MSTP技術(shù)在電力通信專網(wǎng)的應(yīng)用

2013-10-12 10:18:41 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 閆廣州李偉英

摘要：該文結(jié)合電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和中長(zhǎng)期規(guī)劃，介紹了MSTP的概念與技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，分析了MSTP的主要發(fā)展階段、技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上提出了MSTP在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景和引進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：MSTP；SDH；電力通信；

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003-0867(2008)03-0030-03

隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)通信業(yè)務(wù)種類（如繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)信息、電力系統(tǒng)信息化）和帶寬需求在進(jìn)一步增加，對(duì)電力系統(tǒng)通信可靠性也提出了更高的要求。2005年以前，國(guó)內(nèi)光纖傳輸網(wǎng)多采用SDH組網(wǎng)技術(shù)。近幾年，MSTP技術(shù)和設(shè)備已逐漸成為我國(guó)電力系統(tǒng)城域傳輸網(wǎng)中的主流技術(shù)設(shè)備。MSTP技術(shù)能兼容原有SDH自愈環(huán)保護(hù)功能，同時(shí)有多種形式的接口。因此MSTP技術(shù)在電力系統(tǒng)開(kāi)始得到應(yīng)用，而且已納入“十一五”電力通信重大研究課題。

1 MSTP概述

基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP，Multi-Service Transfer Platform）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，是目前城域傳送網(wǎng)最主要的實(shí)現(xiàn)方式之一。MSTP可以將傳統(tǒng)的SDH復(fù)用器、數(shù)字交叉鏈接器（DXC）、網(wǎng)絡(luò)二層交換機(jī)和IP邊緣路由器等多個(gè)獨(dú)立的設(shè)備集成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，即基于SDH技術(shù)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP），進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理。MSTP不但能夠完成傳統(tǒng)TDM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)，實(shí)現(xiàn)二層的橋接和交換功能，完成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入和傳送。基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)MSTP已成為當(dāng)前城域傳送網(wǎng)的主流技術(shù)。

基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送設(shè)備主要包括標(biāo)準(zhǔn)的SDH功能、ATM處理功能、IP/以太網(wǎng)處理功能。基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送設(shè)備的功能模型如圖1所示。該模型主要包括ATM接口所需的功能模型、IP/以太網(wǎng)接口所需的功能模型，其余為標(biāo)準(zhǔn)SDH設(shè)備必須具備的功能。

圖1 MSTP的功能模型圖
具體功能要求如下：應(yīng)滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的SDH節(jié)點(diǎn)的基本功能要求；應(yīng)至少支持ATM業(yè)務(wù)或以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的一種；支持ATM業(yè)務(wù)時(shí)，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)應(yīng)支持ATM業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和VP/VC交換處理功能；當(dāng)支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)時(shí)基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)應(yīng)支持協(xié)議透明，包括IEEE802.1Q等二層協(xié)議和IPv4、IPv6等三層協(xié)議。

MSTP技術(shù)源于SDH，是在傳統(tǒng)的SDH設(shè)備上增加了以太網(wǎng)和ATM業(yè)務(wù)的接入、處理、傳送能力，并提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。它既繼承了SDH穩(wěn)定、可靠的特性，又融合了數(shù)據(jù)網(wǎng)靈活、多樣的業(yè)務(wù)處理能力。SDH與其他技術(shù)相比傳輸容量稍小，通道開(kāi)銷大，頻帶利用率低，采用指針調(diào)整技術(shù)使設(shè)備復(fù)雜性增加，大規(guī)模使用軟件控制且業(yè)務(wù)集中于少數(shù)幾個(gè)高級(jí)鏈路及交叉點(diǎn)上，使人為錯(cuò)誤、軟件故障的危害較大。SDH多業(yè)務(wù)支持能力不足，目前的MSTP技術(shù)均已具備SDH的所有力，MSTP的出現(xiàn)滿足了局域網(wǎng)多業(yè)務(wù)的需求，它在SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上集成了對(duì)多種業(yè)務(wù)（主要是TDM、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù)）的支持功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)的匯聚。MSTP能對(duì)多種技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合，提供多種業(yè)務(wù)的綜合支持能力。

MSTP中的關(guān)鍵技術(shù)有封裝方式、級(jí)聯(lián)方式、LCAS功能、二層交換和對(duì)ATM的支持、多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS等。GFP封裝提高了數(shù)據(jù)封裝的效率，多物理端口復(fù)用到同一通道減少了對(duì)帶寬的需求，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)不同廠家間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互聯(lián)。VC虛級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)了帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過(guò)虛級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)帶寬和SDH虛容器之間的適配，比連級(jí)聯(lián)更好地利用SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，同時(shí)大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)管配置難度。LCAS可以根據(jù)業(yè)務(wù)流量對(duì)所分配的虛容器帶寬進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，大大提高了以太網(wǎng)透?jìng)鳂I(yè)務(wù)的可靠性和帶寬利用率，而且在這個(gè)調(diào)整過(guò)程中不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳送性能造成影響。

