基于MSTP的異種光設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)

摘要：MSTP（基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺）設(shè)備作為電力通信網(wǎng)的現(xiàn)行主力傳輸設(shè)備，承載著電網(wǎng)遠程監(jiān)視和控制的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。筆者利用SDH原理實現(xiàn)了異種光傳輸設(shè)備間各種業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通，通過以太網(wǎng)通道解決了主站網(wǎng)管監(jiān)控站端獨立網(wǎng)元的問題，并總結(jié)了SDH基本傳輸原理、SDH互聯(lián)互通條件，以最低成本成功實現(xiàn)了不同光傳輸設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的融合，有效提升了電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全運行水平。

關(guān)鍵詞：MSTP；光設(shè)備；以太網(wǎng)；互聯(lián)互通；網(wǎng)絡(luò)融合

中圖分類號：TN915文獻標志碼：A文章編號：10052909（2015）06016205隨著變電站無人值班改造的大規(guī)模開展和電網(wǎng)信息化水平的不斷提高，電網(wǎng)安全運行對電力通信網(wǎng)的穩(wěn)定性需求不斷提高，因通信故障導(dǎo)致的電網(wǎng)事故時有發(fā)生。在電力通信網(wǎng)迅猛發(fā)展的情況下，對抗單點故障的雙平面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)建設(shè)還處于起步階段，且同一平面網(wǎng)絡(luò)中常常出現(xiàn)多個廠家的光設(shè)備，給光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的運維和管理帶來了極大的不便，對現(xiàn)有不同種類的光設(shè)備網(wǎng)路進行有效融合成為提升電力通信網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定性的必由之路。

電力通信網(wǎng)絡(luò)故障造成的電網(wǎng)事故往往規(guī)模較大、范圍較廣，這給電力通信網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行敲響了警鐘?！秶译娋W(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》中明確指出，同一條220 kV及以上線路的兩套繼電保護和同一系統(tǒng)的有主/備關(guān)系的兩套安全自動裝置通道應(yīng)由兩套獨立的通信傳輸設(shè)備分別提供，并分別由兩套獨立的通信電源供電，重要線路保護及安全自動裝置通道應(yīng)具備兩條獨立的路由，滿足“雙設(shè)備、雙路由、雙電源”的要求。

雖然各級電力通信網(wǎng)正在專項建設(shè)光傳輸設(shè)備第二平面，但由于歷史原因及物資采購問題，同一區(qū)域內(nèi)不同種類光傳輸設(shè)備多達五六種的現(xiàn)象普遍存在。因此，這些異種設(shè)備的互聯(lián)互通成為電網(wǎng)建設(shè)的基本要求，同時通過以太網(wǎng)通道傳輸OAM信息實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理成為運維需求。光傳輸設(shè)備采用同步數(shù)字體系，具有標準統(tǒng)一的接口碼型、復(fù)用方式、速率等級、幀結(jié)構(gòu)等特性，給異種設(shè)備間的互聯(lián)互通提供了技術(shù)基礎(chǔ)，但不同設(shè)備生產(chǎn)廠商的設(shè)備配置差異給互聯(lián)互通造成了一定的困難，筆者通過大量實踐和專項研究，實現(xiàn)了異種光設(shè)備間各項業(yè)務(wù)的無縫對接和業(yè)務(wù)互通，并提出區(qū)域電力通信網(wǎng)絡(luò)融合的方法。一、SDH基本傳輸原理

SDH采用同步傳送模塊STM-N（Synchronous Transport，N=1、4、16、64、256）作為信息封裝結(jié)構(gòu)[1]，由塊狀幀結(jié)構(gòu)來承載信息，分成段開銷、信息凈負荷和管理單元指針三個區(qū)域。其中段開銷主要用于網(wǎng)絡(luò)的運行、管理、維護，以保證信息能正常靈活地傳送，分為再生段開銷RSOH和復(fù)用段開銷MSOH；信息凈負荷區(qū)存放用于信息業(yè)務(wù)的比特和少量通道開銷字節(jié)；管理單元指針用來指示凈負荷區(qū)內(nèi)的信息首字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準確位置以便接收時能正確分離凈負荷。SDH的幀傳輸按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，幀周期為125 μs，每秒傳輸8 000幀，STM-1傳輸速率為155.520 Mbit/s，STM-4傳輸速率為622.080 Mbit/s，依次類推。

鄭涪文基于MSTP的異種光設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)

SDH幀中用于OAM[2]的開銷字節(jié)很多，如圖1所示，所有這些字節(jié)都能根據(jù)操作者要求靈活地從系統(tǒng)中任意SDH端口到本地AUX/EOW終端交叉連接。只要保證各個廠家設(shè)備的字節(jié)開銷在同一個字節(jié)范圍內(nèi)，就可支持不同廠家光傳輸設(shè)備互聯(lián)互通。

