一种波长互组播型过程层光网络结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统通信技术领域，涉及电力应用光通信网络，尤其涉及一种智 能变电站过程层光网络系统结构。
【背景技术】
[0002] 智能电网的建设是我国电力自动化发展的重要任务。目前，变电站中的继电保护 多采用直采直跳方式，以保证连接和通信QoS性能的可靠，但其接线复杂，维护困难，会造成 大量电缆或光缆的浪费，且信息不能共享。采用继电保护的网络化，即网采网跳，可实现网 络信息的共享，并且大大简化光纤接线，提高调试效率，节约建设成本。但对于制约继电保 护网采网跳技术应用的关键核心问题，即可靠的采样数据同步技术及满足继电保护需求的 站内以太网通信可靠性保障技术的研究仍不深入;在网采网跳应用方式下，采样数据同步 需要依赖外部同步源实现，而对于保护采样跳闸数据网络传输的可靠保障，目前主要仍是 依靠预留更大的网络负载裕度，尚无更好的技术手段。
【发明内容】
[0003] 技术问题:本发明提供一种具有光层组播与隔离功能，用于智能变电站过程层的， 可以实现高性能网采网跳的的波长互组播型过程层光网络结构。
[0004] 技术方案：本发明的波长互组播型过程层光网络结构，由多组过程层网络设备和 多组间隔层组播设备通过中间光节点实现按组对应互联，同时所有过程层网络设备均与间 隔层半全播设备连接，所述中间光节点包括光接入节点和光分配节点，所述光接入节点为 过程层侧的光节点，所述光分配节点为间隔层侧的光节点，每个按组对应互联组成的分组 均包含至少2个过程层网络设备和至少2个间隔层组播设备，具体地：
[0005] 所述光接入节点为mXn接口的光接入节点，过程层网络设备的上行信息通过光发 送机接入到光接入节点的不同的上行输入端口，光接入节点将各输入端口的光信号以波长 互组播的形式输出到上行输出端口，其中第j个上行输入端口的光信号组播到U个上行输 出端口中，m为该光接入节点的上行输出端口数目，η为该光接入节点的上行输入端口数目， 为组内第j个上行输入端口所连的过程层网络设备上行信号的组播数目，ΑλΑ为波分复用 器的信道间隔，111、11和幻均为正整数，且11和幻均不小于2;
[0006] 光接入节点的上行输出端口通过光纤与光分配节点的上行输入端口相连；
[0007] 光分配节点利用波分复用器将其上行输入光端口的上行光信号进行解复用后连 接到各间隔层设备的上行光端口。
[0008] 进一步的，本发明中，mXn接口的光接入节点采用1个自由谱域FSR 2 max(gj) X Δ Xa的m X η波分复用器。
[0009] 进一步的，本发明中，mXn接口的光接入节点采用3个或以上自由谱域FSR^max (?) X A λΑ的单复用端口波分复用器将分波端交叉互连组成。
[0010] 进一步的，本发明中，第j个过程层网络设备采用谱宽△ λρ」满足△ λρρ gj △ λΑ的光 源来发送上行信息。
[0011] 进一步的，本发明中，第j个过程层网络设备的上行信息发送光源由宽谱光源与谱 宽满足A λρ」2 gj Δ λΑ的光滤波器连接而成。
[0012] 进一步的，本发明中，过程层网络设备采用多个窄谱光源承载上行信号。
[0013] 进一步的，本发明中，光分配节点由波分复用器与光交叉连接器串联组成。
[0014] 进一步的，本发明中，间隔层到过程层的下行通信采用如下的方式实现：
[0015] 间隔层设备与对应过程层设备的下行通信采用与上行通信相同的波长进行同纤 双向通信，或者采用与上行波长频率间隔为光接入节点自由谱域FSR整数倍的波长进行同 纤双向通信。
[0016] 进一步的，本发明中，间隔层到过程层的下行通信采用如下的方式实现：
[0017] 间隔层设备与对应过程层设备的下行通信采用与上行通信不同的波长、与上行信 号不同的光纤进行双向通信。
[0018] 进一步的，本发明中，光接入节点还通过上行输出端口与半全播设备的上行输入 端口相连。
[0019] 本发明中，过程层网络设备采用谱宽满足△ λρρ Δ λΑ的宽谱光源，亦可使用宽 谱光源加谱宽满足A 2 △ λΑ的光滤波器，或者采用对应于光接入节点和光分配节点的 一些信道的多个光源承载上行信号。
[0020] 本发明中，光分配节点还可由波分复用器与光交叉连接器串联组成。
[0021] 该网络中从间隔层到过程层的下行通信可以采用如下的方式实现：
[0022] 间隔层设备与对应过程层设备的下行通信采用与上行通信波长相同的波长，或者 与上行波长频率间隔为光接入节点FSR的整数倍的波长，进行同纤双向通信，还可采用与上 行通信波长不同的波长、与上行信号不同的光纤进行双向通信。
[0023]该波长互组播型过程层光网络结构采用如下的冗余方式实现保护:光接入节点提 供冗余的输出端口和信道，网络中提供冗余的光分配节点或光分配节点中提供冗余的波分 复用器，利用光纤连接光接入节点的冗余输出端口与冗余的光分配节点或光分配节点中冗 余的波分复用器，实现为间隔层和过程层设备间的通信提供冗余的通信光路，及对过程层 光网络中光纤故障和分配节点故障的冗余保护。
