張學欽

摘 要：對電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展和現(xiàn)狀進行了分析，說明額電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)所需要克服的問題，電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面構建有助于解決單一路由平面網(wǎng)絡的缺陷，能顯著提高業(yè)務系統(tǒng)的可靠性和業(yè)務保障能力。還對MSTP技術進行了簡要分析，其對SDH技術進行了充分的應用，經(jīng)過一些列改造后，能夠適應更多類型的業(yè)務應用，同時支持各種類型的數(shù)據(jù)傳輸，是業(yè)務提供的速度顯著提，改善了網(wǎng)絡的擴展性，也有效的降低了網(wǎng)絡的運營維護成本?；贛STP技術，對調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二張網(wǎng)進行建立，二者優(yōu)勢結合，更夠更大程度的提升調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的可靠性、安全性以及高效性。

關鍵詞：MSTP技術;SDH技術;調度數(shù)據(jù)網(wǎng);第二平臺;雙平臺網(wǎng)絡

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0178-05

Analysis and Research on the Planning and Design of the Second Network of the Ground Dispatching and Dispatching Data Network Based on MSTP Technology

Zhang Xueqin

（Bayannaoer Electric Power of Inner Mongolia Electric Power Group， Bayan Nur 015000， China）

Abstract：This paper analyzes the development and current situation of electric power dispatching data network， and points out the problems that electric power dispatching data network needs to overcome. The construction of the second plane of power dispatching data network helps to solve the defects of single routing plane network， and can significantly improve the reliability and service guarantee ability of business system. MSTP technology is also briefly analyzed， which makes full use of SDH technology. After some column transformation， it can adapt to more types of business applications and support various types of data transmission. This is a significant improvement in the speed of service provision， improving the scalability of the network， and effectively reducing the operation and maintenance costs of the network. Based on MSTP technology， the second network of dispatching data network is established. The combination of the two advantages can improve the reliability， security and efficiency of dispatching data network to a greater extent.

Key words：MSTP technology; SDH technology; dispatching data network; second platform; dual platform network

電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)主要是用來傳輸電網(wǎng)自動化信息、繼電保護和安全自動裝置控制信息、以及調度指揮指令等等，同時也是一種電力生產調度控制大區(qū)服務的專用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的存在實現(xiàn)了電力的實施控制和在線生產交易等多種電力業(yè)務，另外它也是智能化電站建設的技術支撐。因此，建立一個安全、可靠、高效、經(jīng)濟的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)十分重要，它不僅能夠起到保護系統(tǒng)安全的作用，還能確保不同業(yè)務系統(tǒng)之間能夠有效隔離，進而有效提高業(yè)務保障能力，網(wǎng)絡可靠性也得到大大提高，對加強智能電網(wǎng)調度系統(tǒng)建設有著十分重要的意義。目前的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)大多都是單一路由平面的網(wǎng)絡，這就導致它所支持的業(yè)務都是單機方式，盡管其網(wǎng)絡的可靠性可以依靠設備的雙重化來提升，但是也存在一些弊端，比較顯著的就是其網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)的耦合度較高，如果調度數(shù)據(jù)網(wǎng)出現(xiàn)了故障，對網(wǎng)絡的可用性會造成很大的影響。所以，有必要給調度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設第二張網(wǎng)，實現(xiàn)調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的雙平面網(wǎng)絡，二者平面間相對獨立，都可以實現(xiàn)與業(yè)務層面的配合，業(yè)務也能夠通過正常的網(wǎng)絡平面進行轉發(fā)，這樣就很好的解決了單一路由平面網(wǎng)絡工作時出現(xiàn)的問題。調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第二平面的建設，可以顯著提高業(yè)務系統(tǒng)的可靠性，業(yè)務保障能力也大大提高，并且它保證了調度機構在正常狀態(tài)和應急狀態(tài)下信息傳輸?shù)囊蠖寄軌虻玫綕M足。

