1. 引言

近年來，我國電力通信系統獲得了巨大的發展。在新的傳輸條件下，電力系統的行政、調度電話專用通信網也實現了重建或改造。系統功能和網絡能力日臻完善。與此同時，電力系統內部的專用IP 網絡也在光傳輸平臺上建立起來了。目前電力企業的專用網絡主要包括傳輸網、話音網、數據網、會議電視網、時鐘網等，這些網絡采用不同的技術體制構建，分別滿足電力用戶的不同業務需求。但是多種異構網絡的并存導致用戶缺乏對通信設備及帶寬資源的有效整合，無法對網絡資源進行統一的規劃和管理，同時每種業務網需要不同的專業技術人員進行維護，網絡維護成本較高。構建下一代電力企業網絡通信平臺，可以使電力企業提供更好的服務。

　　下一代通信網絡NGN (Next Generation Network)是諸多技術進步共同推動的結果。它是以軟交換為核心的，能夠提供包括語音、數據、視頻和多媒體業務的基于分組技術的綜合開放的網絡架構，代表了通信網絡發展的方向。NGN 具有分組傳送、提供開放接口、端到端QoS和透明傳輸等能力，通過開放的接口規范與傳統網絡實現互通、通用移動性，允許用戶自由地接入不同業務提供商、支持多樣標志體系，能夠融合固定與移動業務等。從廣義上說，NGN的構成可以由圖1來解釋。

從基礎傳送層面看，下一代網絡是以MSTP (Multi-Service Transfer Platform,基于SDH 的多業務傳送平臺）和ASON(Automatically Switched Optical Network，以光傳送網為基礎的自動交換傳送網)為代表的大容量的智能光網絡及以WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯接入）為代表的寬頻無線接入技術；從承載層面看，下一代網絡是以MPLS（Multi-protocol Label Switching）/ IPv6為方向的、有QoS（Quality of Service）和安全保障的分組網；從網絡控制層面看，下一代網絡是軟交換網絡；從移動通信角度看，下一代網絡是3G與后3G。本文將分別從這四個層面來分析電力網絡通信平臺的構建。

圖1 下一代網絡NGN特征

2. 采用以MSTP技術對電力傳輸網進行改造

在電力傳輸網建設領域，通過對MSTP技術的應用，對現有傳輸網絡進行升級和改造，以適應電力業務寬帶化、IP化的需求。

MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多業務傳送平臺），基于SDH 平臺同時實現TDM、ATM、以太網等業務的接入、處理和傳送，提供統一網管的多業務節點�！�MSTP可以將傳統的SDH復用器、數字交叉鏈接器（DXC）、WDM終端、網絡二層交換機和IP邊緣路由器等多個獨立的設備集成為一個網絡設備，即基于SDH技術的多業務傳送平臺（MSTP），進行統一控制和管理�；�于SDH的MSTP最適合作為網絡邊緣的融合節點支持混合型業務，特別是以TDM業務為主的混合業務。它不僅適合缺乏網絡基礎設施的新運營商，應用于局間或POP間，還適合于大企事業用戶駐地。而且即便對于已敷設了大量SDH網的企事業，以SDH為基礎的MSTP可以更有效地支持分組數據業務，有助于實現從電路交換網向分組網的過渡。

MSTP技術在現有城域傳輸網絡中備受關注，得到了規模應用。它的技術優勢與其他技術相比在于：解決了SDH技術對于數據業務承載效率不高的問題；解決了ATM/IP 對于TDM業務承載效率低、成本高的問題；解決了IP QoS不高的問題；解決了RPR技術組網限制問題，實現雙重保護，提高業務安全系數；增強數據業務的網絡概念，提高網絡監測、維護能力；降低業務選型風險；實現降低投資、統一建網、按需建設的組網優勢。MSTP使傳輸網絡由配套網絡發展為具有獨立運營價值的帶寬運營網絡，利用自身成熟的技術優勢 提供質高價廉的帶寬資源，滿足城域帶寬需求。

