PTN组网在电力企业数据通信网中的应用

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摘 要：2009年国家电网公司首次提出了智能电网的概念，在智能电网概念出现之前，电力企业数据通信网主要承载以TDM为主的语音任务，智能网概念的提出和网络通信技术的迅猛发展使得数据业务成为电力企业数据通信网中的新生力量，IP业务已占到电力企业数据通信业务的90%以上，并呈现出增长趋势。ptn即分组传送网，是一种光传送网络架构的具体技术，PTN技术针对分组业务流量的统计传送要求设计而成，其核心业务是分组业务，并能提供多业务支持，具有更加低廉的使用成本，此外，还兼具光传输优势，可靠性更高、宽带管理机制也更加完善，具有可扩展和网管性。

关键词：PTN；分组传送网；智能电网；电力企业；数据通信网

电力通信网是在电力系统不断发展的基础上所形成的一种强大专用网络，其主要目的是确保电力企业数据通信网的稳定和高效运行，也是现代电力企业发展壮大的重要基础。近年来，以特高压电网为骨干网架建立起来的特高压电网系统有力地推动着智能电网的快速发展。面对电力系统的快速发展，电力企业原有的数据通信技术已远远落后于智能化电网的发展进度，因此，需要努力尝试使用承载IP业务等具有更加广阔前景的技术[1]。

电网智能化的发展使得电力企业数据通信网中的通信业务逐渐向IP业务转变，对宽带的需求量也迅速增长，光传送网技术解决了IP业务颗粒小无法适应传送业务的难题，可调度性明显增强[2]。PTN技术是设置在IP业务和底层光传输介质之间的一个层面，是针对分组业务流量设定的，其分组技术能够实现多业务承载。PTN技术还是IP、传送网和太网三者的结合技术产物，该技术顺应了网络发展的IP化、智能化和宽带化，增加了独立控制面，传输效率和传输方式得到有效拓展，能够提供统一的全业务，确保了传输数据的业务特性和分组交换要求，同时还继承了SDH传送网的优势，同步性能更好。本文将详细介绍PTN组网在电力企业数据通信网中的应用情况，并以其在某电力公司数据通信网中的应用实例为研究对象，深入分析其应用特点。

一、PTN技术概述

（一）PTN技术的特点

PTN组网（分组传送网，Packet Transport Network），是一种光传送网络架构的具体技术，PTN技术针对分组业务流量的统计传送要求设计而成，其核心业务是分组业务，不仅具有更低的使用成本，而且还沿袭了传统光传输技术的诸多优势，包括可靠性高、可用性强、流量工程管理、OAM便捷管理、可扩展性等。PTN技术的特点主要表现在以下几个方面：（1）能够完全满足电信级要求，这是基于连接技术实现的，其管理方式可以根据不同用户进行区分管理，并根据业务优先级划分管理，这种灵活的连接管理方式与传统电路连接方式相比，能够为用户提供更多的接入选择，从而提高宽带的统计复用能力[3]。（2）完善的OAM管理能力，任何PTN传送技术都具有OAM管理特点，且能够实现端到端的管理机制，除了具备传统的分组设备要求，PTN技术还进一步强化了电信级所要求的性能管理需求，其最显著的一个特点是多级TCM监视。（3）超强的网络保护，PTN的网络保护基本不存在延时性，也就是可以实现即时、快速保护，其提供的环网保护可以在50ms内完成点对点连接通道保护倒换。

（二）PTN技术的优势

（1）生存性。PTN技术的生存性是其最显著的一项技术优势，也是分组传送网中的主要优势，其生存性主要通过控制平面的恢复技术来实现，这种恢复技术指在控制平面的参与下，当发生错误时，能够重新计算保护路径，或者在错误发生之前预估计算保护路径，在传送平面的保护方面有路径保护技术和环网保护技术两种[4]。（2）全业务承载能力。PTN的分组交换内核不仅提供了多种数据业务的适应性，而且还借助伪线仿真技术提供原有电路服务的后向兼容性，使其在满足业务数据传送需求的同时还能支持传统电路型业务。（3）分组时间同步。分组时间同步是分组业务的客观需求，时间同步包括时钟同步和频率同步，在实现方式上可以采用太网同步方式[5-6]。（4）互联互通。PTN的分组承载方案是在传送角度方面入手的，电力通信网是一个大型的MSTP网络，其节点可延伸到多个本地地域角落，PTN网络则具备与当前MSTP网的互联互通能力。

