MSTP專線通道通信地址分配與調(diào)試方法探討

周寒英，丁嘉熹，左黎斌，董治洲，楊心一，李樹(shù)東

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南 保山 678000

0 引言

MSTP專線（基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）通道基于MSTP技術(shù)的以太網(wǎng)專線，為用戶提供2M速率點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)。該通道是一種廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)調(diào)度自動(dòng)化主站與變電站廠站遠(yuǎn)動(dòng)裝置之間遠(yuǎn)動(dòng)通信的通信方式，基于SDH傳輸技術(shù)，采用PPP封裝協(xié)議實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的幀到SDH的VC通道的映射，為用戶提供數(shù)據(jù)傳送功能。

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電力調(diào)度通信業(yè)務(wù)主要包括繼電保護(hù)業(yè)務(wù)、穩(wěn)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)、信息管理業(yè)務(wù)、調(diào)度自動(dòng)化（SCADA/EMS）業(yè)務(wù)、相量測(cè)量（PMU）業(yè)務(wù)等[1]。其中，調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道經(jīng)過(guò)了模擬通道、數(shù)字透?jìng)魍ǖ?、網(wǎng)絡(luò)通道3個(gè)發(fā)展階段[2]。目前主要采用網(wǎng)絡(luò)通道的原因?yàn)?，網(wǎng)絡(luò)通道具有傳輸通道涉及環(huán)節(jié)少、可靠性高、故障處理方便等優(yōu)點(diǎn)。保山地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化業(yè)務(wù)通常采用1路MSTP專線業(yè)務(wù)通道和1路調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)通道構(gòu)成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然而，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)配置及維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，用戶站、電廠一般無(wú)專職維護(hù)人員，通道調(diào)試或出現(xiàn)故障時(shí)較難處理，故雙路MSTP專線成了用戶變電站的主流通信方式。近年來(lái)，電力監(jiān)控系統(tǒng)必須滿足網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)“安全分區(qū)，網(wǎng)絡(luò)專用，橫向隔離，縱向認(rèn)證”16字方針原則。主廠站MSTP通道連接關(guān)系拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 主廠站MSTP通道連接關(guān)系拓?fù)鋱D

1 MSTP專線需求分析及地址規(guī)劃

1.1 保山電網(wǎng)對(duì)MSTP專線業(yè)務(wù)的需求分析

保山電網(wǎng)截至2020年底已建成500 kV變電站1座、220 kV變電站9座及用戶變電站6座。近年來(lái)，用戶變電站接入規(guī)模不斷擴(kuò)大，當(dāng)用戶變電站接入保山地調(diào)時(shí)，考慮到安防設(shè)備成本及維護(hù)的難易程度，通常采用MSTP專線通信方式接入，僅2019年1年便完成了5座用戶變電站的接入工作，MSTP通道接入工作也隨之大量增加，由此帶來(lái)的自動(dòng)化專業(yè)人員所需關(guān)注處理的MSTP專線通道調(diào)試工作成倍增長(zhǎng)。任何通道接入需通過(guò)站端自動(dòng)化人員、通信人員和主站自動(dòng)化人員三者配合進(jìn)行，各專業(yè)配合不當(dāng)往往會(huì)導(dǎo)致通道調(diào)試效率低，且缺乏有效的方法。通道調(diào)試中各個(gè)環(huán)節(jié)需要的時(shí)間與新建工程的緊迫性恰好相互排斥。因此，文章提出MSTP專線地址分配及一種通用的調(diào)試方法，對(duì)新建廠站接入主站調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)有重要意義[3-4]。

1.2 MSTP地址分配規(guī)則

隨著電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，通信網(wǎng)絡(luò)同步復(fù)雜，按照調(diào)度管轄范圍對(duì)MSTP專線業(yè)務(wù)地址規(guī)劃勢(shì)在必行[5-6]。保山地調(diào)負(fù)責(zé)110 kV電壓等級(jí)及以下廠站的MSTP地址規(guī)劃。

一般而言，對(duì)于不同主、廠站采用不同地址段的通信業(yè)務(wù)地址，每個(gè)主、廠站取16位業(yè)務(wù)地址為一個(gè)段可滿足各種安防、通信機(jī)設(shè)備的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)地址預(yù)留。主廠站端采用30位的2M路由器互聯(lián)地址可滿足不同物理路由時(shí)隙的地址安排，通過(guò)該項(xiàng)原則可完成各廠站對(duì)調(diào)度主站MSTP專線業(yè)務(wù)的地址規(guī)劃，具體規(guī)劃如表1所示。

由表1可知，主站端與廠站端地址規(guī)劃原則一致：規(guī)劃網(wǎng)段內(nèi)的起始8位可用地址供服務(wù)器、路由器等通信主機(jī)使用，最后1位可用地址通常分配為網(wǎng)關(guān)，接下來(lái)的倒數(shù)7位可用地址供加密裝置、防火墻等安防設(shè)備使用。主、廠站的通信通過(guò)兩端的2M專線路由器添加互訪靜態(tài)路由實(shí)現(xiàn)鏈路互通。一個(gè)廠站對(duì)多個(gè)主站、多個(gè)廠站對(duì)一個(gè)主站的業(yè)務(wù)地址規(guī)劃按表1的原則分配后，得到條理清晰的MSTP專線業(yè)務(wù)地址規(guī)劃圖，如圖2、圖3所示。

