電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃研究

國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 程 浩 張 課 袁 瑜

電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃研究

國網(wǎng)安徽省電力公司淮北供電公司 程 浩 張 課 袁 瑜

電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)將原有承載不同業(yè)務(wù)的若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，既便于統(tǒng)一規(guī)劃和管理，又提高資源利用率。然而，隨著電力網(wǎng)絡(luò)管理水平和自動(dòng)化程度的增加，新建的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)將面臨著更大的挑戰(zhàn)。業(yè)務(wù)增多，對(duì)設(shè)備和帶寬的要求越來越高；多種業(yè)務(wù)承載在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性也提出了極高的要求，否則一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，必將引起多種重要業(yè)務(wù)中斷，導(dǎo)致重大安全事故等。本文著重于研究綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，并對(duì)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的組網(wǎng)方案和如何選擇設(shè)備類型進(jìn)行闡述，力求保證新建網(wǎng)絡(luò)的暢通和安全穩(wěn)定。

電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)；建設(shè)規(guī)劃；組網(wǎng)方案

引言

近年來，伴隨我國經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國的電力網(wǎng)絡(luò)信息化水平在持續(xù)提升，同時(shí)，電力系統(tǒng)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息水平提出越來越高的要求，高信息化和多元化將會(huì)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)[1]。眾所周知，我國的電力生產(chǎn)、管理、經(jīng)營的崗位和部門都有電力綜合數(shù)據(jù)的滲透。建設(shè)配用電網(wǎng)自動(dòng)化、調(diào)控一體化、電網(wǎng)智能化，要求收集、傳達(dá)大量與生產(chǎn)管理、高清會(huì)議、遙視遙測(cè)等有關(guān)的信息數(shù)據(jù)。對(duì)用電單位、變電站等進(jìn)行電荷數(shù)據(jù)的采集，然后進(jìn)行傳輸和處理，進(jìn)行自動(dòng)化的配用電。伴隨我國電網(wǎng)發(fā)展方式的改變，電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的較好的接入業(yè)務(wù)能力和處理數(shù)據(jù)能力提出了更高的要求。

1.電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)現(xiàn)狀

電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)涉及較廣范圍的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如：高清會(huì)議電視、軟交換、變電站圖像監(jiān)控、變電站錄音、通信電源監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)等。為了實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)和業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同的要求，電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)需要分析不同的方面，例如：丟包率、抖動(dòng)、寬帶、時(shí)延等。變電站錄音、電源監(jiān)控、通信網(wǎng)絡(luò)等都會(huì)出現(xiàn)對(duì)丟包率較敏感的狀況；高清會(huì)議電視和軟交換對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的綜合指標(biāo)提出了最高的要求，如果網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不穩(wěn)定，伴隨而來的是圖像、聲音出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)；變電站圖像監(jiān)控比較敏感的影響著寬帶。所以，電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)對(duì)于信息技術(shù)的安全性、平穩(wěn)性、先進(jìn)性、可靠性提出了越來越高的要求。

2.電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

以電力體系對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的要求為基礎(chǔ)，建設(shè)電力系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)有三大技術(shù)原則：首先，要選擇技術(shù)成熟、應(yīng)用性廣泛的主流技術(shù)，確保在較長一段時(shí)間內(nèi)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到電力體系的應(yīng)用要求[2]。其次，要以電力系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)特點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)解決方案的選擇，且解決方案必須同時(shí)滿足安全、成熟、可靠等要求，從而確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全、平穩(wěn)、高效、可靠的運(yùn)行，同時(shí)節(jié)約一定的生產(chǎn)成本。最后，要對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和投資的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合考慮，對(duì)于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的適用性、未來的發(fā)展?jié)摿?、未來的升?jí)能力進(jìn)行判斷和提升。

（1）分組交換技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)間，分組交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)利用各種不同的條件如：最短路徑、多種路由、網(wǎng)絡(luò)根據(jù)通道誤碼、擁塞等選擇最優(yōu)的路徑。采用分組交換技術(shù)，在目的和源頭之間分組實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單獨(dú)發(fā)送，而且只有在分組發(fā)送的期間，才可占用通信通道，在目的地按照正確的順序進(jìn)行重新組裝。利用虛電路網(wǎng)絡(luò)復(fù)用技術(shù)，在一條物理電路上鏈接多個(gè)用戶終端間的通信。分組交換技術(shù)的利用，要求使用多個(gè)開關(guān)，且數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)載允許在其他交換機(jī)上分配，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，一般情況下，交換節(jié)點(diǎn)的中繼通道設(shè)置的數(shù)量要大于3個(gè)，確保線路繁忙或失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)交換的分組發(fā)送正常進(jìn)行。分組交換技術(shù)一般有快速分組和傳統(tǒng)分組兩類，快速分組利用的是中繼技術(shù)或ATM技術(shù)，而傳統(tǒng)分組利用的是X.25技術(shù)。