二、电力企业数据通信网现状及PTN独立组网的发展

（一）电力企业数据通信网现状

电力企业的数据通信网属性由电力行业自身需求决定，需要具备电力系统实时控制功能，通信站点的密度也较大，对可靠性、安全性和实时性的要求都较高，电力企业数据通信网是确保电力系统安全、稳定运行的有力保障，也是建立现代化电力企业的重要基础，随着电力企业信息化建设的不断推进，电力调度对自动化水平的要求也越来越高，并逐渐向全IP方向发展。与传统SDH通信传输系统相比，其基本业务单元是基于2Mb/s来实现业务传送的，在SDH平台上建成的MSTP体系虽然具有较多的业务承载能力，但是MSTP体系是基于TDM内核技术的，其在承载IP分组业务时效率并不高，而且配置极为复杂，灵活性也较差，因此，有必要探索如何实现对上层业务的高效承载，这就需要建成新一代多业务传输平台[7]。当前电力企业数据通信传输网所面临的问题主要体现为以下几点：（1）宽带容量不足。国家骨干电网的宽带容量为2.5Gb/s或10Gb/s，远远低于智能化电网的传送需求，省级地区以下的宽带容量也无法满足当前智能化电网的终端传送需求。（2）生存性较差。当前采用环加链形式的环网传输方式无法有效抵御多次故障，不利于智能电网对传输的可靠性要求，更无法满足其多重保护和自愈需求。（3）集成和优化能力不足。现有网络的建设基础是分层、分段，没有高度集成化的网络管理，不利于网络优化和业务维护。

（二）PTN独立组网的发展

PTN设备组网过程中需考虑电力企业数据通信网的特点，需采用分层结构，对于各地区的通信网网络结构来讲，大致可以分为三层：接入层、汇聚层、骨干层。其中，接入层结构为拓扑结构，接入方式为双节点星型接入，汇聚层为双节点挂环结构，作用在于预防节点失效风险，骨干层没有循环系统，而是通过相关汇聚层节点直接相连[8]。此外，每个骨干机房还配置有两个大型的PTN设备用于设备端口的业务接入和调度，并将风险安全分担。PTN的网络保护技术有环网保护和线性保护两种，其中，线性保护又包括1+1保护和1：1保护。环网保护方式是基于故障邻节点的环回保护倒换实现业务端到端的倒换的，这种保护方式支持多种功能，包括环相交、单环保护、环相切保护功能，这样可以实现对链路多故障点的保护。1+1线性保护基于MPLS隧道配置两条可以同时运行的通道，具体选择哪条通道来传输分组数据需要由宿节点决定，这种传输方式即业务双发选收。1：1线性保护模式同样配置有两条通道，但是在某一时刻只有一条通道是可以运行的，这种传输方式即业务单发回收[9]。

在当前电力通信网络环境下，PTN传输网建设并不是一蹴而就的，而是应当根据现有网络建设和发展特点逐步建成，并由MSTP逐步向PTN+SDH混合组演进，只有这样才能最终形成PTN独立组网，其形成大致需要经历三个阶段：建设初期、建设中期、成熟阶段[10]。（1）建设初期。建设初期需要依托现有的MSTP网络构架从新业务接入点入手，这一时期，接入层会出现零星的IP业务接入需求，PTN设备也主要是在接入层引入，混合网组合模式中，PTN设备需兼顾SDH功能，因此面向IP业务的传送能力就被限制了，无法有效发挥其内核IP化优势，这一时期主要是为PTN网络的建设和设备运行管理积累经验。（2）建设中期。电力企业数据通信网的现代化建设持续推进，需要越来越多的IP业务接入，考虑到GE接入环的需求，汇聚层的相关节点可由MSTP逐渐升级为PTN设备，并以此具备GE环的接入能力。（3）成熟阶段。成熟阶段各类业务信息均已实现IP化，包括语音、数据、图像等，形成全PTN全设备组传送网，在完成成熟阶段建设后，后期的运行管理难度将大大降低，运维成本也将大大压缩，产出比得到显著提升[11]。

三、PTN在某电力公司数据通信网中的应用实践

（一）组网分析

当前某电力公司数据通信网中的MSTP和SDH技术得到大范围推广使用，并建成四大环网覆盖分局，从保护投资和电网业务安全性分析，本地电网在较长一段时间内仍然依赖于TDM，PTN作为一种新兴技术在未来很长一段时间内都需要与MSTP共存。为了有效防止SDH网络故障，降低PTN网络扩容后的维护难度，建立PTN数据承载网，需要将PTN技术作为MSTP网络的互补技术，这也比较符合新疆电力的发展现状。

