鐘 謹(jǐn)，孫忠奎

武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司

1 智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)需求分析

現(xiàn)代通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景廣闊，但要使之真正能夠服務(wù)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(chǔ)平臺的規(guī)劃建設(shè)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(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)傳輸可靠性都會提出更高的要求。因此，通信平臺在建設(shè)初期就應(yīng)充分考慮到這些因素，為未來的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展和維護(hù)更新做好冗余配置。

其次，通信基礎(chǔ)平臺的建設(shè)不是獨(dú)立的，還要兼顧考慮電網(wǎng)全公司管理業(yè)務(wù)的需求，所以數(shù)字化通信平臺的發(fā)展應(yīng)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(shù)發(fā)展和投資效益，選擇合適的建設(shè)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(yīng)商和其他主體廣泛接受的通信標(biāo)準(zhǔn)。

在建設(shè)智能電網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求方面，目前大部分省份的電力通信網(wǎng)絡(luò)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(guān)系。以SDH或者ATM作為業(yè)務(wù)承載層，只能實現(xiàn)點到點的業(yè)務(wù)實現(xiàn)，面對點到多點、多點到多點的業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)起來就非常困難。在財務(wù)自動化系統(tǒng)內(nèi)，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(zhuǎn)批閱、會議管理、電子郵件以及信息采編等。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求已超過了電力通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的速度，只有承載在分組化寬帶網(wǎng)絡(luò)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(jìn)技術(shù)才能更好地承載這些重要業(yè)務(wù)。

在智能電網(wǎng)配套通信網(wǎng)建設(shè)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇上，由于電力通信網(wǎng)絡(luò)光纖電路覆蓋面大，節(jié)點多且分散，距離長，業(yè)務(wù)密度集中，電路分期呈鏈形建設(shè)，很難形成網(wǎng)狀拓?fù)?，也就無法發(fā)揮網(wǎng)狀拓?fù)涞亩嗦酚煽蛇x、可靠性高、生存性強(qiáng)的優(yōu)勢。而鏈形和星形拓?fù)潆m然符合電力系統(tǒng)通信電路分段建設(shè)的特點，但是其可靠性差，瓶頸現(xiàn)象嚴(yán)重，成本較高?；陔娦偶壱蕴W(wǎng)技術(shù)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)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(shù)，更適合電力通信光網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)。

綜上所述，智能電網(wǎng)的配套通信網(wǎng)需要建設(shè)一個可靠安全、高速高效的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(luò)。

2 CESP在智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)用到電信網(wǎng)的技術(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)擴(kuò)展性、運(yùn)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(wù)的傳送問題，并向城域乃至廣域延伸，推動網(wǎng)絡(luò)向分組化轉(zhuǎn)型。

從技術(shù)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(shè)計和測試工作，應(yīng)用多年，為用戶熟悉，業(yè)務(wù)指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網(wǎng)是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，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(guān)的承載技術(shù)，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(jié)構(gòu)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(luò)邊界處的格式變換，減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。其次，以太網(wǎng)是具有很好擴(kuò)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(kuò)展到10 Gbit/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)的各個層面上，因此網(wǎng)絡(luò)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(xùn)工作簡化，新業(yè)務(wù)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(wù)插座，各類高速以太網(wǎng)接口因經(jīng)濟(jì)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(wù)平臺在擴(kuò)展性、業(yè)務(wù)保護(hù)、QoS保障、TDM支持和業(yè)務(wù)管理等電信級業(yè)務(wù)特征的持續(xù)改進(jìn)和互操作性的完善，以太網(wǎng)將成為電信網(wǎng)的基礎(chǔ)元素。當(dāng)前正逐步在寬帶接入網(wǎng)匯聚層面引入廣義的運(yùn)營級以太技術(shù)，提供高可用、高速率的業(yè)務(wù)匯聚能力和以太網(wǎng)互連業(yè)務(wù)?？梢灶A(yù)計，隨著網(wǎng)絡(luò)中IP/以太網(wǎng)業(yè)務(wù)量的日益增加以及基于以太網(wǎng)技術(shù)的新型解決方案的不斷出現(xiàn)，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺在城域網(wǎng)中的應(yīng)用將會越來越多，電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)技術(shù)將成為面向未來的主流解決方案。