2 引入MSTP的應(yīng)用前景與策略

電力通信業(yè)務(wù)有其自身的特點(diǎn)，因此，在電力系統(tǒng)能否廣泛應(yīng)用MSTP技術(shù)，以及如何合理利用MSTP技術(shù)已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與投資逐漸從長(zhǎng)途網(wǎng)轉(zhuǎn)向城域網(wǎng)與接入網(wǎng)，以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局的開(kāi)放和形成，城域網(wǎng)成為新的建設(shè)與競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是企業(yè)的高速上網(wǎng)及企業(yè)間的互連業(yè)務(wù)逐漸形成了新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，原有的面向TDM業(yè)務(wù)的SDH解決方案已不能滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展需求，因此，建立高效經(jīng)濟(jì)的支持多業(yè)務(wù)的城域網(wǎng)已經(jīng)成為各運(yùn)營(yíng)公司的共同目標(biāo)，城域網(wǎng)在整個(gè)電信網(wǎng)的作用也越來(lái)越重要，面向的不僅是普通用戶，更要考慮大客戶和企業(yè)用戶等。城域網(wǎng)的業(yè)務(wù)類型從單純的TDM業(yè)務(wù)為主、2Mbit/s為顆粒，向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主、寬帶接口過(guò)渡。業(yè)務(wù)類型的變化必然帶來(lái)物理層基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的變化。傳統(tǒng)的SDH技術(shù)主要是適應(yīng)TDM業(yè)務(wù)的傳送，在傳送帶寬可變的分組業(yè)務(wù)時(shí)顯得力不從心，但SDH技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其技術(shù)成熟、強(qiáng)大的保護(hù)管理能力以及互聯(lián)互通性卻又是其它新技術(shù)無(wú)法比擬的。因此在SDH技術(shù)上增加對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持，特別是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的支持，對(duì)于已有SDH網(wǎng)絡(luò)和大量TDM業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)商是最直接有效的解決方案。基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）正是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的。基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn)MSTP已成為當(dāng)前城域傳送網(wǎng)的主流技術(shù)。需要指出的是，僅將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)映射至SDH容器或級(jí)連容器，而不提供數(shù)據(jù)包交換能力的MSTP設(shè)備，雖然與通過(guò)接口適配方式相比并無(wú)任何改進(jìn)。

傳統(tǒng)SDH設(shè)備的結(jié)構(gòu)往往是DXC4/4和DXC4/1級(jí)聯(lián)，E1業(yè)務(wù)的提供需要VC212和VC24兩級(jí)交叉，而MSTP采用直接的交叉連接方式，使得E1、E3和T3等電路業(yè)務(wù)的接入一步到位，減少了設(shè)備的層次，幫助用戶節(jié)約了費(fèi)用，同時(shí)提高了產(chǎn)品的可靠性。傳統(tǒng)的SDH設(shè)備沒(méi)有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入功能，有一些傳統(tǒng)的SDH設(shè)備增加了數(shù)據(jù)接口，也是通過(guò)適配到E1、E3等電路形式提供的，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)多級(jí)適配效率低下，帶寬無(wú)法滿足用戶需要。SDH多業(yè)務(wù)平臺(tái)直接將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)映射至SDH容器，減少了中間的協(xié)議速率適配，提高了帶寬利用率。

2.1 MSTP在電力通信中的應(yīng)用

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，各種數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸要求越來(lái)越多，傳統(tǒng)的傳輸方式基本上是以2Mbit/s接口為主，在傳輸速率上受限制較多。MSTP的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了IP信號(hào)的傳輸，MSTP可以提供以太網(wǎng)的透明傳送功能，IP信號(hào)成為傳輸?shù)内厔?shì)，特別是引入了QoS保證的MSTP后，都可以用FE/GE的接口實(shí)現(xiàn)高容量、高速率的組網(wǎng)和互連互通，如變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)等的遠(yuǎn)程接入。目前正在興起的變電站無(wú)人值守要求，使得變電站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在逐步推廣，一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是大量的數(shù)字視頻監(jiān)控應(yīng)用。縱觀目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的主流設(shè)備提供商，無(wú)不將其系統(tǒng)構(gòu)建在基于IP的MPEG2編碼和壓縮技術(shù)以及基于IP的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和訪問(wèn)控制技術(shù)上，這些系統(tǒng)所采用的攝像頭基本上都可以提供直接的MPEG2編碼以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口。因此，在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)承載設(shè)備上（特別在廣域網(wǎng)方面），用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)保持以太網(wǎng)幀格式，省略復(fù)雜、昂貴的分組到TDM的映射過(guò)程，并對(duì)用戶分組進(jìn)行嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)分類。

2.2 MSTP在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)上的應(yīng)用

以傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)為例，通常的遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)是經(jīng)過(guò)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬之后，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通，因此通道利用效率非常低，由于需要多重轉(zhuǎn)換，故障率也是很高的。隨著EMS系統(tǒng)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及基于IEC61850-1-104網(wǎng)絡(luò)化通信規(guī)約應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)需要采用更大的帶寬和網(wǎng)絡(luò)化的通道來(lái)支持。為保障電力系統(tǒng)重要業(yè)務(wù)的安全要求，國(guó)家電監(jiān)會(huì)第5號(hào)令要求電力系統(tǒng)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)必須與辦公信息網(wǎng)絡(luò)物理層隔離。采用路由器設(shè)備（支持E1廣域接口）可以取消PCM、Modem等設(shè)備，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，減少了故障點(diǎn)，為此，建議在新的EMS系統(tǒng)建設(shè)中廣泛采用。該設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中路由器僅用于組建相對(duì)獨(dú)立的調(diào)度專線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際功能只起到協(xié)議轉(zhuǎn)換器的作用。為此，利用MSTP以太網(wǎng)板卡來(lái)替代路由器，在傳輸網(wǎng)中采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的E1通道作為專線，在接口上表現(xiàn)為FE，則可直接提供給EMS前置采集機(jī)，如圖3所示。

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責(zé)任編輯：廖生玨

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