[0024]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0025]相比现有的"直采直跳"的电力应用过程层网络中采用端到端的全光纤互连的方 案，该网络方案通过少量中间光节点将过程层设备和间隔层设备按组连接，每个过程层设 备只需一跟光纤与外界相连，每组光接入节点和光分配节点之间只需少量几根光纤相连， 不仅大大减少了需要的光纤数目，网络结构也更为有序简洁，因此建设实施简单且易于维 护；同时通过中间光节点的波长互组播，实现了光层组播功能，实现了网络信息在光层的共 享，支持"网采网跳"；在光分配节点中采用光交叉连接器的情况下还可以实现网络自动重 构。
[0026]该网络基于光层技术即利用波长互组播技术实现过程层设备信息向间隔层保护、 测控、录播等设备的定向组播，只要不同业务使用不同的波长即可实现业务间的物理隔离， 而且不同分组的节点间因为采用不同的分组或同一分组的不同光路因此可以实现节点间 信息的物理安全隔离，相比现有的基于VLAN或VPN软件等的组播和隔离技术更为安全高效。
[0027] 相比现有的基于以太网技术的过程层网络组网方案，该网络可以提供更好的网络 QoS性能，其过程层设备和间隔层设备之间由于不需要对信号进行缓存，因此通信延迟及抖 动可保持在Ims以内，远低于基于以太网技术的最大几十ms的网络延迟。
[0028] 相比采用传统WDM技术构成的光网络，该网络方案具有明显的成本优势，由于其在 光层而非电层实现组播，无需显著提高光源的数据传输速率，且其过程层所需光源的谱宽 较宽，因此可以采用具有相对较宽谱宽、较低速率的光源，甚至可以采用LED，相比常规WDM 网络使用的窄带宽、高速率光源甚至波长可调激光器的方案可显著降低过程层设备中的光 源成本。
[0029] 相比常规光通信接入网结构，即常规的下行流量远大于上行流量的网络，本发明 提出的光网络结构对电力应用网的变电站过程层光网络具有更好的适用性，其充分考虑了 过程层上行流量远远大于下行流量的业务流量特性。
[0030] 该网络由于采用过程层和间隔层网络设备按组互联的方式，由于不同分组的光路 在空间上互不重叠，因此不同分组可以使用相同的波长范围和互组播方式，功率预算和带 宽分配亦可相互独立，因此具有很好的网络扩展性，只需增加分组数目即可以支持大节点 数目网络的应用。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明所提出的波长互组播型过程层光网络结构示意图。
[0032] 图2是本发明所提出的波长互组播型过程层光网络接入节点结构示意图。
[0033]图3是本发明所提出的波长互组播型过程层光网络光分配节点结构示意图。
[0034]图4是本发明所提出的波长互组播型过程层光网络节点光谱示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
[0036] "间隔层组播设备"指同时需要与过程层多个给定设备之间通信的设备，如保护设 备、测控设备、保护测控设备和智能终端等。
[0037] "间隔层半全播设备"指需要接收过程层全部或几乎全部设备的上行数据的设备， 如母差保护设备和故障录播设备等。
[0038]如图1所示为该波长互组播型过程层光网络的一种具体结构方案示例，网络由两 种中间光节点将过程层和间隔层网络设备按组互联，过程层设备侧的光节点称光接入节 点，间隔层侧光节点称光分配节点。过程层设备(如图中所示的合并单元MU和智能电子设备 IED)的上行信息通过光发送机发送并接入到光接入节点的上行输入端口，图中光接入节点 框下方的1，2···η等数字表示该光接入节点的上行输入端口编号，η代表该光接入节点的上 行输入端口数目；光接入节点将各输入端口的光信号以波长互组播的形式输出到上行输出 端口；光分配节点将其上行输入光端口的上行光信号解复用后从上行输出光端口（1，2，···， k等数字所示)输出，并连接到各间隔层设备的上行光端口。这里按组互连指按照网络设计 要求给定的过程层设备和间隔层设备之间可以相互通信，一组最少包括一个间隔的设备； 过程层设备典型的上行信息包括采样值（SV)信息和通用面向对象变电站事件(GOOSE)信 息，仅向同组间隔层设备组播，每个间隔层设备也只对同组内的过程层设备实施监控。图1 所示即为每个间隔为1组，每个组内过程层设备上行信息可以向同组间隔层设备组播的情 况。
[0039] 图1中同时给出了波长资源使用示例，各实线旁边的表示该实线所代表的链路 上传输的第k个间隔中第j个过程层设备发出的上行信号中的\波长分量。由于不同分组间 在空间上相互隔离，因此不同分组可以使用相同的波长范围和组播策略，亦可使用不同的 波长范围和组播策略。此外，图中过程层设备上