該波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用如下的冗余方式實(shí)現(xiàn)保護(hù):光接入節(jié)點(diǎn)提 供冗余的輸出端口和信道，網(wǎng)絡(luò)中提供冗余的光分配節(jié)點(diǎn)或光分配節(jié)點(diǎn)中提供冗余的波分 復(fù)用器，利用光纖連接光接入節(jié)點(diǎn)的冗余輸出端口與冗余的光分配節(jié)點(diǎn)或光分配節(jié)點(diǎn)中冗 余的波分復(fù)用器，實(shí)現(xiàn)為間隔層和過(guò)程層設(shè)備間的通信提供冗余的通信光路，及對(duì)過(guò)程層 光網(wǎng)絡(luò)中光纖故障和分配節(jié)點(diǎn)故障的冗余保護(hù)。
[0024]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0025]相比現(xiàn)有的"直采直跳"的電力應(yīng)用過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)中采用端到端的全光纖互連的方 案，該網(wǎng)絡(luò)方案通過(guò)少量中間光節(jié)點(diǎn)將過(guò)程層設(shè)備和間隔層設(shè)備按組連接，每個(gè)過(guò)程層設(shè) 備只需一跟光纖與外界相連，每組光接入節(jié)點(diǎn)和光分配節(jié)點(diǎn)之間只需少量幾根光纖相連， 不僅大大減少了需要的光纖數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更為有序簡(jiǎn)潔，因此建設(shè)實(shí)施簡(jiǎn)單且易于維 護(hù)；同時(shí)通過(guò)中間光節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)互組播，實(shí)現(xiàn)了光層組播功能，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息在光層的共 享，支持"網(wǎng)采網(wǎng)跳"；在光分配節(jié)點(diǎn)中采用光交叉連接器的情況下還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重 構(gòu)。
[0026]該網(wǎng)絡(luò)基于光層技術(shù)即利用波長(zhǎng)互組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程層設(shè)備信息向間隔層保護(hù)、 測(cè)控、錄播等設(shè)備的定向組播，只要不同業(yè)務(wù)使用不同的波長(zhǎng)即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)間的物理隔離， 而且不同分組的節(jié)點(diǎn)間因?yàn)椴捎貌煌姆纸M或同一分組的不同光路因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間 信息的物理安全隔離，相比現(xiàn)有的基于VLAN或VPN軟件等的組播和隔離技術(shù)更為安全高效。
[0027] 相比現(xiàn)有的基于以太網(wǎng)技術(shù)的過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案，該網(wǎng)絡(luò)可以提供更好的網(wǎng)絡(luò) QoS性能，其過(guò)程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間由于不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩存，因此通信延遲及抖 動(dòng)可保持在Ims以內(nèi)，遠(yuǎn)低于基于以太網(wǎng)技術(shù)的最大幾十ms的網(wǎng)絡(luò)延遲。
[0028] 相比采用傳統(tǒng)WDM技術(shù)構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)方案具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，由于其在 光層而非電層實(shí)現(xiàn)組播，無(wú)需顯著提高光源的數(shù)據(jù)傳輸速率，且其過(guò)程層所需光源的譜寬 較寬，因此可以采用具有相對(duì)較寬譜寬、較低速率的光源，甚至可以采用LED，相比常規(guī)WDM 網(wǎng)絡(luò)使用的窄帶寬、高速率光源甚至波長(zhǎng)可調(diào)激光器的方案可顯著降低過(guò)程層設(shè)備中的光 源成本。
[0029] 相比常規(guī)光通信接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即常規(guī)的下行流量遠(yuǎn)大于上行流量的網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明 提出的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)電力應(yīng)用網(wǎng)的變電站過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)具有更好的適用性，其充分考慮了 過(guò)程層上行流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下行流量的業(yè)務(wù)流量特性。
[0030] 該網(wǎng)絡(luò)由于采用過(guò)程層和間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按組互聯(lián)的方式，由于不同分組的光路 在空間上互不重疊，因此不同分組可以使用相同的波長(zhǎng)范圍和互組播方式，功率預(yù)算和帶 寬分配亦可相互獨(dú)立，因此具有很好的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性，只需增加分組數(shù)目即可以支持大節(jié)點(diǎn) 數(shù)目網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是本發(fā)明所提出的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖2是本發(fā)明所提出的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明所提出的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)光分配節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4是本發(fā)明所提出的波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)光譜示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0036] "間隔層組播設(shè)備"指同時(shí)需要與過(guò)程層多個(gè)給定設(shè)備之間通信的設(shè)備，如保護(hù)設(shè) 備、測(cè)控設(shè)備、保護(hù)測(cè)控設(shè)備和智能終端等。
[0037] "間隔層半全播設(shè)備"指需要接收過(guò)程層全部或幾乎全部設(shè)備的上行數(shù)據(jù)的設(shè)備， 如母差保護(hù)設(shè)備和故障錄播設(shè)備等。
[0038]如圖1所示為該波長(zhǎng)互組播型過(guò)程層光網(wǎng)絡(luò)的一種具體結(jié)構(gòu)方案示例，網(wǎng)絡(luò)由兩 種中間光節(jié)點(diǎn)將過(guò)程層和間隔層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按組互聯(lián)，過(guò)程層設(shè)備側(cè)的光節(jié)點(diǎn)稱光接入節(jié) 點(diǎn)，間隔層側(cè)光節(jié)點(diǎn)稱光分配節(jié)點(diǎn)。過(guò)程層設(shè)備(如圖中所示的合并單元MU和智能電子設(shè)備 IED)的上行信息通過(guò)光發(fā)送機(jī)發(fā)送并接入到光接入節(jié)點(diǎn)的上行輸入端口，圖中光接入節(jié)點(diǎn) 框下方的1，2···η等數(shù)字表示該光接入節(jié)點(diǎn)的上行輸入端口編號(hào)，η代表該光接入節(jié)點(diǎn)的上 行輸入端口數(shù)目；光接入節(jié)點(diǎn)將各輸入端口的光信號(hào)以波長(zhǎng)互組播的形式輸出到上行輸出 端口；光分配節(jié)點(diǎn)將其上行輸入光端口的上行光信號(hào)解復(fù)用后從上行輸出光端口（1，2，···， k等數(shù)字所示)輸出，并連接到各間隔層設(shè)備的上行光端口。這里按組互連指按照網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 要求給定的過(guò)程層設(shè)備和間隔層設(shè)備之間可以相互通信，一組最少包括一個(gè)間隔的設(shè)備； 過(guò)程層設(shè)備典型的上行信息包括采樣值（SV)信息和通用面向?qū)ο笞冸娬臼录?GOOSE)信 息，僅向同組間隔層設(shè)備組播，每個(gè)間隔層設(shè)備也只對(duì)同組內(nèi)的過(guò)程層設(shè)備實(shí)施監(jiān)控。圖1 所示即為每個(gè)間隔為1組，每個(gè)組內(nèi)過(guò)程層設(shè)備上行信息可以向同組間隔層設(shè)備組播的情 況。
[0039] 圖1中同時(shí)給出了波長(zhǎng)資源使用示例，各實(shí)線旁邊的表示該實(shí)線所代表的鏈路 上傳輸?shù)牡趉個(gè)間隔中第j個(gè)過(guò)程層設(shè)備發(fā)出的上行信號(hào)中的\波長(zhǎng)分量。由于不同分組間 在空間上相互隔離，因此不同分組可以使用相同的波長(zhǎng)范圍和組播策略，亦可使用不同的 波長(zhǎng)范圍和組播策略。此外，圖中過(guò)程層設(shè)備上