現有的電力傳輸網的改造可以采用“二網”及“雙平面”思路，即在現有傳輸網的基礎上，首先對改造需求最為迫切的網絡匯聚層進行重構。如圖2所示將電力傳輸網原有的匯聚層網絡稱作A平面，新建一個基于MSTP技術的高帶寬的匯聚層網絡，并稱作為B平面，B平面網絡疊加在A平面網絡之上，但B平面先期不必完全覆蓋原有匯聚層節點。B平面主要用于傳送新業務，并可分流原有網絡業務。新增的接入層節點，以及原有接入層因帶寬受限分割出來的環路均可以掛接到新建的B平面上。在傳送TDM業務方面，原有網絡仍可以達到較高的效率，所以考慮到投資，舊平臺不會被一次性替換。但是既然網絡的更新換代是大勢所趨，在建設新平臺的時候，應該保持與原有平臺的相對獨立性，而不用新舊設備混合組網。

隨著用戶業務量增加，電力企業可以逐步將網絡過渡到以GMPLS作為控制核心的ASON智能光網絡，并采用WiMax等無線技術對通信網絡的城域覆蓋進行有效地補充。

 圖2 電力傳輸網改造的“二網”及“雙平面”模型

3. 建設IP+MPLS數據網絡，保證網絡平穩過渡到IPv6

MPLS（Multi-protocol Label Switching）的前身可追溯到IP Switching的技術，其基本想法是將路由和數據轉發功能分開，從而達到加快IP傳送速度的目的。標記交換的概念如圖3所示：

圖3 標記交換的流程

標記交換和IP交換的不同點在于，標記交換在控制流（control traffic）出現的基礎上，特別在選路協議更新（routing protocol update）的基礎上，生成和分配標記，標記交換為出現在標記交換路由器路由表中的每一個目的地都建立一條交換通路，去往某個特定目的網絡的所有數據都被安排在系統的交換通路上。

在MPLS模型中，每一個路由器也是一個交換機，即交換式路由器。已分配直通路由的數據包除了通常的第三層IP數據包包頭外，還將增加一個固定長度的包含特定路由信息的標記，并使路由器為不同的業務流預先分配好不同的路徑，即不同的標記以保證這些業務的服務質量。由于標記就意味著路徑，所以，路由器轉發數據包時也無需做傳統意義上的路由判斷，從而提高了IP的轉發速度。 MPLS是實施流量工程的主要方法，并可為自愈恢復和網絡管理提供有力的支持，它可以在任何數據鏈路上輕松地預定一個特定路徑的非缺省顯式路由。

IP網上采用OSPF協議的結果是都選擇最短路徑，這可能會在一些熱門節點上出現擁塞。早期的因特網骨干網是用人工修改SDH通道的路由，改變路由矩陣來控制流量。MPLS可以在ATM交換機中根據標記，為一個IP實時業務數據流建立虛電路，保證QoS。采用MPLS在IP網上為某一路由路徑建立標記交換路徑，借助標記號可以將這一路徑變為顯示的，從而監視其流量，同時也可以方便地改變路由，重新設置路徑。

總之，MPLS技術將第二層交換與第三層路由有機地結合在一起，是一種理想的ATM與IP融合技術。下一代的IP網絡必須能夠支持一些非缺省的服務才是最具有價值的，這些非缺省的服務可能是安全性、服務等級（CoS）、QoS、組播（Multicast）、服務級別保證（SLA）等等。MPLS將無連接的IP數據流放到了面向連接的一條第二層交換通路上了，這樣能夠更有效、經濟地幫助網絡提供商支持多種新業務。

目前電力系統的數據網主要包括兩類：調度路由網和綜合業務數據網。調度路由網承載與電力生產密切相關的監控業務，綜合業務數據網承載各種管理業務和輔助的多媒體業務。雖然承載的業務種類不同，但是兩類網絡有很多相同點：都是基于IP技術組建的網絡；都需要網絡提供對不同業務的安全隔離以及滿足各種業務對網絡傳輸帶寬、延時和延時抖動的要求。以簡單為原則的IP技術很難滿足這些復雜的業務需求，因此目前主要采用MPLS技術來配合實施。MPLS主要通過可嵌套的標記封裝以及預先建立標記交換路徑等方式，來實現對VPN業務、TE流量工程和Qos的保證。電力系統部署MPLS網絡基礎設施的時候，應以高效性、功能性與實用性相結合的原則，選擇最適合自己的技術與實現方式。

