鐘 謹，孫忠奎

武漢烽火網(wǎng)絡有限責任公司

1 智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡需求分析

現(xiàn)代通信技術在智能電網(wǎng)中的應用前景廣闊，但要使之真正能夠服務于智能電網(wǎng)并逐漸完善，還有很多問題需要解決。

首先，通信基礎平臺的規(guī)劃建設要充分考慮未來資源及數(shù)據(jù)量的增加。隨著接入站點的增加以及快速增長的采集數(shù)據(jù)量的不斷匯聚，對傳輸網(wǎng)絡帶寬和網(wǎng)絡傳輸可靠性都會提出更高的要求。因此，通信平臺在建設初期就應充分考慮到這些因素，為未來的網(wǎng)絡擴展和維護更新做好冗余配置。

其次，通信基礎平臺的建設不是獨立的，還要兼顧考慮電網(wǎng)全公司管理業(yè)務的需求，所以數(shù)字化通信平臺的發(fā)展應全面考慮未來生產(chǎn)、管理、安全等各方面需求，同時考慮技術發(fā)展和投資效益，選擇合適的建設模型和方向。

另外，要形成集成的通信系統(tǒng)光有載體還不夠，還需要發(fā)展和實施被使用者、供應商和其他主體廣泛接受的通信標準。

在建設智能電網(wǎng)的業(yè)務需求方面，目前大部分省份的電力通信網(wǎng)絡還無法實現(xiàn)管理信息系統(tǒng)橫向數(shù)據(jù)的充分交互，這和目前選用的通信手段很有關系。以SDH或者ATM作為業(yè)務承載層，只能實現(xiàn)點到點的業(yè)務實現(xiàn)，面對點到多點、多點到多點的業(yè)務需求，實現(xiàn)起來就非常困難。在財務自動化系統(tǒng)內，也同樣存在這樣的問題。此外，在辦公自動化方面還有信息發(fā)布、文檔查詢、公文流轉批閱、會議管理、電子郵件以及信息采編等。數(shù)據(jù)業(yè)務的需求已超過了電力通信網(wǎng)絡發(fā)展的速度，只有承載在分組化寬帶網(wǎng)絡上，充分利用萬兆、吉比特、百兆高帶寬優(yōu)勢，充分利用MPLS、電信級以太網(wǎng)等先進技術才能更好地承載這些重要業(yè)務。

在智能電網(wǎng)配套通信網(wǎng)建設的拓撲結構的選擇上，由于電力通信網(wǎng)絡光纖電路覆蓋面大，節(jié)點多且分散，距離長，業(yè)務密度集中，電路分期呈鏈形建設，很難形成網(wǎng)狀拓撲，也就無法發(fā)揮網(wǎng)狀拓撲的多路由可選、可靠性高、生存性強的優(yōu)勢。而鏈形和星形拓撲雖然符合電力系統(tǒng)通信電路分段建設的特點，但是其可靠性差，瓶頸現(xiàn)象嚴重，成本較高。基于電信級以太網(wǎng)技術的環(huán)形網(wǎng)絡有多樣的環(huán)網(wǎng)類型（相交環(huán)、相切環(huán)、環(huán)與鏈），靈活的組網(wǎng)能力和成熟的自愈技術，更適合電力通信光網(wǎng)絡的組網(wǎng)。

綜上所述，智能電網(wǎng)的配套通信網(wǎng)需要建設一個可靠安全、高速高效的多業(yè)務承載網(wǎng)絡，這個網(wǎng)絡應該是具備高可靠性、高安全、高寬帶、大容量、智能化的分組化網(wǎng)絡。

2 CESP在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的應用前景

基于電信級以太網(wǎng)的方案，是指將傳統(tǒng)以太網(wǎng)應用到電信網(wǎng)的技術，具備網(wǎng)絡和業(yè)務擴展性、運營級網(wǎng)管能力和QoS保障能力，從而解決IP/以太網(wǎng)/TDM等多業(yè)務的傳送問題，并向城域乃至廣域延伸，推動網(wǎng)絡向分組化轉型。