圖2 某縣調(diào)500 kV變電站接入四級(jí)調(diào)度MSTP專線通道地址分配圖

圖3 多個(gè)地調(diào)管轄廠站接入地調(diào)主站MSTP專線通道地址分配圖

表1 某地調(diào)MSTP專線業(yè)務(wù)地址規(guī)劃表

2 業(yè)務(wù)通道調(diào)試方法

MSTP專線業(yè)務(wù)通道調(diào)試一般采用主廠站端互調(diào)的方式開(kāi)展，通信人員將MSTP物理通道調(diào)試成功后，通過(guò)華為、中興時(shí)隙對(duì)應(yīng)表可確定主廠站所用時(shí)隙，開(kāi)展主廠站通道配置。與此同時(shí)，采用如表1所示的地址規(guī)劃填寫(xiě)相應(yīng)廠站1，供主站端、廠站端調(diào)試使用。結(jié)合日常調(diào)試，筆者找出一種MSTP專線業(yè)務(wù)通道通用的調(diào)試方法。

（1）確認(rèn)主站2M專線路由器的SDH、MSTP線端口配置、靜態(tài)路由配置。其中，MSTP的SDH配置通常分為成幀和非成幀2種模式，主廠站端保持一致即可。MSTP線接口配置采用封裝點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP協(xié)議），并配置相應(yīng)接口的業(yè)務(wù)地址。靜態(tài)路由配置格式如下：采用ip route-static目標(biāo)網(wǎng)段/掩碼下一跳地址。通常，依據(jù)圖1可知，下一跳地址均為廠站端2M專線路由器地址。

（2）配置主站MSTP縱向加密裝置。加密裝置配置的主要內(nèi)容為路由配置、導(dǎo)入廠站端加密證書(shū)并進(jìn)行隧道配置、添加訪問(wèn)規(guī)則。在路由配置時(shí)，需遵循配置到所需到達(dá)網(wǎng)段的IP地址的路由，即廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)網(wǎng)段地址1.1.1.0。隧道配置過(guò)程中導(dǎo)入對(duì)端廠站證書(shū)且兩端路由配置準(zhǔn)確才可建立聯(lián)通的隧道。訪問(wèn)策略添加過(guò)程中限制訪問(wèn)地址及端口的最小化，通常遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)采用IEC-104規(guī)約，僅放行目的地址2404端口，實(shí)現(xiàn)安防策略最小化配置原則[7]。

（3）配置主站防火墻設(shè)備地址及策略。電力行業(yè)普遍以等同采用IEC 60870-5系列協(xié)議作為應(yīng)用通信協(xié)議的首選，2404/TCP屬于IEC 60870-5-104的標(biāo)準(zhǔn)端口。在修改物理通道廠站1地址時(shí)，僅需修改目的業(yè)務(wù)地址即可，訪問(wèn)控制策略一般采用單向訪問(wèn)并固定到端口設(shè)置，確保網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的最小化。

（4）配置主站端前置機(jī)廠站地址及路由。若為廠站地址修改，在修改前置通道配置的廠站地址后，在前置機(jī)的路由配置文件rc.local中，修改相應(yīng)路由策略為新地址策略。若為新接入廠站，則新增一條路由策略指向廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)地址段，新增該廠站一個(gè)前置通道。

（5）廠站自動(dòng)化專業(yè)人員同步配置廠站端相關(guān)設(shè)備。依次配置廠站2M專線路由器、廠站縱向加密裝置、廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)。主站端與廠站端對(duì)應(yīng)設(shè)備配置原則保持高度一致，即可確保MSTP專線業(yè)務(wù)調(diào)試高效可靠地完成[8-10]。

3 業(yè)務(wù)通道調(diào)試典型案例分析

以某個(gè)電廠遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)更換時(shí)主站端配置更改為例，該遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)更換涉及地址更改。將廠站1地址統(tǒng)一更換為表1所示地址，假設(shè)主站2M專線路由器所用時(shí)隙對(duì)應(yīng)端口為Serial0/7/0/1:0口，主站前置、主廠站路由器、加密裝置地址為表1規(guī)劃地址，故該項(xiàng)工作主站端需依次做以下改動(dòng)并測(cè)試通斷情況。

3.1 主站端路由器配置更改

（1）SDH模式配置為成幀模式。

Control Cpos0/7/0//進(jìn)入路由器物理連接的接口板7中；

e1 1 channel-set 0 timeslot-list 1-31//設(shè)置第1個(gè)時(shí)隙為成幀模式。

（2）Serial0/7/0/1:0//端口配置，MSTP專線通信采用增加其相關(guān)PPP協(xié)議封裝，配置表1中規(guī)劃的業(yè)務(wù)地址及描述。

interface Serial0/7/0/1:0//進(jìn)入路由器時(shí)隙7-0-1中；

link-protocol ppp//添加PPP協(xié)議封裝，確保數(shù)據(jù)鏈路層的通信；

ip address 1.1.1.1 255.255.255.240//添加端口地址為目的地址；

description To ChangZhan1_tongdao1//添加端口描述。

（3）增加新的靜態(tài)路由。

ip route-static 1.1.1.0 255.255.255.240 5.5.5.2 description To ChangZhan1 //ip route-static 目標(biāo)網(wǎng)段/掩碼 下一跳地址，其中下一跳地址為廠站端2M路由器地。

