芻議電力通信傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)

鹽城供電公司 奚 榮

隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展和通信技術(shù)更新?lián)Q代，電力工業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，專用電力通信網(wǎng)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大。在電網(wǎng)公司調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛規(guī)模越來(lái)越大、電力通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)越來(lái)越豐富的情況下，電力通信傳輸網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行肩負(fù)著不可或缺的責(zé)任，需要承擔(dān)起應(yīng)有的社會(huì)責(zé)任和義務(wù)。同時(shí)，隨著集約化管理的推廣、大量基建工程的建設(shè)、各類新型業(yè)務(wù)的興起、電力通信傳輸網(wǎng)覆蓋的完善，傳統(tǒng)的SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)面臨許多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。而基于MSTP的電力通信傳輸網(wǎng)通過(guò)各技術(shù)的融合來(lái)達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)、話音、圖像等多業(yè)務(wù)支持的目的，能有效解決電力通信傳輸網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。

1.MSTP關(guān)鍵技術(shù)的剖析

目前的MSTP技術(shù)均已具備SDH的所有能力，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)是對(duì)傳統(tǒng)的SDH設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，在SDH幀格式中提供不同顆粒的多種業(yè)務(wù)、多種協(xié)議的接入、匯聚和傳輸能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的匯聚，是目前電力通信傳輸網(wǎng)最主要的實(shí)現(xiàn)方式之一。MSTP不但能夠完成傳統(tǒng)電力通信傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳送，而且能夠接入ATM、以太網(wǎng)等分組業(yè)務(wù)。

1.1 虛級(jí)聯(lián)技術(shù)

虛級(jí)聯(lián)傳輸如圖1所示。

虛級(jí)聯(lián)將一個(gè)完整的的客戶帶寬分割開(kāi)，將連續(xù)的帶寬拆分為多個(gè)獨(dú)立的VCs，各獨(dú)立的VC分別傳送，在接收側(cè)重新組合。虛級(jí)聯(lián)技術(shù)可將分布于不同STM-N的VC-n(同一路由和不同路由均可)按照級(jí)聯(lián)的方法，形成一個(gè)虛擬的大結(jié)構(gòu)(VC-n-Xv)進(jìn)行傳輸，其中每個(gè)VC-n均具有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的POH，具有完整的VC-n結(jié)構(gòu)[1]。數(shù)個(gè)C-n虛級(jí)聯(lián)就相當(dāng)于多個(gè)VC-n的間插。

1.2 MSTP的封裝技術(shù)

GFP(General Framing Procedure)是目前流行的一種比較標(biāo)準(zhǔn)的封裝協(xié)議，它提供了一種把信號(hào)適配到傳送網(wǎng)的通用方法。業(yè)務(wù)信號(hào)可以是協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU如以太網(wǎng)MAC幀，也可以是數(shù)據(jù)編碼如GE用戶信號(hào)。

GFP既可以應(yīng)用于傳送電力通信傳輸網(wǎng)元如SDH，也可以應(yīng)用于電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)元如交換機(jī)。當(dāng)用于傳送電力通信傳輸網(wǎng)元時(shí)，網(wǎng)元可以支持多種數(shù)據(jù)接口，若數(shù)據(jù)為PDU信號(hào)，則采用幀映射GFP-P方式，若數(shù)據(jù)為8B/10B編碼信號(hào)，則采用透明映射GFP-T方式；當(dāng)用于電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)元時(shí)，采用幀映射GFP-F方式[2]。相對(duì)于PPP和LAPS，GFP協(xié)議更復(fù)雜一些，但其標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，用途更廣。GFP幀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，見(jiàn)圖2。

1.3 鏈路容量調(diào)整技術(shù)

LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme鏈路容量調(diào)整方案)是在虛級(jí)聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種雙方握手的傳送層信令協(xié)議(KPLCAS)，最初稱為VBA(Variable Bandwidth Allocation，可變帶寬分配)[3]。如何在不中斷數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流的情況下動(dòng)態(tài)地調(diào)整虛級(jí)聯(lián)的個(gè)數(shù)，鏈路容量調(diào)整機(jī)制LCAS起到了關(guān)鍵作用。鏈路容量調(diào)整的需求主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

