電力SDH/MSTP傳輸網(wǎng)主站側(cè)設(shè)備以太網(wǎng)資源優(yōu)化

2020-02-20 01:01:54張亞洲陳小龍吳朝文劉單華

通信電源技術(shù) 2020年1期

張亞洲，陳小龍，吳朝文，王勇，劉單華

（1.國網(wǎng)安徽合肥供電公司，安徽合肥 230000；2.國網(wǎng)安徽省電力科學(xué)研究院，安徽合肥 230000）

0 引言

SDH技術(shù)是各級(jí)電力傳輸網(wǎng)的主要技術(shù)方式之一[1-2]。隨著電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場化和管理現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)已成為電力通信網(wǎng)傳輸?shù)闹饕獙ο螅鋫鬏敺绞较蚨鄻I(yè)務(wù)和高帶寬方向發(fā)展。基于此類需求，基于SDH平臺(tái)的MSTP（Multi-Service Transfer Platform，多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。MSTP技術(shù)是在SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用GFP（通用幀映射規(guī)程）、虛級(jí)聯(lián)和LCAS（動(dòng)態(tài)鏈路調(diào)整）等技術(shù)，直接向用戶提供具有高安全性、高可靠性和Qos保證的以太網(wǎng)專線通道[3]。在MSTP技術(shù)框架內(nèi)，根據(jù)ITU-TG.etnsrv規(guī)定，以太業(yè)務(wù)類型共有4種[4]：EPL（以太網(wǎng)專線業(yè)務(wù)）、EVPL（以太網(wǎng)虛擬專線業(yè)務(wù)）、EPLAN（以太網(wǎng)專用局域網(wǎng)業(yè)務(wù)）和EVPLAN（以太網(wǎng)虛擬專用局域網(wǎng)業(yè)務(wù)）。其中，使用最多的是EPLAN，能夠?qū)I(yè)務(wù)終端與主站之間形成虛擬局域網(wǎng)（VPN），在SDH網(wǎng)絡(luò)中共享帶寬、端口專用，能同時(shí)兼顧電力業(yè)務(wù)對帶寬和網(wǎng)絡(luò)安全需求，在SDH傳輸網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。

但是，隨著以太網(wǎng)業(yè)務(wù)終端種類和數(shù)量的快速增長，特別是國網(wǎng)公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大力推進(jìn)，眾多以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入SDH傳輸網(wǎng)中，然后統(tǒng)一匯聚到主站側(cè)落地，占用大量SDH主站側(cè)網(wǎng)元設(shè)備的以太網(wǎng)資源，亟需開展優(yōu)化工作。本文討論如何對電力通信網(wǎng)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化配置，以解決SDH/MSTP傳輸網(wǎng)主站側(cè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)VCTRUNK（虛擬接口）資源占用過多的問題。

1 SDH/MSTP傳輸網(wǎng)中EPLAN配置方式特點(diǎn)和不足

EPLAN是MSTP技術(shù)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置方法的一種，能夠在主站側(cè)設(shè)備網(wǎng)元以太網(wǎng)板內(nèi)部將指定的外部物理端口和多個(gè)VCTRUNK端口在虛擬交換機(jī)中掛接起來，建立起數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的固定關(guān)系，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的業(yè)務(wù)連接，且具有接入帶寬可調(diào)、用戶獨(dú)占帶寬以及安全性好等特點(diǎn)[5]，能夠完全滿足核心站點(diǎn)匯聚不同業(yè)務(wù)時(shí)的數(shù)據(jù)安全性和帶寬可靠性要求。

EPLAN配置方式存在不足，此種方式需要在主站側(cè)設(shè)備網(wǎng)元設(shè)備內(nèi)為不同業(yè)務(wù)和不同站點(diǎn)分別分配相應(yīng)的VCTRUNK。主站側(cè)設(shè)備占用VCTRUNK數(shù)量與業(yè)務(wù)終端站點(diǎn)的數(shù)量一一對應(yīng)，占用大量的以太網(wǎng)資源。在傳輸設(shè)備槽位資源和板卡資源有限的前提下，隨著業(yè)務(wù)種類和終端站點(diǎn)數(shù)量的不斷增加，主站側(cè)設(shè)備將無法提供所需的VCTRUNK資源。需要采取措施，在保證業(yè)務(wù)安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，對主站側(cè)網(wǎng)元以太網(wǎng)資源分配方式開展優(yōu)化配置，如圖1所示。

