刍议电力通信传输网设计

盐城供电公司 奚 荣

随着电力系统不断发展和通信技术更新换代，电力工业现代化水平的不断提高，专用电力通信网的规模也不断扩大。在电网公司调度数据网和综合数据网的应用越来越广泛规模越来越大、电力通信传输网承载的业务越来越丰富的情况下，电力通信传输网对电网安全运行肩负着不可或缺的责任，需要承担起应有的社会责任和义务。同时，随着集约化管理的推广、大量基建工程的建设、各类新型业务的兴起、电力通信传输网覆盖的完善，传统的SDH传输网络面临许多问题和挑战。而基于MSTP的电力通信传输网通过各技术的融合来达到对数据、话音、图像等多业务支持的目的，能有效解决电力通信传输网发展的瓶颈。

1.MSTP关键技术的剖析

目前的MSTP技术均已具备SDH的所有能力，基于SDH的多业务传送平台(MSTP)是对传统的SDH设备进行改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力，实现对城域网业务的汇聚，是目前电力通信传输网最主要的实现方式之一。MSTP不但能够完成传统电力通信传输网业务的传送，而且能够接入ATM、以太网等分组业务。

1.1 虚级联技术

虚级联传输如图1所示。

虚级联将一个完整的的客户带宽分割开，将连续的带宽拆分为多个独立的VCs，各独立的VC分别传送，在接收侧重新组合。虚级联技术可将分布于不同STM-N的VC-n(同一路由和不同路由均可)按照级联的方法，形成一个虚拟的大结构(VC-n-Xv)进行传输，其中每个VC-n均具有独立的结构和相应的POH，具有完整的VC-n结构[1]。数个C-n虚级联就相当于多个VC-n的间插。

1.2 MSTP的封装技术

GFP(General Framing Procedure)是目前流行的一种比较标准的封装协议，它提供了一种把信号适配到传送网的通用方法。业务信号可以是协议数据单元PDU如以太网MAC帧，也可以是数据编码如GE用户信号。

GFP既可以应用于传送电力通信传输网元如SDH，也可以应用于电力通信数据网元如交换机。当用于传送电力通信传输网元时，网元可以支持多种数据接口，若数据为PDU信号，则采用帧映射GFP-P方式，若数据为8B/10B编码信号，则采用透明映射GFP-T方式；当用于电力通信数据网元时，采用帧映射GFP-F方式[2]。相对于PPP和LAPS，GFP协议更复杂一些，但其标准化程度更高，用途更广。GFP帧的结构比较复杂，见图2。

1.3 链路容量调整技术

LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme链路容量调整方案)是在虚级联技术基础上发展的一种双方握手的传送层信令协议(KPLCAS)，最初称为VBA(Variable Bandwidth Allocation，可变带宽分配)[3]。如何在不中断数据业务流的情况下动态地调整虚级联的个数，链路容量调整机制LCAS起到了关键作用。链路容量调整的需求主要体现在以下两个方面：

一方面，链路状态发生变化：当LCAS检测到电力通信传输网上出现某成员失效时，自动减小虚容器组的容量；如果检测到失效的成员修复后，则自动地增加虚容器组的容量这种容量调整对于每个成员来说，都是可行的。

另一方面，带宽配置发生变化：LCAS的源端和目的端之间的控制机制，可根据实际开展的电力通信业务带宽需求调整容量，其体地根据业务流量和带宽来调整所用的容量。调整不会影响用户的正常业务。

2.电力通信传输网的详细设计

2.1 基于MSTP的多层网络结构

在电力通信传输网的网络设计中，网络的业务承载能力与可靠性是两大重要因素，根据电力通信SDH传输网络中业务需求的特点及业务流向，从网络的易于管理、运行的角度出发，做好网络结构分层的优化分析是必要的。

本地传输网一般分为三层网络结构，即骨干层、汇聚层和接入层，骨干层一般指的是地区骨干网，汇聚层一般指县市级的骨干网，三层网络结构的划分有利于清晰网络结构，避免骨干层节点过多，增加汇聚节点，便于接入层双节点接入，有利于分层管理。

目前全国电力紧张，特别是沿海地区一些地区甚至遭受一周停三来四，停四来三的恶性停电，沿海地区每年还会遭受台风的袭击，因此如何防止节点失效给网络带来的安全隐患就切实地提上了议程。

