MSTP以太網(wǎng)傳輸技術(shù)在寧夏電力的應(yīng)用研究

（寧夏電力公司信息通信分公司，寧夏 銀川 750001）

1 引言

電力通信作為電網(wǎng)的三大支柱之一，支撐了公司管理信息化、電網(wǎng)控制自動(dòng)化，更是“數(shù)字電網(wǎng)”、“數(shù)字電力”的重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著電網(wǎng)控制自動(dòng)化程度的不斷提高，安自、保護(hù)數(shù)字化通道的廣泛應(yīng)用，電力通信已成為電力安全生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

圍繞建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司的戰(zhàn)略目標(biāo)，寧夏電力公司堅(jiān)持集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精細(xì)化管理的總體發(fā)展思路，構(gòu)筑安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的省強(qiáng)電網(wǎng)。建設(shè)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司對(duì)電力通信網(wǎng)的建設(shè)提出兩方面的要求，一是要建設(shè)與堅(jiān)強(qiáng)一次電網(wǎng)和管理信息化體系相適應(yīng)的技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)高效的堅(jiān)強(qiáng)電力通信網(wǎng)，以保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提升企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，二是突出整合、優(yōu)化的方針，提高電力通信網(wǎng)整體資源利用率，實(shí)現(xiàn)配置靈活、經(jīng)濟(jì)高效的目標(biāo)。

當(dāng)前電力通信業(yè)務(wù)正在由以話音通信為主逐步向以數(shù)據(jù)通信為主轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量已超過(guò)總帶寬需求的80%。在各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，IP業(yè)務(wù)占據(jù)了主導(dǎo)地位，例如電力營(yíng)銷、企業(yè)管理信息等均采用IP協(xié)議。隨著電力市場(chǎng)化的進(jìn)一步發(fā)展，基于Internet的具有開(kāi)放性和安全可靠性的信息傳輸平臺(tái)將成為電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的必然趨勢(shì)。結(jié)合“十二五”期間傳輸網(wǎng)承載業(yè)務(wù)的需求和傳輸網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)寧夏電力光纖傳輸MSTP骨干網(wǎng)進(jìn)行更新改造，為節(jié)點(diǎn)設(shè)備配置以太網(wǎng)板卡，以保證營(yíng)銷、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的接入，滿足不斷發(fā)展的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需求。

2 MSTP技術(shù)簡(jiǎn)介

MSTP(Multi-Service Transport Platform)是基于 SDH技術(shù)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)，將傳統(tǒng)的SDH復(fù)用器、數(shù)字交叉鏈接器（DXC）、WDM終端、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)備的技術(shù)?；?SDH的MSTP最適合作為網(wǎng)絡(luò)邊緣的融合節(jié)點(diǎn)支持混合型業(yè)務(wù)，特別是以TDM業(yè)務(wù)為主的混合業(yè)務(wù)。它不僅適合缺乏網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的新運(yùn)營(yíng)商，應(yīng)用于局間或POP間，還適合于大的企事業(yè)用戶駐地。而且即便對(duì)于已敷設(shè)了大量SDH網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)公司，以 SDH為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)平臺(tái)可以更有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，有助于實(shí)現(xiàn)從電路交換網(wǎng)向分組網(wǎng)的過(guò)渡[1,2]。

這就要求SDH必須從傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)平臺(tái)，即融合的多業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。MSTP的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是充分利用SDH技術(shù)對(duì)傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流提供保護(hù)恢復(fù)能力和較小的延時(shí)性能，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐層加以改造，以適應(yīng)多業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)二層的數(shù)據(jù)智能支持。即將傳送節(jié)點(diǎn)與各種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)融合在一起，構(gòu)成業(yè)務(wù)層和傳送層一體化的SDH業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)[3]。

在寧夏電力通信網(wǎng)絡(luò)中，采用MSTP網(wǎng)絡(luò)針對(duì)業(yè)務(wù)的應(yīng)用情況，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載和傳送目前采用以下方式：

（1）以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的透?jìng)鞣绞?，這是目前應(yīng)用較廣的一種方式，也是MSTP初期在SDH設(shè)備上為了實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的透明傳送而采取的方式。這種方式只是為了實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的透明傳送，利用某種協(xié)議(PPP/LAPS/GFP)將非交換型的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的幀信號(hào)直接進(jìn)行封裝，然后利用PPP over SDH、反向復(fù)用(將高速數(shù)據(jù)流分散在多個(gè)低速VC中傳送以提高傳輸效率，如采用5*VCl2級(jí)聯(lián)來(lái)傳送10MB/S以太網(wǎng)業(yè)務(wù))等技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。由于各廠商將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)映射進(jìn)VC的方法不同，采用的協(xié)議各異，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)透明傳送后，必須在同廠商的設(shè)備上進(jìn)行終結(jié)。