圖1 SDH/MSTP傳輸網(wǎng)EPLAN以太網(wǎng)業(yè)務(wù)通道示意圖

2 主站側(cè)設(shè)備以太網(wǎng)資源優(yōu)化方案

當(dāng)前，電力SDH/MSTP傳輸網(wǎng)在承載繼電保護(hù)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)以及遠(yuǎn)動(dòng)等傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，隨著IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求的推進(jìn)，承載的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。同時(shí)，各供電公司建設(shè)了由路由器、三層交換機(jī)等設(shè)備組網(wǎng)的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，但尚且缺乏SDH/MSTP傳輸網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)之間承載業(yè)務(wù)的整體優(yōu)化配置方案。此外，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)也有自己的局限性：一方面網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍未能達(dá)到SDH傳輸網(wǎng)的深度；另一方面出于安全性考慮，尚有部分業(yè)務(wù)只能由SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)承載。因此，SDH主站側(cè)網(wǎng)元以太網(wǎng)資源優(yōu)化需要結(jié)合SDH傳輸網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)統(tǒng)籌考慮。

國網(wǎng)公司基于業(yè)務(wù)在安全性和可靠性要求的不同，將數(shù)據(jù)劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)數(shù)據(jù)[6]。雖然以太網(wǎng)業(yè)務(wù)由綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載在技術(shù)上能夠完全實(shí)現(xiàn)，但是生產(chǎn)控制大區(qū)業(yè)務(wù)之間的隔離要求較高，在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)中承載需滿足MPLS VPN級(jí)別隔離，而管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)承載在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)中一般能夠滿足要求。因此，綜合以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類型和終端規(guī)模的不同，可以采用以下方式減輕主站側(cè)SDH/MSTP傳輸設(shè)備的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)需求壓力：對處于管理信息大區(qū)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，優(yōu)先轉(zhuǎn)移至綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載；處于生產(chǎn)控制大區(qū)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，仍優(yōu)先由SDH網(wǎng)絡(luò)承載，但可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部優(yōu)化調(diào)整，具體方案如下。

（1）業(yè)務(wù)承載網(wǎng)轉(zhuǎn)移。生產(chǎn)控制大區(qū)原則上仍然選擇SDH承載，具備條件的管理信息業(yè)務(wù)可以選擇在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)中承載。對于末端綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)尚未覆蓋的站點(diǎn)，可以在SDH/MSTP傳輸網(wǎng)開通以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，至就近變電站SDH設(shè)備落地，然后接入綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)。

（2）SDH二次匯聚方式。將全網(wǎng)劃分幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域選取一個(gè)站點(diǎn)作為二次匯聚點(diǎn)，將該區(qū)域業(yè)務(wù)分別用EPLAN方式匯聚到二次匯聚站點(diǎn)，然后在匯聚站點(diǎn)內(nèi)部經(jīng)VCTRUNK轉(zhuǎn)接再統(tǒng)一匯聚到主站側(cè)。此種方法適合站點(diǎn)數(shù)量多、分布分散和數(shù)據(jù)量小的業(yè)務(wù)，即可保證數(shù)據(jù)有足夠的帶寬交互，又能將主站以太網(wǎng)資源需求壓力下移，充分利用匯聚層設(shè)備的以太網(wǎng)資源實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置。

（3）修改以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置方式。采用EVPL或EVPLAN方式配置，讓幾種業(yè)務(wù)共享VCTRUNK和帶寬，以節(jié)約中心站以太網(wǎng)資源。但是，不同業(yè)務(wù)之間用VLAN、QINQ或MPLS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)通道共享，不能獨(dú)享帶寬，業(yè)務(wù)無法保障，且業(yè)務(wù)之間隔離為邏輯隔離，無法保障安全性，適用于管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)之間共享匯聚，局限性較大。

3 案例分析

合肥電力SDH傳輸網(wǎng)組建于2009年，目前網(wǎng)元數(shù)量已經(jīng)達(dá)到160多個(gè)，承載多種以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，其中以太網(wǎng)業(yè)務(wù)（EPLAN）占用很大比例。這些業(yè)務(wù)具有共同特點(diǎn)，即數(shù)據(jù)配置以中心機(jī)房主站側(cè)網(wǎng)元為核心，呈放射狀分布；主站側(cè)以太網(wǎng)板需要為每個(gè)終端側(cè)網(wǎng)元提供一個(gè)虛擬接口（VCTRUNK），統(tǒng)一匯聚到外部端口（PORT）接入業(yè)務(wù)主站。采用EPLAN方式配置的匯聚業(yè)務(wù)主要包括配電自動(dòng)化、無線專網(wǎng)、供電所內(nèi)網(wǎng)、調(diào)度IP電話以及SCADA網(wǎng)絡(luò)等，具體占用的VCTRUNK資源如表1所示。

