Con el desarrollo de la energía eléctrica, la proporción de energía que proviene de nuevas fuentes de energía aumenta de manera constante. La estructura y las características operativas de las redes eléctricas cambian de la red única tradicional para la generación, transmisión, transformación y distribución de energía a la red en malla donde coexisten múltiples redes eléctricas. Mientras tanto, los roles del lado de la generación de energía, el lado del suministro de energía y el lado de la carga cambian dinámicamente: desde el modo de equilibrio en tiempo real en el que la fuente sigue a la carga hasta el modo de integración fuente-red-carga-almacenamiento. Estos cambios requieren una gran cantidad de datos en tiempo real para una predicción precisa, así como un sistema de programación sólido.
La tendencia de desarrollo de las redes eléctricas también impone requisitos a las redes de comunicación eléctrica, como un gran ancho de banda, una alta fiabilidad, una evolución sencilla, una operación y un mantenimiento sencillos y una comunicación a larga distancia. En términos de ancho de banda, la introducción de una gran cantidad de terminales de detección conduce invariablemente a un crecimiento del ancho de banda. En términos de fiabilidad, la nueva red de comunicación eléctrica debe seguir los principios de «aislamiento horizontal, autenticación vertical, partición segura y red para uso dedicado» para garantizar la seguridad del sistema de servicio y llevar sistemas básicos de producción de energía, como la protección de relés. Además de esto, la latencia debe estar dentro del alcance del diseño del sistema. En términos de evolución, la nueva red de comunicación eléctrica debe ser compatible con el sistema tecnológico de la red de comunicación eléctrica existente, a fin de garantizar una evolución fluida. En cuanto a la operación y el mantenimiento, la nueva red de comunicación eléctrica debe adoptar los mismos hábitos de operación y mantenimiento que las redes existentes, a fin de reducir los costos de capacitación. En lo que respecta a la distancia de transmisión, la nueva red de comunicación eléctrica debe soportar la transmisión de distancias ultralargas, porque las redes eléctricas siempre tienen tramos únicos ultralargos. Por lo tanto, el desarrollo de redes eléctricas requiere una red de comunicación eléctrica sólida como base para la transmisión de información, apoyando en última instancia la transformación digital de la industria eléctrica.
Las redes de comunicación de energía tradicionales se clasifican en redes de comunicación de transmisión y transformación de energía y redes de comunicación de distribución de energía, según los servicios que transportan y los sitios donde se implementan. Las redes de comunicación de transmisión y transformación de energía se clasifican en red SDH A y red OTN B. La red SDH A transporta principalmente servicios de control de producción. La desventaja de una red de este tipo es que, debido a la limitación de la cadena industrial SDH, su ancho de banda ascendente máximo es de 10 Gbit/s, lo que no responde al crecimiento continuo del ancho de banda. La red OTN B, por otro lado, transporta principalmente servicios de información de gestión y proporciona un alto ancho de banda. Sin embargo, debido a su alta capa de red, la red OTN B generalmente se implementa en la red troncal nacional, la red troncal provincial y algunas redes troncal municipales, y no cubre de manera efectiva subestaciones, estaciones de suministro de energía y centros de servicio. La red de comunicación de distribución de energía utiliza la arquitectura de conmutación EPON y Ethernet, y solo admite servicios de automatización de distribución de energía. En una red de este tipo, el valor de las fibras ópticas no se puede obtener por completo y la eficiencia de soporte de la red es baja.
La comunicación óptica F5G, como tecnología de comunicación fundamental, se ha convertido en la base que sustenta la transformación digital de varias industrias. Basada en la tecnología OSU, la red de comunicación óptica F5G incorpora tecnología de canalización rígida TDM y ofrece capacidades de acceso a servicios que van desde 2 Mbit/s hasta más de 100 Gbit/s. Además, cuenta con una transmisión de un solo tramo ultralargo de 450 km, lo que la convierte en la infraestructura de comunicación ideal para los servicios de producción de energía eléctrica y para respaldar la transformación digital de la industria energética.
Para abordar los desafíos del nuevo sistema eléctrico, OSU está diseñado con las siguientes características distintivas:
• Alto ancho de banda: SDH admite servicios de pequeña granularidad, con un ancho de banda máximo de 10 Gbit/s, mientras que OTN proporciona capacidades de transmisión de 10+ Gbit/s o incluso 96 Tbit/s. Sin embargo, la granularidad mínima para OTN es de 1,25 Gbit/s, lo que lo hace inadecuado para transportar servicios de energía eléctrica de pequeña granularidad. La tecnología OSU hereda las características de hard pipe de SDH y OTN, lo que le permite admitir servicios de pequeña granularidad de SDH al mismo tiempo que proporciona el alto ancho de banda de OTN. Supera el límite de ancho de banda de 10 G de SDH y permite velocidades de acceso a servicios flexibles que van desde 2 Mbit/s hasta 100 Gbit/s o más. Esto lo hace bien equipado para manejar los desafíos que plantea el rápido crecimiento de la detección de nuevos dispositivos de energía e información de video.
• Fácil evolución: los nuevos dispositivos admiten servicios PDH/SDH/OTN, y la nueva red de comunicación de potencia admite la actualización del ancho de banda a 100G+, así como una evolución del servicio 100% fluida.