分层环形的电力通信传输网的资源利用率是与节点业务的流向，节点分类，分组划分的合理性密切相关的。本文研究的基于MSTP的电力通信传输网采用的是完全集中型的分层环网结构，如图3所示。

从图3中，可以考察一个从A点到C的2M业务流。层间均是双节点互联。环内采用SDH单向通道保护环。可以看到，该业务流在每个层次的环内都占用了整个环路2M的带宽。如果仅考察从A到B，则相当于一个二层的架构，同样，该业务流在每个层次的环内都占用了整个环路2M的带宽。本文使用环网来构建核心层，汇聚层，接入层。因此，层间的互联也就是环间的互联。

图1 虚级联的传输示意图

图2 GFP的帧结构示意图

图3 电力通信传输网的三层环网示意图

2.2 电力通信传输网的业务组网设计

电力通信传输网承载的业务主要是实时业务。安全性和实时性要求较高。为保证QoS及安全可靠性，可考虑采用以太业务汇聚方式进行传输，将接入层各个站点信息汇聚到调度数据网的汇聚点，可配置为EPL/EVPL业务类型。通过VLAN标签的识别，不同VLAN的业务完全隔离，安全性高，同时可以使多条业务共享MAC端口或共享VCTURNK，节省端口资源和贷款资源。汇聚层调度数据网路由器之间的链接宜采用EPL点对点透传方式配置。

电力通信传输网在接入层采用MSTP网络接入，在汇聚层利用宽带数据网传输。宽带数据网采用GE+MPLS技术进行组网。通过增加MPLS的封装，利用MPLS的标签对电力通信传输网数据进行再次区分，实现多点带宽动态共享和彼此数据隔离的需求。同时RPR技术使用，实现了电力通信传输网的带宽公平分配，业务优先级处理以及提高带宽的利用率，防止广播风暴。

2.3 电力通信传输网的保护方式设计

由于电力通信传输网的通信业务具有安全、可靠的特性，因此要求基础电力通信传输网具有很强的生存能力，一方面应采用完善的SDH网络的保护机制，另一方面应采取设备冗余配置的策略。电力通信传输网保护机制大致可以分为两类，即子网连接保护(SNCP、通道保护)和复用段保护(MSP)，其中最典型的SNCP方式是二纤单向通道倒换。复用段保护又可分为线性复用段保护(MSP“1+1”)、二纤双向复用段共享环保护(2FMS-SPRING)、四纤双向复用段共享环保护(4FMS-SPRING)。另外对于相交环的护一般采用双节点互连保护(DNI)。

由于电力通信传输网业务以汇聚性业务为主，因此建议采用SNCP网络通道保护，在两个相交环互通时，建议采用DNI双节点保护方式。

2.4 电力通信传输网的设备选型

在电力通信传输网中，MSTP设备应优先选用原有网络中已有的设备，尽量保持电力通信传输网的统一性和完整性，以便电力通信传输网的集中管理和集中维护。适当控制设备种类，减少后续的开发成本和运营维护成本。

目前不同厂商的MSTP产品对数据业务的支持能力各有不同，在设备选型时应充分考虑MSTP产品对不同高层业务的支持方式以便于不同厂家设备的互联互通。同时，由于电力通信技术的迅速发展，要组建一个低成本而又有竞争力的电力通信传输网，在设备的选择上还应兼顾设备的兼容性。

3.结语

电力通信传输网对电网安全运行提供保障，基于MSTP的SDH通信网络弥补了现有电力光纤通信网的众多不足，对MSTP电力通信传输网的组网技术在电力通信中的应用方案的研究具有实践意义和参考价值。

[1]王慧卿,刘延江.浅谈MSTP技术[J].商品与质量,2010(04).

[2]闫广州,李伟英.MSTP?技术在电力通信专网的应用[J].农村电气化,2008(3):48-49.

[3]蔡德华.多业务传输平台MSTP发展趋势前瞻[J].科技创新导报,2010,23:28.

[4]张飞.MSTP技术在电力系统通信中的应用[J].科技创新导报,2007,29:25.

[5]肖峰,张燕妮,穆树林.基于SNMP协议的网络系统资源监控应用[M].中国新通信(技术版),2007(11).