（2）DDN技術(shù)

DDN技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)方式管理各條不同的專線，一般情況下，在專用網(wǎng)絡(luò)上采用DDN技術(shù)，利用時(shí)隙交叉鏈接的方式可以有利于進(jìn)行通信線路的調(diào)度，線路迂回和接口備份的能力可以提供更加靈活、可靠的專線服務(wù)。DDN技術(shù)可以提供的寬帶管理更加的全面，高速時(shí)可以達(dá)到N×64 kb/s，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以達(dá)2.4-9.6 kb/s，同時(shí)還可提供其他的多種業(yè)務(wù)接口，例如：數(shù)字、音頻、視頻等，有利于接入數(shù)據(jù)信息、聲音、圖像等業(yè)務(wù)[3]。但是有一點(diǎn)是要特別注意的，使用DDN接入用戶業(yè)務(wù)的過程中，寬帶的物理資源是被單獨(dú)占據(jù)的。

3.電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的組網(wǎng)方案

要對(duì)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的組網(wǎng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，需從接入網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的方便性、靈活性、可靠性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、交換節(jié)點(diǎn)的位置等方面考慮，同時(shí)與當(dāng)?shù)氐貐^(qū)通信網(wǎng)的目前狀況和未來規(guī)劃相結(jié)合。

（1）把當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的目前發(fā)展?fàn)顩r和未來的城市網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)劃作為基礎(chǔ)，把電力系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)的方便性、靈活性、安全性要求作為依據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的接入節(jié)點(diǎn)和交換節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行選擇和設(shè)置。

（2）按照155/162 Mhit/s寬帶配置光纖通道在交換節(jié)點(diǎn)中繼通道處，按Ghit/s級(jí)設(shè)置升級(jí)交換節(jié)點(diǎn)的吞吐量。

（3）采用IP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行接入時(shí)，要利用路由器或者局域網(wǎng)端口的方式。利用透明傳輸?shù)哪Ｊ交蛘咝帕罱庾x的模式對(duì)ATM網(wǎng)和程控交換網(wǎng)進(jìn)行連接[4]。一般情況下，變電站的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)是傳輸在變電站和地區(qū)調(diào)度所之間，對(duì)靜態(tài)圖像進(jìn)行編碼，然后傳輸?shù)剿茌牭貐^(qū)的調(diào)度所，且傳輸頻率較低，而這部分主要占據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入層的寬帶中。

（4）對(duì)電力體系或者其他大型廠站的用戶接入交換層節(jié)點(diǎn)時(shí)，要按照就近入網(wǎng)的原則。如果通道質(zhì)量較差，則選擇接入設(shè)備時(shí)要考慮其是否帶有糾錯(cuò)功能。

（5）建設(shè)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)時(shí)，可將其按照交換層和接入層兩部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行組建，不僅使得網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)得以減輕，還可以使網(wǎng)絡(luò)的可靠性得到保障。連接網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)和鄰近的交換節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以設(shè)置2-3個(gè)中繼路由，但要引起注意的是，存在于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交換節(jié)點(diǎn)間的中繼路由的結(jié)構(gòu)不可設(shè)置的太過復(fù)雜，以電力綜合流量和其重要程度為前提，把網(wǎng)絡(luò)內(nèi)復(fù)雜繁瑣的交換節(jié)點(diǎn)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)分為核心層和骨干層。

4.對(duì)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)備類型進(jìn)行選擇

對(duì)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)備配置和類型進(jìn)行選擇，核心層和骨干層分別對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于核心層來說，應(yīng)該選擇高端的路由器，且下面所掛的交換機(jī)應(yīng)該滿足三層全千兆的要求；對(duì)于匯聚層，應(yīng)該選擇中端的路由器，且下面所掛的交換機(jī)應(yīng)該滿足三層全千兆的要求；對(duì)于接入層，應(yīng)該配置三層路由的交換機(jī)。