（2）對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行第二層交換處理后再進(jìn)行封裝，然后映射到SDH的VC中再送入線路側(cè)進(jìn)行傳送，這樣更好的適應(yīng)了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。這種方式將第二層以太網(wǎng)幀(MAC幀)交換集成到SDH設(shè)備的支路卡上，二層交換機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)連接在網(wǎng)上設(shè)備的MAC地址，并根據(jù)目的地的MAC地址將幀信號(hào)交換到正確的端口。因此MSTP設(shè)備可以對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行如下處理：①M(fèi)STP可以對(duì)分散在各個(gè)地點(diǎn)的多個(gè)低速率的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚處理，將其傳送到特定地點(diǎn)的單個(gè)或多個(gè)高速以太網(wǎng)接口上。②可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，在線路側(cè)有效利用帶寬。MSTP可以將多個(gè)以太網(wǎng)接口的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)劃分到一個(gè)高速帶寬的管道中，這樣單一的線路側(cè)信道就可以由多個(gè)用戶使用，既可以保證以太網(wǎng)業(yè)務(wù)突發(fā)時(shí)的峰值流量，又能夠保證帶寬(以太網(wǎng)業(yè)務(wù)很多時(shí)段并沒(méi)有業(yè)務(wù)傳送)的有效利用。如5個(gè)快速以太網(wǎng)接口可以在MSTP上共享一個(gè)155MB/S的傳輸帶寬，降低運(yùn)行成本。③可以有效的利用多種方法對(duì)不同用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性。一種是對(duì)用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)開(kāi)通專用的通道，既將業(yè)務(wù)映射入單獨(dú)的VC中，這樣就在物理層實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶的業(yè)務(wù)有效隔離。另外，對(duì)用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)使用VLAN標(biāo)簽，利用802.1Q的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)劃分VLAN來(lái)將用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離；在必要時(shí)還可以在802.1Q的標(biāo)記上再打標(biāo)記的方法對(duì)用戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離。

3 電力通信以太網(wǎng)業(yè)務(wù)分析

電力通信系統(tǒng)傳輸骨干網(wǎng)主要承載電網(wǎng)生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)、公司生產(chǎn)管理類業(yè)務(wù)等。就業(yè)務(wù)的站點(diǎn)覆蓋范圍而言，可以劃分為中調(diào)-地調(diào)業(yè)務(wù)、變電站業(yè)務(wù)、電廠業(yè)務(wù)；按業(yè)務(wù)的類別劃分，可以劃分為調(diào)度生產(chǎn)類、生產(chǎn)管理類、營(yíng)銷類、生運(yùn)類等；按業(yè)務(wù)性質(zhì)劃分，可以劃分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)等；按傳輸通道類型上劃分，包括光纖直連、2M電路、以太網(wǎng)；隨著電網(wǎng)智能化的發(fā)展，IP業(yè)務(wù)逐漸占據(jù)主流，目前主要以太網(wǎng)業(yè)務(wù)如表1所示：

表1 電力通信系統(tǒng)骨干網(wǎng)承載的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)

4 電力通信網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)方式

4.1 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)透?jìng)?/h3>

利用 MSTP以太板卡點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸方式實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)物理隔離的傳輸，其傳輸方式如圖1：

圖1 MSTP以太板卡傳輸方式

10G傳輸網(wǎng)傳輸容量為 64個(gè) VC4(155M)，或?yàn)?4x63=4032個(gè)VC12(2M)構(gòu)成。

（1）信息點(diǎn)業(yè)務(wù)流為10M，通過(guò)SDH以太板將業(yè)務(wù)映射為5個(gè)2M在SDH網(wǎng)中傳輸，在局端再由以太板卡反向映射為10M到局端交換機(jī)。

（2）信息點(diǎn)業(yè)務(wù)流為100M，通過(guò)SDH以太板將業(yè)務(wù)映射為50個(gè)2M或1個(gè)155M在SDH網(wǎng)中傳輸，在局端再由以太板卡反向映射為100M到局端交換機(jī)。

（3）信息點(diǎn)業(yè)務(wù)流為1000M，通過(guò)SDH以太板將業(yè)務(wù)映射為7個(gè)155M在SDH網(wǎng)中傳輸，在局端再由以太板卡反向映射為1000M到局端交換機(jī)。