安全、可靠、高效、經(jīng)濟的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設離不開先進的通信技術的支持，尤其是信息傳輸技術，而傳輸技術也經(jīng)歷了由SDH到ATM再到MSTP的發(fā)展，近些年來，應用層IP業(yè)務急劇增長，城域網(wǎng)主要是以千兆以太網(wǎng)技術，利用MPLS技術組網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡平臺的建立。而隨著電力技術的迅猛發(fā)展，業(yè)務的種類也變得更加多樣化，出現(xiàn)許多新的業(yè)務，例如變電生產MIS聯(lián)網(wǎng)、調度數(shù)據(jù)網(wǎng)以及營銷系統(tǒng)等生產管理數(shù)據(jù)業(yè)務業(yè)務的接入要求，現(xiàn)在電力通信傳輸往需要解決的問題就是入耳提高數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸效率，客服新業(yè)務發(fā)展的瓶頸，而MSTP技術的出現(xiàn)則可以在一定程度上解決這些問題，這里詳細介紹了MSTP技術，以及基于MSTP技術調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面的建設研究。

1 MSTP技術介紹

1.1 MSTP技術的發(fā)展歷程

MSTP技術即多業(yè)務傳輸平臺，它是基于SDH平臺，與此同時進行ATM、TDM以及以太網(wǎng)等業(yè)務的傳送、接入、處理，實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務平臺[1]。MSTP技術已經(jīng)有了很長時間的發(fā)展，主要有4個技術發(fā)展階段。

第1階段，最開始的MSTP技術是將IP傳送接口添加到原有額SDH設備上，通過一種簡單的方式使IP都集成到SDH設備中，以此來給數(shù)據(jù)包提供點對點透明傳輸，但是這種數(shù)據(jù)傳輸方式無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)寬帶的共享，也不能支持以太網(wǎng)結構，所以對數(shù)據(jù)業(yè)務的市場要求無法達到，這也促進了MSTP技術的第二階段發(fā)展。

第2階段，第二代MSTP技術，在第一代的基礎上對IP進行了優(yōu)化處理，其中重點對分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蔬M行了提升，同時改善了對QoS的保證，使其能夠支持以太網(wǎng)結構以及完整的二層數(shù)據(jù)功能，也能夠支持更多的傳送協(xié)議，此外還進一步增強了SDH的基礎功能，重點提升網(wǎng)絡的傳輸效率及管理效率，同時減少網(wǎng)絡的運行成本和設備成本。第二代MSTP涉及的技術主要有鏈路容量調整機制（LCAS）、虛級聯(lián)（VC）、彈性分組環(huán)（RPR）以及通用成幀規(guī)程（GFP），現(xiàn)在使用較多的就是第二代MSTP技術[2]。

第3階段，這個階段主要是RPR技術的應用，在MSTP中完全融入RPR處理功能，以此實現(xiàn)了公平的寬帶分配、以太網(wǎng)寬帶統(tǒng)計復用、更加安全的用戶隔離以及更加嚴格的QoS和CoS。

第4階段，在此階段的重點就是智能化的實現(xiàn)，也就是將智能化的控制層面增加到SDH傳送網(wǎng)的層面上，以此實現(xiàn)業(yè)務層寬帶實時申請的快速響應，另外在建立SDH波長或電路通道時更多地利用交換式連接，也能夠根據(jù)實際的運營需求，隨時對電路或通道進行更新、拆除或者重建，為光虛擬專網(wǎng)寬帶租用等運營場合提供了智能化的技術支撐。

1.2 MSTP技術的特點

MSTP技術的主要特點就是使用了LCAS、VC以及SFP等技術，與此同時它還增加了ATM交換能力和以太網(wǎng)二層交換能力[3]。其中GFP技術可以實現(xiàn)將各種數(shù)據(jù)信號透明地封裝到現(xiàn)有的網(wǎng)絡中，它是一種通用標準信號適配映射技術，其主要特點是效率高、靈活簡單、對各種網(wǎng)絡拓撲都支持、有利互聯(lián)互通。而LCAS則提供了一種改變虛級聯(lián)信號寬帶的動態(tài)無損、靈活地方法，能夠實現(xiàn)自動地與業(yè)務相適應。在提高了寬帶指配速度的同時還不會對業(yè)務造成任何損傷，此外在系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，LCAS可以對系統(tǒng)寬帶進行動態(tài)地調整， 不需要人工干預，擁有軟保護模式，這樣就既保證了服務的質量，還顯著提高了網(wǎng)絡的利用率。