（4）查看配置端口狀態(tài)無(wú)誤后，用Ping命令測(cè)試主、廠站間2M專線路由器的網(wǎng)絡(luò)是否連通。

3.2 主站端加密裝置配置更改

由于更改路由器地址，并未修改主廠站兩端加密證書(shū)，但更換了加密裝置地址，故需建立新的隧道，對(duì)加密裝置的路由及訪問(wèn)規(guī)則進(jìn)行修改配置。

（1）修改路由配置，即修改訪問(wèn)目的地址。目的地址及網(wǎng)關(guān)設(shè)置為廠站對(duì)端網(wǎng)絡(luò)地址，即為1.1.1.0，網(wǎng)關(guān)設(shè)為該網(wǎng)段內(nèi)最后一位可用地址1.1.1.14。

（2）隧道配置修改時(shí)，即修改加密裝置之間的連接關(guān)系。每一條隧道對(duì)應(yīng)隧道本端地址和隧道對(duì)端地址。其中，隧道本端地址為本端（即主站端）加密裝置的地址10.10.10.3；隧道對(duì)端地址為廠站端加密裝置的地址1.1.1.3。通過(guò)隧道的相互配置及證書(shū)導(dǎo)入建立兩側(cè)加密裝置的聯(lián)建關(guān)系。

（3）訪問(wèn)規(guī)則修改，即修改兩側(cè)終端的訪問(wèn)限值策略。內(nèi)網(wǎng)指本端加密裝置所在區(qū)域主站前置機(jī)地址，外網(wǎng)指廠站對(duì)端加密裝置所在區(qū)域遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)地址。通過(guò)該規(guī)則將訪問(wèn)控制限值在主站前置機(jī)2404端口與廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)之間，某主站加密裝置的配置如表2所示。

表2 主站2M加密訪問(wèn)規(guī)則配置表

（4）通過(guò)查看隧道顯示及Ping測(cè)試主站2M加密至廠站2M加密的網(wǎng)絡(luò)是否連通，若連通則說(shuō)明主廠站2M加密配置不存在問(wèn)題。

3.3 主站防火墻設(shè)備策略更改

設(shè)置更改目的為廠站1遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)地址1.1.1.1和1.1.1.2，即可實(shí)現(xiàn)主站對(duì)廠站1的遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的訪問(wèn)。訪問(wèn)策略保持2404端口的訪問(wèn)控制。測(cè)試主站2M防火墻至廠站2M加密裝置的網(wǎng)絡(luò)是否單向連通，若單向連通則說(shuō)明主站防火墻策略配置不存在問(wèn)題，若雙向連通，說(shuō)明防火墻策略配置為雙向，不滿足安防要求，具體配置如表3所示。

表3 主站防火墻遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)配置表

3.4 主站前置機(jī)配置更改

修改前置機(jī)通道配置中的對(duì)端廠站地址為遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)地址1.1.1.1和1.1.1.2。同時(shí)，新增或修改前置機(jī)的路由配置文件rc.local中存在的路由為route add -net 1.1.1.0 255.255.255.240 gw 1.1.1.14，確保前置機(jī)的路由指向廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)所在網(wǎng)段。測(cè)試主站前置機(jī)至廠站遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)是否連通，若連通則說(shuō)明MSTP專線業(yè)務(wù)通道調(diào)試完成，不存在問(wèn)題[11]。

3.5 修改廠站端對(duì)應(yīng)設(shè)備配置

廠站端各環(huán)節(jié)設(shè)備的修改與主站端設(shè)備保持一致原則，并同步開(kāi)展，才能確保各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)測(cè)試正常，網(wǎng)絡(luò)保持連通。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章提出了一種MSTP專線業(yè)務(wù)地址規(guī)劃規(guī)則及MSTP專線通道通用調(diào)試方法，可規(guī)范MSTP專線業(yè)務(wù)地址的配置原則，加速地調(diào)電網(wǎng)與各廠站端遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)的調(diào)試，防止MSTP通道不滿足電力監(jiān)控系統(tǒng)二次安全防護(hù)技術(shù)的要求。保山地調(diào)采用所提方法進(jìn)行2M地址分配、MSTP專線業(yè)務(wù)調(diào)試后，遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)通道調(diào)試速率穩(wěn)步增長(zhǎng)，地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)新增MSTP通道運(yùn)行穩(wěn)定可靠。該MSTP專線通道通用調(diào)試方法及業(yè)務(wù)地址配置原則為未來(lái)調(diào)控一體化模式的通道業(yè)務(wù)調(diào)試能力的提升和“大運(yùn)行”模式的實(shí)現(xiàn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。