從技術上看，以太網(wǎng)是一種很簡單的解決方案，只需要少量的規(guī)劃、設計和測試工作，應用多年，為用戶熟悉，業(yè)務指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網(wǎng)是標準技術，互換、互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。最后，以太網(wǎng)是與媒體無關的承載技術，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口。從結構上看，以太網(wǎng)正以前所未有的端到端解決方案面目出現(xiàn)，免去了其他解決方案必不可少的網(wǎng)絡邊界處的格式變換，減少了網(wǎng)絡的復雜性。其次，以太網(wǎng)是具有很好擴展性的解決方案，其速率可以從10 Mbit/s、100 Mbit/s、1 Gbit/s一直擴展到10 Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應用在網(wǎng)絡的各個層面上，因此網(wǎng)絡管理可以大大簡化。此外，由于很多用戶已經(jīng)熟悉了以太網(wǎng)，因此培訓工作簡化，新業(yè)務可以拓展得更快。

以太網(wǎng)接口已經(jīng)成為事實上的通用業(yè)務插座，各類高速以太網(wǎng)接口因經(jīng)濟規(guī)模帶來的成本優(yōu)勢會加速使用。隨著電信級以太網(wǎng)多業(yè)務平臺在擴展性、業(yè)務保護、QoS保障、TDM支持和業(yè)務管理等電信級業(yè)務特征的持續(xù)改進和互操作性的完善，以太網(wǎng)將成為電信網(wǎng)的基礎元素。當前正逐步在寬帶接入網(wǎng)匯聚層面引入廣義的運營級以太技術，提供高可用、高速率的業(yè)務匯聚能力和以太網(wǎng)互連業(yè)務?？梢灶A計，隨著網(wǎng)絡中IP/以太網(wǎng)業(yè)務量的日益增加以及基于以太網(wǎng)技術的新型解決方案的不斷出現(xiàn)，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務平臺在城域網(wǎng)中的應用將會越來越多，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務技術將成為面向未來的主流解決方案。

烽火網(wǎng)絡基于F-engineM8000系列電信級以太網(wǎng)多業(yè)務平臺 （CESP）來提供分組化多業(yè)務承載解決方案。F-engineM8000系列電信級以太網(wǎng)多業(yè)務平臺可以提供大管道的業(yè)務承載和電信級50 ms業(yè)務保護功能，具備靈活的業(yè)務控制能力和安全性保證，可以基于用戶、業(yè)務和應用來分配相應帶寬和QoS等級。該平臺支持數(shù)據(jù)、語音和視頻等多業(yè)務的電信級高可靠承載，同時滿足客戶對網(wǎng)絡業(yè)務管理和應用的差異化需求。烽火網(wǎng)絡電力通信承載網(wǎng)解決方案如圖1所示，主要有以下兩種應用場景。

（1）CESP用于構建地市到縣電力數(shù)據(jù)承載網(wǎng)

電力基層調度網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)由于經(jīng)濟的原因，在建網(wǎng)的時候大多沒有分離，隨著電力各項事業(yè)的發(fā)展，目前的地市（縣）級供電公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在帶寬、服務質量、多業(yè)務承載、安全性等方面，都難以滿足未來的發(fā)展需求。CESP能夠提供高帶寬、低成本解決方案，應用于電力地市到縣數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，提供OA、MIS系統(tǒng)、電力市場和營銷系統(tǒng)、語音/視頻等業(yè)務的綜合接入。

目前CESP可應用于以下兩種情況：

·原有SDH網(wǎng)絡的擴容，以適應業(yè)務發(fā)展的需要；

·作為新建基層信息網(wǎng)的承載平臺，與原有SDH組建的調度網(wǎng)平行，提供信息網(wǎng)多業(yè)務的綜合接入。

目前將CESP作為原有SDH網(wǎng)絡的補充，將原有的SDH接入層仍然保留，作為A平面。為適應業(yè)務發(fā)展的需要，新建CESP網(wǎng)絡作為B平面，主要完成對原有網(wǎng)絡業(yè)務分流和新業(yè)務的綜合接入。