MSTP設備能夠支持多種業(yè)務接口。對數(shù)據(jù)、語音等多種業(yè)務都能提供支持，業(yè)務類型豐富，還能夠通過靈活的更換接口模塊適應業(yè)務的發(fā)展變化。

MSTP設備的寬帶利用率高。MSTP具有ATM和以太網(wǎng)業(yè)務的二層傳輸能力，傳輸鏈路的寬帶能夠進行配置，同時支持統(tǒng)計復用[4]，所以寬帶的利用率高。

MSTP設備的組網(wǎng)能力較強。能夠支持多種形式的組網(wǎng)，如環(huán)和鏈，因此其組網(wǎng)能力較強。

另外MSTP技術在網(wǎng)管方面，能夠實現(xiàn)智能、統(tǒng)一的網(wǎng)絡管理，其互操作性和兼容性都十分優(yōu)良。MSTP還能夠和SDH網(wǎng)絡進行統(tǒng)一管理，這樣就可以和原有的網(wǎng)絡實現(xiàn)兼容和互通。圖1是MSTP智能網(wǎng)管模型示意圖。

2 電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二張網(wǎng)的建設

2.1 調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的現(xiàn)狀

國家調度數(shù)據(jù)一級網(wǎng)、區(qū)域二級網(wǎng)，以及省級三級網(wǎng)加上地級四級網(wǎng)、縣級五級網(wǎng)共同構成了電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)，它們的覆蓋范圍極廣，包括了發(fā)電廠、直調變電站自己各級調度中心。目前我國的電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)基本都是由單一的路由平面網(wǎng)絡構成的，因此它所支持的業(yè)務絕大部分都是單機方式的，并且單一網(wǎng)絡平面中系統(tǒng)和設備的耦合度較高[5]，會對網(wǎng)絡的可用性產生較大的影響，進而導致業(yè)務系統(tǒng)的可靠性降低。

接入層、骨干層和核心層三者共同構成了調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡結構，3個層級是通過國網(wǎng)調與省調度數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)的。省調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的接入層是由省調的若干個地調點構成的，核心層和骨干層則是由路由器雙節(jié)點實現(xiàn)互備的，省調和相關的地調來負責省調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的管理和運行，其覆蓋了省調、地調、統(tǒng)調，備調以及水電站等等。

電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)目前采用的是單網(wǎng)雙機模式，接入層的網(wǎng)絡帶寬為2M，骨干層的為10M。整個網(wǎng)絡采用的是網(wǎng)狀拓撲結構。省調度數(shù)據(jù)網(wǎng)是基于IP over SDH的技術體制，以電力通信傳輸網(wǎng)絡為基礎的，而其AS內部IGP所使用的是OSPF路由協(xié)議[6]。

2.2 調度數(shù)據(jù)網(wǎng)雙平面的建立

調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二平面的建設方案在很早之前就已經(jīng)被提出來了，電力調度數(shù)據(jù)網(wǎng)是調度核心業(yè)務數(shù)據(jù)通信平臺，因此需要進行雙平面建設，這樣各種調度業(yè)務的實時性、可靠性自以及安全性都能夠通過統(tǒng)一規(guī)劃的網(wǎng)絡得到很好的保障，另外適當調整網(wǎng)絡結構，還能夠實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在建設調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的雙平面時，需要對現(xiàn)有的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的實際情況進行充分了解，這樣可以有效節(jié)約建設成本，也是對現(xiàn)有的設備的一種充分利用，建設雙平面時還要使第一平面和第二平面之間存在互備關系，加強調度數(shù)據(jù)的可靠性，以此滿足更加復雜的調度業(yè)務。