表1 合肥公司SDH承載的EPLAN以太網(wǎng)業(yè)務(wù)類型和資源占用情況表

從表1可以看出，SDH/MSTP傳輸網(wǎng)主站側(cè)EPLAN業(yè)務(wù)分為兩大類，其中生產(chǎn)控制大區(qū)占用資源116個(gè)，管理信息大區(qū)占用98個(gè)，共計(jì)需要214個(gè)VCTRUNK資源。此外，隨著以太網(wǎng)業(yè)務(wù)種類和數(shù)量的增長，資源需求壓力不斷增加。

針對具體業(yè)務(wù)類型，采用下列方案開展優(yōu)化工作，如圖2所示。

（1）配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)作為生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)，出于網(wǎng)絡(luò)安全和保障帶寬的需要，可以在SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)中通過二次匯聚方式匯聚到中心站點(diǎn)。

（2）無線專網(wǎng)生產(chǎn)控制大區(qū)業(yè)務(wù)因信息安全的需要，必須由SDH/MSTP承載。此類業(yè)務(wù)具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，可以通過以太網(wǎng)二次匯聚技術(shù)，在區(qū)域匯聚點(diǎn)接入后統(tǒng)一由匯聚點(diǎn)接入主站側(cè)網(wǎng)元。無線專網(wǎng)管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)可在SDH/MSTP和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載。考慮到傳輸網(wǎng)IP化進(jìn)程的趨勢，采用綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載。

（3）SCADSA-A/B網(wǎng)、SCADA-前置機(jī)A/B和變電運(yùn)維遠(yuǎn)程工作站全部屬于調(diào)度SCADA系統(tǒng)，接入站點(diǎn)主要為縣公司中心站和變電集控站，站點(diǎn)較少，且需要保證通道安全性和可靠性，花費(fèi)主站側(cè)資源不多，可保持原傳輸方式不變。

（4）新能源電站只配備1套SDH設(shè)備，站點(diǎn)調(diào)度IP電話只能靠SDH傳輸網(wǎng)承載，可以通過方案二將IP電話業(yè)務(wù)在就近變電站落地，然后直接接入綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)中承載，而無需通過SDH傳輸網(wǎng)匯聚到主站側(cè)。

（5）供電所內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)可通過光纖直連方式轉(zhuǎn)移至就近變電站接入信息內(nèi)網(wǎng)，無需SDH網(wǎng)絡(luò)承載。

（6）縣域變電站通信傳輸設(shè)備只配備1套SDH設(shè)備，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)尚未覆蓋到縣域變電站，視頻監(jiān)控只能靠SDH傳輸網(wǎng)承載，可通過方案二將縣域視頻監(jiān)控匯聚到縣公司調(diào)度中心站點(diǎn)，落地后直接接入綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸。

圖2 合肥公司SDH/MSTP傳輸網(wǎng)以太網(wǎng)EPLAN業(yè)務(wù)優(yōu)化方案

綜合以上方法，對SDH主站側(cè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)資源統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化前后以太網(wǎng)占用情況如圖3所示。可以看出，經(jīng)資源優(yōu)化后，SDH主站側(cè)傳輸設(shè)備VCTRUNK資源由原來的214個(gè)減小到44個(gè)，減小了79.4%。此外，優(yōu)化后業(yè)務(wù)資源中管理信息類業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，或在終端側(cè)就近變電站SDH網(wǎng)元中途落地后接入綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)承載，剩余生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)繼續(xù)由SDH/MSTP承載，符合前期方案優(yōu)化思想，達(dá)到了預(yù)期效果。且采用二次匯聚方式優(yōu)化后，由匯聚點(diǎn)至中心站的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流由原來分散接入變?yōu)閰R聚接入，業(yè)務(wù)流量整合后的顆粒度變大，可以利用大顆粒度VC資源匯聚到中心站，方便管理和運(yùn)維，特別是對ASON智能傳輸網(wǎng)而言，提高了帶寬利用率。

圖3 優(yōu)化前后SDH/MSTP主站側(cè)設(shè)備VCTRUNK數(shù)量比較

4 結(jié) 論