烽火網(wǎng)絡(luò)基于F-engineM8000系列電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺 （CESP）來提供分組化多業(yè)務(wù)承載解決方案。F-engineM8000系列電信級以太網(wǎng)多業(yè)務(wù)平臺可以提供大管道的業(yè)務(wù)承載和電信級50 ms業(yè)務(wù)保護(hù)功能，具備靈活的業(yè)務(wù)控制能力和安全性保證，可以基于用戶、業(yè)務(wù)和應(yīng)用來分配相應(yīng)帶寬和QoS等級。該平臺支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音和視頻等多業(yè)務(wù)的電信級高可靠承載，同時滿足客戶對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)管理和應(yīng)用的差異化需求。烽火網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用場景。

（1）CESP用于構(gòu)建地市到縣電力數(shù)據(jù)承載網(wǎng)

電力基層調(diào)度網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)由于經(jīng)濟(jì)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(wù)質(zhì)量、多業(yè)務(wù)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(yīng)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(wù)的綜合接入。

目前CESP可應(yīng)用于以下兩種情況：

·原有SDH網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容，以適應(yīng)業(yè)務(wù)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(diào)度網(wǎng)平行，提供信息網(wǎng)多業(yè)務(wù)的綜合接入。

目前將CESP作為原有SDH網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，將原有的SDH接入層仍然保留，作為A平面。為適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，新建CESP網(wǎng)絡(luò)作為B平面，主要完成對原有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分流和新業(yè)務(wù)的綜合接入。

CESP環(huán)網(wǎng)可考慮單環(huán)架構(gòu)或吉比特接入環(huán)跨接萬兆匯聚環(huán)的分級環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。不論何種模式，CESP環(huán)網(wǎng)都可以提供快速保護(hù)倒換的業(yè)務(wù)高可靠性?；诃h(huán)網(wǎng)架構(gòu)還可以較好支持組播業(yè)務(wù)，在環(huán)路中無需復(fù)制多份內(nèi)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(wù)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(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)的接入、承載和調(diào)度，使網(wǎng)絡(luò)支持的業(yè)務(wù)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(wù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的發(fā)展。

隨著業(yè)務(wù)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(wù)分組承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(wù)分組化大客戶承載網(wǎng)。

用戶末端覆蓋和業(yè)務(wù)接入方面的實現(xiàn)方式多種多樣，既可在業(yè)務(wù)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(wù)種類復(fù)雜時采用N×E1、以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、EPON等技術(shù)作為末端接入。業(yè)務(wù)接入點的不確定性，決定了多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问讲⒋娴默F(xiàn)狀。

采用CESP組建的網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)、容量、管理和發(fā)展上均以滿足大客戶業(yè)務(wù)的開展為基準(zhǔn)，提供豐富的業(yè)務(wù)種類和可定制服務(wù)，并構(gòu)成“業(yè)務(wù)發(fā)展—網(wǎng)絡(luò)完善—業(yè)務(wù)發(fā)展”的良性循環(huán)。

（2）CESP配合EPON應(yīng)用于配網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

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

3 CESP建設(shè)電力通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

（1）電信級的高可靠性

CESP設(shè)備采用電信級高可靠設(shè)備，關(guān)鍵部件如主控板、管理總線、電源、風(fēng)扇等為冗余備份，提供系統(tǒng)的自動恢復(fù)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(fù)的過程中業(yè)務(wù)運(yùn)行不中斷。另外，業(yè)務(wù)處理板支持熱插拔特性，可實現(xiàn)在線維護(hù)和升級。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也采用高可靠結(jié)構(gòu)設(shè)計，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)生存性高，運(yùn)行靈活可靠、高效，可使電力通信網(wǎng)絡(luò)更加優(yōu)質(zhì)健壯。環(huán)網(wǎng)自愈技術(shù)可在無需人為干預(yù)的情況下，在極短時間內(nèi)從故障中恢復(fù)所承載業(yè)務(wù)。