（1）網(wǎng)絡的技術點。接入網(wǎng)。所有國調直調廠站節(jié)點構成國調接入網(wǎng)。網(wǎng)調直調廠站和國調直調廠站所在網(wǎng)調區(qū)域的節(jié)點構成網(wǎng)調接入網(wǎng)。省調直調廠站和網(wǎng)調直調廠站躲在省調區(qū)域節(jié)點構成省調接入網(wǎng)。地縣調直調廠站和省調直調廠站所在的地調區(qū)域節(jié)點構成地調接入網(wǎng)。如圖2所示。

網(wǎng)絡的技術體制。IP over SDH技術體制是調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡所使用的技術體制，主要是由于調度數(shù)據(jù)網(wǎng)是一種專用網(wǎng)絡，因此需要在整個網(wǎng)絡部署MPLS/VPN，將各相關業(yè)務根據(jù)安全分區(qū)選擇接入相應的VPN，進而使調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的技術體制實現(xiàn)統(tǒng)一。使用電力專用通信網(wǎng)來實現(xiàn)網(wǎng)絡寬帶和業(yè)務鏈路的設計，優(yōu)先使用光通信鏈路，與此同時使用SDH進行專線組建，與其他網(wǎng)絡實現(xiàn)物理隔離。其中骨干網(wǎng)個幾點之間互聯(lián)，同時主要選用155鏈路，在設計冗余鏈路時要確保物理路由不重合。

（2）設計路由協(xié)議策略。MP-IBGP協(xié)議是調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二張網(wǎng)所使用的主要協(xié)議，通過此協(xié)議可以實現(xiàn)信息和內部VPN路由的傳遞，其跨域互聯(lián)是通過使用MP-EBGP協(xié)議實現(xiàn)的，域內IBGP互聯(lián)則是通過路由反射技術實現(xiàn)的， 因為網(wǎng)絡使用的是OSPF路由協(xié)議，可以很容易達到路由冗余配置的目的，其主要是通過冗余物理鏈來實現(xiàn)的，網(wǎng)絡節(jié)點使用的是支持QOS的具有CQS體系結構的路由器設備。同時其接入網(wǎng)所使用的是雙路由設計，通過骨干網(wǎng)可以實現(xiàn)各調度機構之間的信息互換，并且雙平面網(wǎng)絡是互為備份的。

（3）網(wǎng)絡設計原則。骨干網(wǎng)按照雙平面建立。根據(jù)國家電網(wǎng)的相關要求，骨干網(wǎng)的雙平面必須與省、地調的主站應用業(yè)務系統(tǒng)相連接。并且需要使用雙機配置，連接不同的接入網(wǎng)，所連接的接入網(wǎng)可以不需要按照雙平面建設，這些接入網(wǎng)通過對調度廠站的雙覆蓋，再加上接入網(wǎng)之間存在互備關系，網(wǎng)絡的可靠性大大提高。

承載的業(yè)務。安全Ⅰ區(qū)業(yè)務、安全Ⅱ區(qū)業(yè)務和應急指揮系統(tǒng)業(yè)務共同構成了省調所需要承載的業(yè)務。與此同時，不同種類業(yè)務信息的傳輸可靠性、傳輸優(yōu)先級、傳輸頻率以及傳輸時延等都有一定的差別[7]。業(yè)務主要有：電力市場技術支持系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、水調自動化系統(tǒng)、廣域向量測量系統(tǒng)。保護故障信息系統(tǒng)、點能量采集系統(tǒng)以及保護行波測距系統(tǒng)等等。地調承載的業(yè)務則包括“五防”系統(tǒng)、調度自動化系統(tǒng)、能量計量采集系統(tǒng)、安控裝置、保護管理系統(tǒng)以及故障錄波系統(tǒng)等等。廠站端承載的業(yè)務有變電站監(jiān)控系統(tǒng)、升壓站NCS系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)、電量計量采集裝置、遠動終端裝置、保護信息管理機、故障錄波器等。