隨著IP技術的普及，尤其是VOIP（Voice Over IP）在電力系統的廣泛應用，使得IP地址資源短缺的情況日益嚴重。雖然電力系統普遍采用分配私網IP地址和采用NAT技術等方式緩解了這種矛盾，但是NAT破壞了IP端到端的網絡模型，給網絡互聯互通以及P2P的應用帶來了巨大阻力，而且也并沒有解決IPv4在安全性等方面的缺陷。新的IPv6技術采用128比特地址方案，提供足夠的IP地址，采用多等級層次有助于路由聚合，IPv6的自動配置能力簡化了對終端用戶的要求，提供了比IPv4更有效的轉發能力和對移動性及安全性的處理機制，并且允許從IPv4網絡向IPv6網絡平穩過渡。

4. 以軟交換為核心，促進網絡融合，拓展新業務

NGN下一代網絡是一個基于IP的全新通信網絡，融合了語音、數據、多媒體等多種業務，采用業務與呼叫控制分離、呼叫與承載分離的設計思路，提供了一個開放的體系架構。下一代電話通信網絡由4個層面組成。如圖4所示由下向上依次是：接入層、傳輸層、控制層和業務層。

 圖4 下一代通信網的四個層次

控制層即是軟交換平臺。網絡中的接入層終端設備和業務層的各種業務服務器都在此平臺上匯接。由軟交換平臺進行注冊、授權、接續控制和信令功能控制。在軟交換中，一個通話連接由信令流和媒體流兩部分組成。信令流包括注冊鑒權、呼叫控制、信令及地址解析等信息。媒體流則是電話終端之間的通話數據信息。

如圖5所示，兩個通話終端之間的信令流由軟交換中心處理，而媒體流則不經過軟交換中心，直接在兩個媒體終端之間傳輸。

 圖5 軟交換通話連接示意圖

借助于以軟交換為核心的業務融合網絡，不僅可為電力系統提供行政、調度電話網提供備份，還可以支持多種多媒體通信方式，包括視頻通話、電話會議、視頻會議、即時通信、統一消息、一號通、共享白板、點擊撥號、軟件電話等多種層出不窮的業務。軟交換支持開放的業務開發平臺，可以定制開發出各種新型業務，如為電力公司建設企業門戶、一站式辦公等增值業務。

5. 3G業務助力電力行業

目前正值電力行業信息化系統集成發展大潮來臨之際，國家加大了電網建設的投資力度。隨著變電站增多，分布點也越來越廣，有的靠近城鎮住地，也有的則位于山區等等。以往晝夜派駐人員值班的模式存在很多弊端，如：不能及時掌握設備運行狀況和處理障礙，值班人員的安全也得不到保證等等……，為此，一種無人值守管理模式已在變電站廣泛被推崇。電力行業系統復雜，需要監控的點數量比較多，位置比較分散，而又要實現統一的管理。因此網絡視頻在電力變電站無人值守中的應用就非常必要，同時由于電力行業和民生息息相關，網絡視頻的安全可靠性及實時性都必須能夠保證。

3G（第三代）網絡與前兩代的主要區別是在傳輸聲音和數據的速度上的提升，它能夠在全球范圍內更好地實現無縫漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有第二代系統的良好兼容性。為了提供這種服務，無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度，也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持至少2Mbps（兆比特／每秒）、384kbps（千比特／每秒）以及144kbps的傳輸速度。（此數值根據網絡環境會發生變化)。3G網絡完全可以滿足這些要求。

對于電力行業來說來說，有線業務和無線業務結合在一起，可以實施真正的隨時隨地溝通。3G/后3G在IMS上的技術發展思路與軟交換是一致的，因此電力系統可以借助于功能強大的3G終端及運營商3G網絡，更好地為電力行業服務。

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作者簡介：

劉怡（1977-），女，博士研究生，講師，碩士研究方向為電力系統分析與控制，博士研究方向為無線通信技術。