CESP環(huán)網(wǎng)可考慮單環(huán)架構或吉比特接入環(huán)跨接萬兆匯聚環(huán)的分級環(huán)網(wǎng)結構。不論何種模式，CESP環(huán)網(wǎng)都可以提供快速保護倒換的業(yè)務高可靠性。基于環(huán)網(wǎng)架構還可以較好支持組播業(yè)務，在環(huán)路中無需復制多份內容，節(jié)省帶寬。同時，通過環(huán)網(wǎng)匯聚，增大了端口扇出能力，大量節(jié)省了業(yè)務控制點的光纖資源和光端口資源。

匯聚層可利用CESP組成10 Gbit/s或10GE環(huán)網(wǎng)，從而完成TDM業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務和視頻業(yè)務的接入、承載和調度，使網(wǎng)絡支持的業(yè)務從64 kbit/s、2 Mbit/s電路到以太網(wǎng)專線可以平滑過渡，保證業(yè)務網(wǎng)絡和業(yè)務的發(fā)展。

隨著業(yè)務的不斷增長，后期還可通過下放吉比特CESP環(huán)網(wǎng)、上拉萬兆CESP環(huán)網(wǎng)等方式將多業(yè)務分組承載網(wǎng)絡進一步向地市、縣和城域延伸，最終形成提供覆蓋完善的多業(yè)務分組化大客戶承載網(wǎng)。

用戶末端覆蓋和業(yè)務接入方面的實現(xiàn)方式多種多樣，既可在業(yè)務種類單一時采用光纖連接方案，也可如圖1中所示的在業(yè)務種類復雜時采用N×E1、以太網(wǎng)交換機、路由器、EPON等技術作為末端接入。業(yè)務接入點的不確定性，決定了多種網(wǎng)絡拓撲形式并存的現(xiàn)狀。

采用CESP組建的網(wǎng)絡在結構、容量、管理和發(fā)展上均以滿足大客戶業(yè)務的開展為基準，提供豐富的業(yè)務種類和可定制服務，并構成“業(yè)務發(fā)展—網(wǎng)絡完善—業(yè)務發(fā)展”的良性循環(huán)。

（2）CESP配合EPON應用于配網(wǎng)通信網(wǎng)絡建設

隨著配網(wǎng)通信網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大，CESP可作為EPON的承載匯聚層匯聚配網(wǎng)通信業(yè)務，減輕骨干網(wǎng)的壓力。

3 CESP建設電力通信網(wǎng)絡的優(yōu)勢

（1）電信級的高可靠性

CESP設備采用電信級高可靠設備，關鍵部件如主控板、管理總線、電源、風扇等為冗余備份，提供系統(tǒng)的自動恢復能力，并且主備用部件實現(xiàn)了實時熱備份，保證系統(tǒng)恢復的過程中業(yè)務運行不中斷。另外，業(yè)務處理板支持熱插拔特性，可實現(xiàn)在線維護和升級。

網(wǎng)絡結構也采用高可靠結構設計，環(huán)形拓撲結構網(wǎng)絡生存性高，運行靈活可靠、高效，可使電力通信網(wǎng)絡更加優(yōu)質健壯。環(huán)網(wǎng)自愈技術可在無需人為干預的情況下，在極短時間內從故障中恢復所承載業(yè)務。

CESP基于ITU-TX.87標準提供環(huán)網(wǎng)拓撲下的電信級50 ms業(yè)務保護。它在以太網(wǎng)的環(huán)形拓撲中采用分布式環(huán)保護算法，對于故障通告和恢復均采用分布式處理，具有較低的時間和空間復雜度，從而降低了對系統(tǒng)的要求。該平臺還能夠實現(xiàn)環(huán)路之間完全獨立，從而確保不會因為某點故障而導致整個網(wǎng)絡的癱瘓。因此，采用合理的自愈技術，實現(xiàn)環(huán)內自愈、環(huán)間互通，將建成高可靠性的、強大的通信網(wǎng)絡為電力生產(chǎn)、管理服務。

與骨干網(wǎng)相連時可采用R-Link技術用雙上聯(lián)方式，用獨立鏈路分別接入主、備系統(tǒng)，形成鏈路備份，提供拓撲可靠性。配合鏈路捆綁技術，日常還可以分擔負載。類似的，廠站節(jié)點也采用R-Link技術用雙歸方式就近接入兩個CESP節(jié)點。