（4）不同種類業(yè)務系統(tǒng)的接入方案。省地調業(yè)務系統(tǒng)接入方案。調度端的業(yè)務應用系統(tǒng)與骨干網(wǎng)必須要相互連接，并且要使用域內MPLS-VPN來達到業(yè)務應用系統(tǒng)間的互聯(lián)的目的。使用雙機雙卡使調度端分別接入雙網(wǎng)，使用跨域MP-EBGP方式實現(xiàn)調度端到廠站的通信互聯(lián)，同時確保只跨一個域，而廠站端的業(yè)務應用系統(tǒng)則要求接入對應的接入網(wǎng)。此外以改造后的網(wǎng)調和省調為基礎，完善擴充地調的接入網(wǎng)，使其可以將所有的本地域、縣調統(tǒng)調的電廠、220kV變電站、110kV變電站和擁有通信條件的35kV變電站都覆蓋到。將地調接入網(wǎng)與國網(wǎng)調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的骨干網(wǎng)的省子區(qū)所設立的地調機房骨干節(jié)點相連接。下面是省、地調業(yè)務應用系統(tǒng)的接入圖。

廠站端業(yè)務應用系統(tǒng)接入方案。采用雙卡雙機與不同的兩個接入網(wǎng)相連接，下圖是廠站端為應用系統(tǒng)接入方案示意圖。

（5）網(wǎng)絡安全二次防護。根據(jù)國家的相關規(guī)定，要求在廠站端和調度端的廣域邊界，需要設置硬件防火墻以及IP縱向加密認證網(wǎng)關，以此保護廣域網(wǎng)的邊界。此外，廣域路由器和實時業(yè)務VPN之間需要設置縱向加密認證網(wǎng)關，而廣域路由器和電網(wǎng)應急業(yè)務VPN、非實時業(yè)務VPN之間需要設置硬件防火墻[8]。通過加密和防火墻的設置來達到網(wǎng)絡專用、安全分區(qū)、縱向認證、橫向隔離的目的。

（6）網(wǎng)絡管理。在調度數(shù)據(jù)網(wǎng)中，各級接入網(wǎng)及骨干網(wǎng)的核心節(jié)點都可以部署一套網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，這樣就能很好的進行區(qū)域內各個站點的運行維護和日常管理。調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的第二張網(wǎng)的網(wǎng)絡管理利用的是分布式管理結構，第二平面骨干域的網(wǎng)管中心則是網(wǎng)調和國調。利用帶內管理的方式對網(wǎng)絡進行管理，也就是不用額外的端口和鏈路，利用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵Ъ纯伞Ａ硗馔蹰煿芾硐到y(tǒng)需要一些必備的功能，包括故障管理、網(wǎng)絡拓撲管理、安全管理、配置管理、定制報表、流量分析等等功能。

3 結語

單一路由平面的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)，其大部分業(yè)務為單機方式支持，盡管其可靠性通過設備雙重化得以提高，但是其系統(tǒng)和設備的耦合度較高，網(wǎng)絡出現(xiàn)故障時，就會對網(wǎng)絡的可用性造成較大影響。為了解決這個問題，需要建立調度數(shù)據(jù)網(wǎng)第二張網(wǎng)，使雙平面網(wǎng)絡得以實現(xiàn)，同時確保兩平面間具有相對獨立性，并且二者同業(yè)務層面的配合，以此來達到業(yè)務在正常網(wǎng)絡平面的轉發(fā)的目的。第二張網(wǎng)的建立能夠顯著提高業(yè)務系統(tǒng)的可靠性，也使得業(yè)務保障能力大大提高。而對著應用層IP業(yè)務的急劇增長，傳統(tǒng)的SDH技術已經(jīng)無法滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而MSTP技術應運而生，MSTP對SDH技術進行了充分的利用，尤其是它的確保演示性能及保護恢復性能，通過一系列的技術改造后，能夠適應對中業(yè)務應用系統(tǒng)，同時支持數(shù)據(jù)的傳輸，對電路的配置也進行了一定的簡化，業(yè)務提供速度得以提升，網(wǎng)絡的擴展性得以完善，大大降低了運營維護成本。以MSTP技術為支撐，進行調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的第二張網(wǎng)的建立，能夠更好地建立起一個安全、可靠、高效、經(jīng)濟的調度數(shù)據(jù)網(wǎng)。

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