一方面，鏈路狀態(tài)發(fā)生變化：當(dāng)LCAS檢測(cè)到電力通信傳輸網(wǎng)上出現(xiàn)某成員失效時(shí)，自動(dòng)減小虛容器組的容量；如果檢測(cè)到失效的成員修復(fù)后，則自動(dòng)地增加虛容器組的容量這種容量調(diào)整對(duì)于每個(gè)成員來(lái)說(shuō)，都是可行的。

另一方面，帶寬配置發(fā)生變化：LCAS的源端和目的端之間的控制機(jī)制，可根據(jù)實(shí)際開(kāi)展的電力通信業(yè)務(wù)帶寬需求調(diào)整容量，其體地根據(jù)業(yè)務(wù)流量和帶寬來(lái)調(diào)整所用的容量。調(diào)整不會(huì)影響用戶的正常業(yè)務(wù)。

2.電力通信傳輸網(wǎng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 基于MSTP的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在電力通信傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載能力與可靠性是兩大重要因素，根據(jù)電力通信SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)需求的特點(diǎn)及業(yè)務(wù)流向，從網(wǎng)絡(luò)的易于管理、運(yùn)行的角度出發(fā)，做好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分層的優(yōu)化分析是必要的。

本地傳輸網(wǎng)一般分為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即骨干層、匯聚層和接入層，骨干層一般指的是地區(qū)骨干網(wǎng)，匯聚層一般指縣市級(jí)的骨干網(wǎng)，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的劃分有利于清晰網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免骨干層節(jié)點(diǎn)過(guò)多，增加匯聚節(jié)點(diǎn)，便于接入層雙節(jié)點(diǎn)接入，有利于分層管理。

目前全國(guó)電力緊張，特別是沿海地區(qū)一些地區(qū)甚至遭受一周停三來(lái)四，停四來(lái)三的惡性停電，沿海地區(qū)每年還會(huì)遭受臺(tái)風(fēng)的襲擊，因此如何防止節(jié)點(diǎn)失效給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的安全隱患就切實(shí)地提上了議程。

分層環(huán)形的電力通信傳輸網(wǎng)的資源利用率是與節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)的流向，節(jié)點(diǎn)分類，分組劃分的合理性密切相關(guān)的。本文研究的基于MSTP的電力通信傳輸網(wǎng)采用的是完全集中型的分層環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

從圖3中，可以考察一個(gè)從A點(diǎn)到C的2M業(yè)務(wù)流。層間均是雙節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。環(huán)內(nèi)采用SDH單向通道保護(hù)環(huán)?？梢钥吹剑摌I(yè)務(wù)流在每個(gè)層次的環(huán)內(nèi)都占用了整個(gè)環(huán)路2M的帶寬。如果僅考察從A到B，則相當(dāng)于一個(gè)二層的架構(gòu)，同樣，該業(yè)務(wù)流在每個(gè)層次的環(huán)內(nèi)都占用了整個(gè)環(huán)路2M的帶寬。本文使用環(huán)網(wǎng)來(lái)構(gòu)建核心層，匯聚層，接入層。因此，層間的互聯(lián)也就是環(huán)間的互聯(lián)。

圖1 虛級(jí)聯(lián)的傳輸示意圖

圖2 GFP的幀結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 電力通信傳輸網(wǎng)的三層環(huán)網(wǎng)示意圖

2.2 電力通信傳輸網(wǎng)的業(yè)務(wù)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

電力通信傳輸網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)主要是實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。安全性和實(shí)時(shí)性要求較高。為保證QoS及安全可靠性，可考慮采用以太業(yè)務(wù)匯聚方式進(jìn)行傳輸，將接入層各個(gè)站點(diǎn)信息匯聚到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的匯聚點(diǎn)，可配置為EPL/EVPL業(yè)務(wù)類型。通過(guò)VLAN標(biāo)簽的識(shí)別，不同VLAN的業(yè)務(wù)完全隔離，安全性高，同時(shí)可以使多條業(yè)務(wù)共享MAC端口或共享VCTURNK，節(jié)省端口資源和貸款資源。匯聚層調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)路由器之間的鏈接宜采用EPL點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)鞣绞脚渲谩?/p>