圖1STM-16段開銷表二、異種光傳輸設(shè)備互聯(lián)互通

（一）SDH光口互通

SDH各種業(yè)務(wù)信號進入SDH幀要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個步驟[3]。映射指不同速率的信號經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標準容器C，再加入通道開銷 POH后形成虛容器VC的過程；定位通過支路單元指針或管理單元指針來實現(xiàn)，是將幀偏移信息收進支路單元TU或管理單元AU的過程；復(fù)用指多個低價通道層信號通過碼速調(diào)整進入高價通道或多個高價通道層信號通過碼速調(diào)整進入復(fù)用層的過程。

光傳輸設(shè)備的光口非常豐富，提供了不同類型、不同容量、不同傳輸距離的接口，以滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的不同需求，不同廠家光設(shè)備所匹配的光口在各項技術(shù)指標上可能存在差異，包括波長、傳輸距離、發(fā)光功率、最小過載光功率、光通道代價、通道允許最大色散。根據(jù)ITU-T G.703標準，不同廠家設(shè)備的STM-N（N=1，4，16，64）光接口只要N相同、對應(yīng)的波長一致（1 310 nm、1 550 nm、850 nm）、入射光功率在設(shè)備允許范圍內(nèi)，即可實現(xiàn)不同廠家光設(shè)備光口互聯(lián)互通。

（二）SDH時隙的對應(yīng)關(guān)系

按照ITU-T協(xié)議，E1信號復(fù)用進VC-4的步驟是：3個TU-12復(fù)用成1個TUG-2，7個TUG-2復(fù)用成1個TUG-3，3個TUG-3復(fù)用成1個VC-4，即E1信號的復(fù)用結(jié)構(gòu)是3-7-3結(jié)構(gòu)[4]。由于復(fù)用采用的是字節(jié)間插方式，所以1個VC-4中的63個VC-12不是按順序排列的，前一個VC-12的序號和緊隨其后的VC-12的序號相差21，支路的時隙存在時隙編號和線路編號兩種編號方式，其中線路編號從第一個TUG-3的第一個TUG-2開始，將同一個TUG-2內(nèi)的VC12業(yè)務(wù)順序進行編號。

（三）以太網(wǎng)業(yè)務(wù)互通

在電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)需求往往較大，以太網(wǎng)幀通過GFP（通用成幀協(xié)議）[5]映射進SDH的VC中進行傳輸，GFP是ITU建議的映射協(xié)議（圖2），既支持普通點到點業(yè)務(wù)，也支持以太環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用，如果不同廠家設(shè)備間以太網(wǎng)幀的封裝標準一致，均采用GFP-T或GFP-F封裝方式，生成樹均采用IEEE 802.1標準，則以太網(wǎng)業(yè)務(wù)可以互通。MSTP的以太網(wǎng)端口可設(shè)置任意帶寬，將端口綁定到線路板的相應(yīng)時隙上，通過MSTP網(wǎng)絡(luò)迂回至指定站點，實現(xiàn)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳輸。

另外，MSTP設(shè)備支持EoMPLS（Ethernet Over MPLS）技術(shù)[6]，將以太網(wǎng)幀封裝到MPLS標記交換路徑中，使MPLS核心網(wǎng)絡(luò)可以傳輸原來格式的以太網(wǎng)幀，該技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)二層交換的缺陷，如VLAN限制、STP收斂時間等，而且可以實現(xiàn)端到端的QoS，使MSTP設(shè)備間（如阿爾卡特、華為、中興、烽火、UT斯達康等）實現(xiàn)以太網(wǎng)FE業(yè)務(wù)、FX業(yè)務(wù)、GE業(yè)務(wù)的互通，并成功組網(wǎng)。

三、網(wǎng)絡(luò)融合的解決思路

由于歷史原因，多種傳輸設(shè)備并行于同一電力通信網(wǎng)的現(xiàn)象較為普遍，在建設(shè)傳輸雙平面過程中，對不同廠家的光傳輸設(shè)備進行互聯(lián)互通成為必然選擇，基于SDH的MSTP設(shè)備給不同設(shè)備間的互聯(lián)互通提供了技術(shù)基礎(chǔ)，也給現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的有效融合創(chuàng)造了條件。新入網(wǎng)的異種傳輸設(shè)備可通過互聯(lián)互通實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)的穩(wěn)定傳輸，也可利用以太網(wǎng)透傳方法將該設(shè)備的網(wǎng)管信息通過原有MSTP網(wǎng)絡(luò)傳送回主站，實現(xiàn)網(wǎng)管遠程監(jiān)控。