CESP基于ITU-TX.87標(biāo)準(zhǔn)提供環(huán)網(wǎng)拓?fù)湎碌碾娦偶?0 ms業(yè)務(wù)保護(hù)。它在以太網(wǎng)的環(huán)形拓?fù)渲胁捎梅植际江h(huán)保護(hù)算法，對于故障通告和恢復(fù)均采用分布式處理，具有較低的時間和空間復(fù)雜度，從而降低了對系統(tǒng)的要求。該平臺還能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)路之間完全獨(dú)立，從而確保不會因為某點故障而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。因此，采用合理的自愈技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)內(nèi)自愈、環(huán)間互通，將建成高可靠性的、強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)為電力生產(chǎn)、管理服務(wù)。

與骨干網(wǎng)相連時可采用R-Link技術(shù)用雙上聯(lián)方式，用獨(dú)立鏈路分別接入主、備系統(tǒng)，形成鏈路備份，提供拓?fù)淇煽啃浴Ｅ浜湘溌防壖夹g(shù)，日常還可以分擔(dān)負(fù)載。類似的，廠站節(jié)點也采用R-Link技術(shù)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(wù)安全性方面，CESP通過對轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的分析，針對可疑IP、病毒數(shù)據(jù)包、廣播風(fēng)暴等攻擊進(jìn)行限制，保證網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行病毒防范。

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

（3）良好的可擴(kuò)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(luò)。環(huán)路帶寬可從10 Mbit/s平滑升級至N×10GE；設(shè)備多采用模塊化設(shè)計，可靈活擴(kuò)展；在拓?fù)渖现С宙溞?、星形和多環(huán)的類網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；環(huán)網(wǎng)的尺寸、多環(huán)拓?fù)淇筛鶕?jù)業(yè)務(wù)需要及時調(diào)整，從而在滿足當(dāng)前帶寬需求的情況下為未來可預(yù)見階段內(nèi)的通信增長提供網(wǎng)絡(luò)保障，同時保護(hù)了用戶的已有投資和設(shè)備的兼容性。

（4）有效保證用戶服務(wù)質(zhì)量

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

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

通過對轉(zhuǎn)發(fā)報文的深度分析，可以動態(tài)智能地標(biāo)識業(yè)務(wù)流，從而為后續(xù)的業(yè)務(wù)控制和QoS調(diào)度操作打下基礎(chǔ)。在承載網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)業(yè)務(wù)報文中的QoS標(biāo)記進(jìn)行有差別的調(diào)度處理。通過多種QoS算法和調(diào)度策略，包括RED和WRED等丟棄算法，WFQ和PQ等多種隊列調(diào)度策略，為不同業(yè)務(wù)提供不同的帶寬保證。

（5）快速的業(yè)務(wù)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(wù)接口，可以在多業(yè)務(wù)分組承載平臺上同時提供語音、寬帶、VoIP、VPN業(yè)務(wù)，滿足電力行業(yè)各種業(yè)務(wù)的接入需求等。

CESP設(shè)備可通過靈活的QinQ方式實現(xiàn)二層VPN業(yè)務(wù)，也可以透傳基于MPLS的二、三層VPN業(yè)務(wù)。對于VoIP業(yè)務(wù)可以基于標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口接入，并配置相應(yīng)的優(yōu)先級保證服務(wù)質(zhì)量，同時基于環(huán)網(wǎng)的快速保護(hù)倒換機(jī)制提供業(yè)務(wù)保護(hù)。

通道帶寬靈活可調(diào)，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(jìn)行帶寬調(diào)整。

（6）靈活方便的運(yùn)營維護(hù)與業(yè)務(wù)管理

設(shè)備即插即用，無需復(fù)雜配置，便于快速部署。

靈活的升級方式，當(dāng)部分節(jié)點所涉及的業(yè)務(wù)出現(xiàn)新的功能和帶寬需求時，可以只升級局部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中局部環(huán)路帶寬，而不影響整個網(wǎng)絡(luò)的使用，這樣極大地減輕了擴(kuò)容和維護(hù)的壓力和負(fù)擔(dān)。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(luò)和業(yè)務(wù)的管理能力，同時也提高了電力通信網(wǎng)絡(luò)自身在管理和維護(hù)等方面的體驗質(zhì)量（QoE）。