電力通信傳輸網(wǎng)在接入層采用MSTP網(wǎng)絡(luò)接入，在匯聚層利用寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸。寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)采用GE+MPLS技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。通過(guò)增加MPLS的封裝，利用MPLS的標(biāo)簽對(duì)電力通信傳輸網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次區(qū)分，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)帶寬動(dòng)態(tài)共享和彼此數(shù)據(jù)隔離的需求。同時(shí)RPR技術(shù)使用，實(shí)現(xiàn)了電力通信傳輸網(wǎng)的帶寬公平分配，業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)處理以及提高帶寬的利用率，防止廣播風(fēng)暴。

2.3 電力通信傳輸網(wǎng)的保護(hù)方式設(shè)計(jì)

由于電力通信傳輸網(wǎng)的通信業(yè)務(wù)具有安全、可靠的特性，因此要求基礎(chǔ)電力通信傳輸網(wǎng)具有很強(qiáng)的生存能力，一方面應(yīng)采用完善的SDH網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)機(jī)制，另一方面應(yīng)采取設(shè)備冗余配置的策略。電力通信傳輸網(wǎng)保護(hù)機(jī)制大致可以分為兩類，即子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP、通道保護(hù))和復(fù)用段保護(hù)(MSP)，其中最典型的SNCP方式是二纖單向通道倒換。復(fù)用段保護(hù)又可分為線性復(fù)用段保護(hù)(MSP“1+1”)、二纖雙向復(fù)用段共享環(huán)保護(hù)(2FMS-SPRING)、四纖雙向復(fù)用段共享環(huán)保護(hù)(4FMS-SPRING)。另外對(duì)于相交環(huán)的護(hù)一般采用雙節(jié)點(diǎn)互連保護(hù)(DNI)。

由于電力通信傳輸網(wǎng)業(yè)務(wù)以匯聚性業(yè)務(wù)為主，因此建議采用SNCP網(wǎng)絡(luò)通道保護(hù)，在兩個(gè)相交環(huán)互通時(shí)，建議采用DNI雙節(jié)點(diǎn)保護(hù)方式。

2.4 電力通信傳輸網(wǎng)的設(shè)備選型

在電力通信傳輸網(wǎng)中，MSTP設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用原有網(wǎng)絡(luò)中已有的設(shè)備，盡量保持電力通信傳輸網(wǎng)的統(tǒng)一性和完整性，以便電力通信傳輸網(wǎng)的集中管理和集中維護(hù)。適當(dāng)控制設(shè)備種類，減少后續(xù)的開(kāi)發(fā)成本和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

目前不同廠商的MSTP產(chǎn)品對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力各有不同，在設(shè)備選型時(shí)應(yīng)充分考慮MSTP產(chǎn)品對(duì)不同高層業(yè)務(wù)的支持方式以便于不同廠家設(shè)備的互聯(lián)互通。同時(shí)，由于電力通信技術(shù)的迅速發(fā)展，要組建一個(gè)低成本而又有競(jìng)爭(zhēng)力的電力通信傳輸網(wǎng)，在設(shè)備的選擇上還應(yīng)兼顧設(shè)備的兼容性。

3.結(jié)語(yǔ)

電力通信傳輸網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障，基于MSTP的SDH通信網(wǎng)絡(luò)彌補(bǔ)了現(xiàn)有電力光纖通信網(wǎng)的眾多不足，對(duì)MSTP電力通信傳輸網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)在電力通信中的應(yīng)用方案的研究具有實(shí)踐意義和參考價(jià)值。

[1]王慧卿,劉延江.淺談MSTP技術(shù)[J].商品與質(zhì)量,2010(04).

[2]閆廣州,李偉英.MSTP?技術(shù)在電力通信專網(wǎng)的應(yīng)用[J].農(nóng)村電氣化,2008(3):48-49.

[3]蔡德華.多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)MSTP發(fā)展趨勢(shì)前瞻[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010,23:28.

[4]張飛.MSTP技術(shù)在電力系統(tǒng)通信中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2007,29:25.

[5]肖峰,張燕妮,穆樹(shù)林.基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源監(jiān)控應(yīng)用[M].中國(guó)新通信(技術(shù)版),2007(11).