以上實(shí)現(xiàn)方式是傳輸網(wǎng)為 10/100/1000M業(yè)務(wù)提供等速的傳輸帶寬，保證業(yè)務(wù)透明的傳輸。同樣方式也可采用非線速帶寬傳輸方式，即MSTP以太板卡可根據(jù)信息點(diǎn)實(shí)際需要的帶寬來(lái)靈活分配其傳輸容量，可以完成MSTP網(wǎng)傳輸帶寬的最大化利用，完成業(yè)務(wù)的透明傳輸。本傳輸方式各業(yè)務(wù)端口的傳輸是完全物理隔離的傳輸，利用端到端的傳輸可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的完全隔離，為信息網(wǎng)傳輸提供安全可靠的傳輸方式。

此種傳輸方式可以用于各局業(yè)務(wù)直接到省局點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸，是基于端口到端口的傳輸，對(duì)于四個(gè)安全區(qū)域的業(yè)務(wù)均可利用 MSTP網(wǎng)上各節(jié)點(diǎn)的一層或二層板卡實(shí)現(xiàn)物理隔離的安全傳輸。由于采用點(diǎn)到點(diǎn)方式，所以此種實(shí)現(xiàn)方式在局端將會(huì)有較多的物理出線，需提供較多的交換機(jī)端口。

4.2 以太業(yè)務(wù)二層匯聚和交換

利用二層以太板卡同樣可實(shí)現(xiàn)安全區(qū)域的物理隔離，同時(shí)利用二層以太板卡的點(diǎn)到多點(diǎn)的匯聚功能避免了局端較多物理端口的占用，減少局端物理出線和交換機(jī)端口與IP地址的利用。為了實(shí)現(xiàn)四個(gè)安全區(qū)域的完全物理隔離，根據(jù)各安全區(qū)域業(yè)務(wù)量的大小，在局端為四個(gè)安全區(qū)域各單獨(dú)配置一塊或多塊二層以太板卡，從而可實(shí)現(xiàn)在同一MSTP傳輸網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)四個(gè)安全區(qū)域業(yè)務(wù)的傳輸，并保證不同區(qū)域業(yè)務(wù)獨(dú)立傳輸?shù)奶匦?。其具體傳輸方式如圖2：

圖2 MSTP以太板卡實(shí)現(xiàn)不同安全分區(qū)業(yè)務(wù)隔離

由于各安全區(qū)域連接MSTP SDH節(jié)點(diǎn)的一層或二層以太板的10/100/1000M物理端口，其實(shí)際的業(yè)務(wù)流并未與物理接口等速，通常100M全速業(yè)務(wù)流的恒定比特率為20M左右，僅峰值比特率為100M，對(duì)于各安全區(qū)域通常100M接口的接入點(diǎn)僅僅傳輸幾兆或幾十兆的業(yè)務(wù)流，所以在傳輸帶寬的匹配上應(yīng)當(dāng)采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用的技術(shù)，即在局端為每個(gè)安全區(qū)域單獨(dú)配置一塊或多塊二層以太板卡實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自同一安全區(qū)域的業(yè)務(wù)進(jìn)行匯聚到一個(gè)或幾個(gè)100/1000M端口，由局端二層板卡上的100/1000M端口連接交換機(jī)到相應(yīng)服務(wù)器。

對(duì)應(yīng)于各區(qū)域的業(yè)務(wù)接入MSTP SDH節(jié)點(diǎn)，由MSTP一層或二層以太板卡為其單獨(dú)分配物理通道連接至其局端本區(qū)域二層以太板卡，局端MSTP傳輸設(shè)備二層以太卡采用了數(shù)據(jù)設(shè)備統(tǒng)計(jì)復(fù)用、帶寬共享的原理，利用每區(qū)域的以太板卡實(shí)現(xiàn)對(duì)其區(qū)域以太數(shù)據(jù)的匯聚，保證了區(qū)域間業(yè)務(wù)安全隔離的傳輸[4]。由于傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬為2.5G或10G，帶寬是目前信息網(wǎng)絡(luò)千兆帶寬的2倍、4倍，從而會(huì)提升傳輸質(zhì)量，減少傳輸時(shí)延，并可利用傳輸設(shè)備物理帶寬完全隔離的特性，可保證四區(qū)域的信息業(yè)務(wù)獨(dú)享傳輸通道的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究MSTP以太網(wǎng)傳輸技術(shù)，提高寧夏電力通信系統(tǒng)SDH傳輸網(wǎng)的利用效率。通過(guò)對(duì)SDH設(shè)備的改造，使其具備以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入能力，為調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、配用電、視頻等IP業(yè)務(wù)的接入提供了傳輸通道。

[1]曹薊光,吳英樺.多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)與應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2003.

[2]王建全,等.城域MSTP技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3]孫偉.MSTP電路組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用[J].電信技術(shù),2006(6):62-67.

[4]MSTP光傳輸網(wǎng)中以太網(wǎng)業(yè)務(wù)組網(wǎng)方式研究[J].電力系統(tǒng)通信,2010,vol.31,No.208.