圖3EoMPLS傳輸模式同時，在傳輸網(wǎng)絡(luò)中擁有不同設(shè)備的樞紐節(jié)點建立設(shè)備間的互聯(lián)互通，將不同設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接起來，大大增加整個光傳輸網(wǎng)絡(luò)的冗余度和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的便利性，通過科學(xué)合理的保護路由設(shè)置，有效提高通信系統(tǒng)抵御單點故障或光纜中斷的能力，以最低成本實現(xiàn)雙路由配置，為電網(wǎng)調(diào)度自動化、繼電保護、信息系統(tǒng)等提供更加可靠的通信支撐。

在國網(wǎng)重慶北碚供電公司光傳輸設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中，存在阿爾卡特、中興、UT、烽火四種不同廠家的MSTP設(shè)備，如圖4、圖5、圖6所示，其中阿爾卡特、中興、UT光設(shè)備已與北碚中心站完成組網(wǎng)，烽火光設(shè)備作為終端接入設(shè)備分別接入阿爾卡特、中興光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中。

（1）新建阿爾卡特、中興、UT光設(shè)備網(wǎng)元時，通過光纜直連或跳纖等方式接入對應(yīng)光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，進行站端網(wǎng)元開局后，使用位于中心站的網(wǎng)管系統(tǒng)開通相關(guān)業(yè)務(wù)。

（2）新建烽火光設(shè)備網(wǎng)元時，根據(jù)光纜建設(shè)情況就近接入阿爾卡特網(wǎng)絡(luò)或中興網(wǎng)絡(luò)，與對端阿爾卡特光設(shè)備或中興光設(shè)備光路對接時，須確保光模塊容量、波長相同，并控制入射光功率在-8db與-28db之間。在站端烽火網(wǎng)元開局后，分別在烽火網(wǎng)元和接入的阿爾卡特或中興網(wǎng)絡(luò)上進行時隙配置，異種設(shè)備間時隙配置時應(yīng)按通道時隙對照表一一對應(yīng)，并在中心站阿爾卡特或中興光設(shè)備2 M板或C-POS光口上實現(xiàn)業(yè)務(wù)落地。同時，在站端烽火和中心站光設(shè)備上配置以太網(wǎng)口，使站端以太網(wǎng)業(yè)務(wù)透傳至中心站光設(shè)備，實現(xiàn)中心站烽火網(wǎng)管對站端網(wǎng)元的監(jiān)控管理。

（3）選取光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中具有樞紐作用的站點進行站內(nèi)異種光設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)異種光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，滿足電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)雙路由、雙設(shè)備的要求。根據(jù)北碚公司光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，選取220 kV江東變站內(nèi)阿爾卡特光設(shè)備與UT光設(shè)備的互聯(lián)，選取北碚中心站以及110 kV高新變站內(nèi)UT光設(shè)備與中興光設(shè)備的互聯(lián)，從而實現(xiàn)北碚轄區(qū)內(nèi)UT、阿爾卡特、中興光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，并滿足北碚公司調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道雙匯聚的要求。

圖4阿爾卡特光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)圖

圖5中興光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)圖四、結(jié)語

基于MSTP的異種光設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)有效整合了電力通信傳輸網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源，充分發(fā)揮樞紐節(jié)點的異種設(shè)備網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)作用，將新舊網(wǎng)絡(luò)資源融合在一起，共同構(gòu)建一個大容量、多業(yè)務(wù)、開放可擴展、高可靠性的傳輸平臺，并能有效、充分地利用MSTP光傳輸網(wǎng)的帶寬資源，使網(wǎng)絡(luò)不斷優(yōu)化，具有突出的安全效益和經(jīng)濟效益。

圖6UT光設(shè)備網(wǎng)絡(luò)圖參考文獻：

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Interconnection and interoperability system of dissimilar

optical devices based on MSTP

ZHENG Fuwen

（State Grid Chongqing Beibei Power Supply Company， Chongqing 400700， P. R. China）

Abstract： As the current main transmission equipment of the electric power communication network， MSTP （multiservice transport platform based on SDH） equipment is carrying the key data for remote monitoring and controlling power grid. SDH principle was used to achieve the interconnection and interworking of various communication services between different kinds of optical transmission equipment， the problem of distal independent elements remote monitor and controlling in central station was solved through Ethernet channel， the basic transmission principle of SDH and the condition of interconnection and interworking were summarized， and the fusion of different optical transmission equipment networks was realized with the lowest cost. The safety level of power communication network was improved effectively.

Keywords： MSTP； optical equipment； Ethernet； interconnection and interworking； the fusion of network