（二）网络架构

某电力PTN组网是在本地区变电站、通信光缆的基础上建设的，根据某供电公司业务新兴的地理接线结构，需分三层建设PTN数据承载网。在建设初期需要覆盖地调、市域汇聚点，后期需覆盖县调、县域汇聚点。根据网络规模规划，PTN组网网络层次分核心层、汇聚层、接入层三层相交结构。核心层是郑州电力PTN传输网的主要元节点，需要核心层设备具备多业务传输能力，同时需要具备较高的安全性和运行可靠性。汇聚层负责业务聚集和疏导，汇聚层需具备多业务传送和业务聚合能力，为接入层提供聚合和转发功能。接入层主要负责业务的接入，应当具备灵活快速的业务接入能力，同时支持环形组网，满足业务接入的灵活性。

（三）保护方式

PTN传输网的保护方式有三种：接入链保护、设备保护、网络级保护，其中，网络级保护又分为环网保护与线性保护（与上文所述相同）。结合当前郑州电力通信现状，某新建PTN网络的保护方式主要有1+1网络级保护、接入链保护、设备级保护。1+1网络级保护可实现业务双发选收，接入链保护可采用LAG保护，由两条通道组成一个LAG保护，提高可靠性和稳定性。

（四）业务接入

本地区的PTN传输主要用于信息类业务的管理和行政语音任务的接入，经过分析，当前的PTN业务接入方式大致有以下几种：（1）SG-ERP业务，即配电信息采集、营销业务分配等。（2）视频监控业务，变电站站点的视频监控。（3）外网业务。高清行政视频会议。（4）会议电视业务。应急视频电视业务。

四、PTN组网应用效果

PTN组网在国内现网的应用效果可从运营商角度进行分析，以中国移动为例，借助PTN技术构建了大型本地或城域承载网组网，3G基站业务接入PTN接入环，在有条件的网络中，GE接入环通常以双节点与汇聚环跨接，汇聚环以GE接口通过骨干层的OTN传递到核心层PTN设备中，核心层设备的GE光接口与RNC对接，从而实现基站到RNC的回传承载。移动的这种典型组网方式可实现端到端的保护，类似于MSTP的全程通道保护模式，从而实现对全网的网络保护。3G业务通过PTN组网接入设备上的光接口可直接接入PTN网络，2Mbit/s等业务可通过PTN接入设备上的仿真盘接入PTN网络。电信与联通也在积极开展测试工作，并在各地推广以PTN组网承载的3G和专线业务。

结语：

在电力信息传输智能化发展的社会背景下，数据通信业务已呈现出明显的IP化发展趋势，PTN作为分组技术与传输技术相结合的新型技术，其承载IP业务的能力是非常明显的。通过某电力公司PTN传输网的应用实践分析可以看出，PTN组网的诸多优势为后期软交换的接入奠定了坚实的基础，尽管当前并没有将安全生产大区业务承载于PTN传输网络致伤，但是可以预见的是，PTN未来仍将成为生产业务的备用通道。PTN传输网的建成有助于提高综合数据业务的传输宽带容量，缓解MSTP传输压力，为建成智能化电网奠定坚实的信息通信基础。

参考文献

[1]钟成. 电力通信SDH/MSTP网络向PTN网络演进的策略研究[J]. 电力信息与通信技术，2013，12：27-33.

[2]蒋俊飞. 电力通信网中PTN和OTN技术的应用探讨[J]. 科技创新导报，2013，36：32.

[3]刘平心，，刘卫华. PTN支持下的电信级以太网在电力系统通信的应用前景[J]. 山东电力技术，2009，06：22-24.

[4]汪强，朱延章，葛光胜，等. 分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨[J]. 电力系统保护与控制，2014，09：139-146.

[5]吴维农，唐，卓灵. IEEE1588v2时间同步技术在新一代电力骨干网中应用研究[J]. 计算机测量与控制，2014，08：2533-2535+2545.

[6]李圆，王一达. 电力通信网OTN+PTN组网的若干关键技术研究[J]. 中国新通信，2014，20：19.

[7]谢雪峰，董勇，凌剑波，等. PTN技术在祁门电力调度数据网中的应用[J]. 电力信息化，2013，05：72-76.

[8]陈红艳，袁辉，张向东. OTN与PTN、SDH技术在电力通信网的应用[J]. 光通信研究，2013，04：24-27.

[9]刘伟，郑仲男. PTN在郑州电力通信网中的应用研究[J]. 电力信息与通信技术，2015，01：59-63.

[10]王兆佩. 通信新技术在山东电网“十二五”规划中的应用[J]. 电力系统通信，2011，05：41-44.

[11]孙海蓬，刘润发，于P. OTN在电力骨干通信网中的应用策略研究[J]. 电力系统通信，2012，06：9-14.