為了確保網(wǎng)絡(luò)的安全，連接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的核心節(jié)點(diǎn)時(shí)可以使用不完全或完全的網(wǎng)狀網(wǎng)。眾所周知，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載的所有業(yè)務(wù)中，寬帶業(yè)務(wù)占據(jù)較大的比例份額，同時(shí)需求量正在逐步的上漲，E1的鏈路遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代發(fā)展的要求，所以，建設(shè)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的主干鏈路時(shí)，往往是以光纖直連為主要的連接方式，其他的都是作為候補(bǔ)方式[5]。在現(xiàn)實(shí)建設(shè)過程中，通過光纖雙歸屬將每個(gè)站點(diǎn)直接連接到核心站點(diǎn)，在這個(gè)過程中大量的纖芯將會(huì)被消耗。因此，以電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的特點(diǎn)為前提，如果光纜條件較好，建設(shè)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)可采用光纖直連的方式，進(jìn)而組建網(wǎng)狀式網(wǎng)絡(luò)。而POS方式和MSTP以太方式比較適用于重要的站點(diǎn)，有利于組建成雙星型的網(wǎng)絡(luò)，核心站點(diǎn)中接入雙歸屬；E1的方式可以在次要的邊緣站點(diǎn)中使用，組成星型網(wǎng)絡(luò)。綜合組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 綜合組網(wǎng)拓?fù)鋱D

該網(wǎng)絡(luò)屬于混合型網(wǎng)絡(luò)，在其中接入層、核心層、匯聚層沒有太明顯的分界線，我們可根據(jù)實(shí)際的操作需要自定義進(jìn)行層次的劃分。例如：對(duì)于大樓中心的機(jī)房、500 KV的變電站等光纜條件較好的站點(diǎn)，可將其歸入到核心層站點(diǎn)；對(duì)于220 KV的變電站可將其歸入到匯聚層站點(diǎn)一類；對(duì)于電力營業(yè)廳、高山微波站等不再向其他站點(diǎn)提供接入的站點(diǎn)，可將其歸入到邊緣站點(diǎn)的類別中。

對(duì)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)備類型進(jìn)行選擇時(shí)，第一步是要命名設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的設(shè)備。命名時(shí)不能隨意，要以網(wǎng)絡(luò)裝置和設(shè)備的類別、物理位置、設(shè)備的網(wǎng)元功能、業(yè)務(wù)屬性、所屬的網(wǎng)絡(luò)層次為前提[6]，并且使用不同的序號(hào)對(duì)相同網(wǎng)絡(luò)層次和物理位置的網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行區(qū)分，最后的命名形式應(yīng)該為：公司名稱-節(jié)點(diǎn)名稱-設(shè)備型號(hào)-編號(hào)。

核心交換機(jī)的處理機(jī)構(gòu)應(yīng)該采用分布式，且交換引擎應(yīng)該是非阻塞設(shè)計(jì)，對(duì)AC/DC電源和轉(zhuǎn)發(fā)二、三線速要支持；同時(shí)支持多節(jié)點(diǎn)的鏈路聚集，使不同節(jié)點(diǎn)間的負(fù)載均衡和冗余得以提供；對(duì)基于端口的、源MAC地址的、源IP地址的、802.1x用戶端口的、協(xié)議的802.1Q的無線端口的認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行支持，對(duì)無線連接進(jìn)行劃分可以以用戶認(rèn)證方式為基礎(chǔ)。

對(duì)關(guān)鍵組件的選擇，例如：無源機(jī)箱、管理模塊、風(fēng)扇、交換結(jié)構(gòu)、功率供應(yīng)等，要滿足熱插拔、故障備用切換、全冗余的功能要求；對(duì)于雙引擎的使用也提出了更高的要求，切換必須在1 min之內(nèi)完成[7]；采取一系列的措施，例如：包過濾、防火墻等，對(duì)安全策略進(jìn)行開展和實(shí)施，跟蹤和記錄所有的違反規(guī)定的數(shù)據(jù)包。

5.結(jié)束語

相比于電信運(yùn)營商，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，電力系統(tǒng)對(duì)此提出了更高的要求，所以，在電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)過程中，需要對(duì)電力業(yè)務(wù)的特點(diǎn)、現(xiàn)實(shí)需要和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行充分的考慮，既要確保電力系統(tǒng)安全、高效、平穩(wěn)的允許，又要保證信息技術(shù)的先進(jìn)性，合理規(guī)劃電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，建設(shè)符合電網(wǎng)發(fā)展要求和時(shí)代要求的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

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