• Fácil operación y mantenimiento: la tecnología OSU admite un ajuste sin interrupciones de 2 Mbit/s a 100 Gbit/s, lo que mejora la eficiencia de implementación del servicio en un 60 %. OSU mantiene los hábitos de operación y mantenimiento originales de PDH/SDH.
En la actualidad, las organizaciones de normalización y las organizaciones industriales, incluidos operadores, clientes de la industria como clientes de energía eléctrica, proveedores de componentes y chips y proveedores de dispositivos, reconocen ampliamente la norma OSU. En lo que respecta a la normalización, las principales organizaciones de normalización han reconocido las normas OSU como las normas de próxima generación, y muchos proveedores las han seguido. Además, las normas OSU han logrado avances importantes, y el IEEE ha publicado su propio conjunto de normas OSU.
La red de comunicación de energía eléctrica basada en OSU enriquece los escenarios de aplicación de energía eléctrica en términos de redes de extremo a extremo y O&M, e implementa cojinetes de servicio completo.
• DCI: los cables ópticos ADSS/enterrados se utilizan generalmente en las ciudades principales, que no se ven afectadas por el SOP. El ancho de banda alto OTN 200G/400G basado en OSU se puede utilizar para proporcionar canales de transmisión eficientes entre centros de datos. Además, el DCI en áreas urbanas suele estar interconectado con sucursales en distancias cortas, pero hay muchas direcciones de conexión. Los dispositivos OXC se pueden implementar para la conmutación de longitud de onda óptica para implementar una implementación rápida del servicio y una preparación flexible de la longitud de onda.
• Backbone OTN: conecta las oficinas centrales, las sucursales y los segundos nodos de agregación. Los cables ópticos suelen ser cables de tierra ópticos (OPGW), que se ven muy afectados por el entorno natural. Especialmente en tormentas eléctricas, los campos electromagnéticos inducidos por OPGW provocarán una rotación de polarización óptica, lo que afectará el rendimiento de la transmisión. La tecnología SOP de backbone OTN 100G 8 Mrad/s basada en OSU es madura y se ha implementado comercialmente. Cumple con el entorno de implementación de OPGW y los requisitos de conexión de gran capacidad de las empresas de energía eléctrica, sucursales y segundos nodos de agregación. Para el sistema de transmisión 10G implementado en la etapa inicial, las longitudes de onda en el sistema se consumen rápidamente debido al aumento continuo del ancho de banda. Para resolver el problema de que las longitudes de onda en el sistema no se pueden aumentar en el futuro, se proporciona la solución de transmisión híbrida 100G + 10G para respaldar la expansión fluida del sistema.
• OTN de subestación: resuelve principalmente el problema de interconexión WAN entre subestaciones. Los servicios principales incluyen servicios de producción y de oficina. El modo de conexión directa de luz gris OTN 100G basado en OSU se puede utilizar para implementar redes ópticas simplificadas y sin capas. Además, se admiten intervalos de tiempo similares a SDH para proporcionar conexiones de tuberías rígidas de extremo a extremo y altamente confiables.
• CPE OTN: para sitios de cola como centros de servicio, estaciones de suministro de energía y plantas de energía fotovoltaica, los CPE OSU (alimentación de CA, pequeños y plug-and-play) se pueden utilizar para redes OTN.
Además, para la red de comunicación de distribución de energía, GPON puede reemplazar a EPON y OSU puede reemplazar a ETH para implementar el aislamiento físico y la compatibilidad con múltiples servicios en una red. De esta manera, la red de comunicación de distribución de energía puede colaborar con la red de comunicación de transmisión y transformación de energía para la gestión y el mantenimiento de extremo a extremo de los servicios de automatización de distribución de energía.
En la evolución hacia la red eléctrica de destino, la red A hereda el modo de construcción de red SDH (modo VC+OSU), garantiza que los servicios de producción clave se transmitan a través de tuberías rígidas y supera el límite de ancho de banda de 10 G de SDH. En el futuro, podrá soportar mejor la detección de dispositivos y la ráfaga de datos de video de la estación de control centralizada de próxima generación. Para la red B, la red OTN basada en OSU de gran capacidad puede cubrir más subestaciones o incluso centros de servicio, lo que proporciona un gran ancho de banda para toda la red. Alternativamente, en función de las características de OSU, la red SDH A puede evolucionar gradualmente a OSU, y la red OTN basada en OSU B puede extenderse a subestaciones/centros de servicio de 35 kV, logrando un respaldo mutuo entre las redes A y B.
En una palabra, la red OTN basada en OSU utiliza la tecnología TDM y la segmentación de intervalos de tiempo para aislar físicamente los servicios a una velocidad que va desde los 2 Mbit/s hasta los 100 Gbit/s. Además, proporciona conexiones de extremo a extremo para garantizar la seguridad del servicio y un ancho de banda de más de 100 Gbit/s, admite la evolución continua hacia la red eléctrica de destino y tiene los mismos hábitos de operación y mantenimiento que la red SDH, lo que ayuda a la industria eléctrica a construir una base de comunicación totalmente óptica segura, estable, confiable y fácil de evolucionar y a habilitar nuevos sistemas eléctricos.