（2）可信的安全保障

在業(yè)務安全性方面，CESP通過對轉發(fā)數(shù)據(jù)的分析，針對可疑IP、病毒數(shù)據(jù)包、廣播風暴等攻擊進行限制，保證網(wǎng)絡的安全和可靠。用戶可以根據(jù)需要定制過濾規(guī)則，可以避免惡意攻擊和進行病毒防范。

通過使用靈活的QinQ技術，有效實現(xiàn)業(yè)務的區(qū)分和隔離。通過兩層VLAN標簽，實現(xiàn)了最多4K×4K個業(yè)務的隔離和區(qū)分。當需要進一步區(qū)分業(yè)務的時侯，CESP可根據(jù)端口和內層標簽的綜合信息來加不同的外層VLAN標簽，即除了對報文進行簡單二次封裝外，還規(guī)定了選擇外層封裝的標準。

（3）良好的可擴展性

采用基于以太網(wǎng)的分組化平臺，提供高QoS保障的網(wǎng)絡。環(huán)路帶寬可從10 Mbit/s平滑升級至N×10GE；設備多采用模塊化設計，可靈活擴展；在拓撲上支持鏈型、星形和多環(huán)的類網(wǎng)狀拓撲結構；環(huán)網(wǎng)的尺寸、多環(huán)拓撲可根據(jù)業(yè)務需要及時調整，從而在滿足當前帶寬需求的情況下為未來可預見階段內的通信增長提供網(wǎng)絡保障，同時保護了用戶的已有投資和設備的兼容性。

（4）有效保證用戶服務質量

電力通信承載網(wǎng)對保護控制信息傳送的實時性和準確性具有嚴格的要求。

CESP由于采用分組化內核的平臺承載多業(yè)務，特別對于占較大比重的數(shù)據(jù)業(yè)務的承載，在帶寬利用率、轉發(fā)效率、時延、組播業(yè)務的支持等方面都有較大的優(yōu)勢。CESP可提供業(yè)界領先的高轉發(fā)性能，端到端轉發(fā)時延居業(yè)界領先水平，配合QoS技術，保證關鍵業(yè)務實時傳送。

通過對轉發(fā)報文的深度分析，可以動態(tài)智能地標識業(yè)務流，從而為后續(xù)的業(yè)務控制和QoS調度操作打下基礎。在承載網(wǎng)絡中根據(jù)業(yè)務報文中的QoS標記進行有差別的調度處理。通過多種QoS算法和調度策略，包括RED和WRED等丟棄算法，WFQ和PQ等多種隊列調度策略，為不同業(yè)務提供不同的帶寬保證。

（5）快速的業(yè)務生成

CESP可以組成1/10 Gbit/s的環(huán)網(wǎng)，能夠提供以太網(wǎng)和64 kbit/s、RS-232、E1等多種業(yè)務接口，可以在多業(yè)務分組承載平臺上同時提供語音、寬帶、VoIP、VPN業(yè)務，滿足電力行業(yè)各種業(yè)務的接入需求等。

CESP設備可通過靈活的QinQ方式實現(xiàn)二層VPN業(yè)務，也可以透傳基于MPLS的二、三層VPN業(yè)務。對于VoIP業(yè)務可以基于標準的以太網(wǎng)業(yè)務接口接入，并配置相應的優(yōu)先級保證服務質量，同時基于環(huán)網(wǎng)的快速保護倒換機制提供業(yè)務保護。

通道帶寬靈活可調，基于64 kbit/s的帶寬粒度，能夠保證在用戶需求發(fā)生變化時，動態(tài)地進行帶寬調整。

（6）靈活方便的運營維護與業(yè)務管理

設備即插即用，無需復雜配置，便于快速部署。

靈活的升級方式，當部分節(jié)點所涉及的業(yè)務出現(xiàn)新的功能和帶寬需求時，可以只升級局部設備和網(wǎng)絡中局部環(huán)路帶寬，而不影響整個網(wǎng)絡的使用，這樣極大地減輕了擴容和維護的壓力和負擔。通過CESP的即插即用特性和特色的圖形化網(wǎng)管平臺，不僅提高了對于網(wǎng)絡和業(yè)務的管理能力，同時也提高了電力通信網(wǎng)絡自身在管理和維護等方面的體驗質量（QoE）。