MSTP技術在電力通信專網的應用

2013-10-12 10:18:41 大云網　點擊量：評論 (0)

河北農業大學閆廣州李偉英摘要：該文結合電力系統的特點和中長期規劃，介紹了MSTP的概念與技術特點及優勢，分析了MSTP的主要發展階段、技術特點和發展趨勢，在此基礎上提出了MSTP在電力系統中的應用前景

河北農業大學閆廣州李偉英

摘要：該文結合電力系統的特點和中長期規劃，介紹了MSTP的概念與技術特點及優勢，分析了MSTP的主要發展階段、技術特點和發展趨勢，在此基礎上提出了MSTP在電力系統中的應用前景和引進策略。

關鍵詞：MSTP；SDH；電力通信；

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：B 文章編號：1003-0867(2008)03-0030-03

隨著電力系統自動化技術的不斷發展，對通信業務種類（如繼電保護、遠動信息、電力系統信息化）和帶寬需求在進一步增加，對電力系統通信可靠性也提出了更高的要求。2005年以前，國內光纖傳輸網多采用SDH組網技術。近幾年，MSTP技術和設備已逐漸成為我國電力系統城域傳輸網中的主流技術設備。MSTP技術能兼容原有SDH自愈環保護功能，同時有多種形式的接口。因此MSTP技術在電力系統開始得到應用，而且已納入“十一五”電力通信重大研究課題。

1 MSTP概述

基于SDH的多業務傳送平臺（MSTP，Multi-Service Transfer Platform）是對傳統的SDH設備進行改進，在SDH幀格式中提供不同顆粒的多種業務、多種協議的接入、匯聚和傳輸能力，是目前城域傳送網最主要的實現方式之一。MSTP可以將傳統的SDH復用器、數字交叉鏈接器（DXC）、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。MSTP不但能夠完成傳統TDM業務的傳送，而且能夠接入ATM、以太網等分組業務，實現二層的橋接和交換功能，完成數據業務的接入和傳送。基于SDH的多業務傳送節點MSTP已成為當前城域傳送網的主流技術。

基于SDH的多業務傳送設備主要包括標準的SDH功能、ATM處理功能、IP/以太網處理功能。基于SDH的多業務傳送設備的功能模型如圖1所示。該模型主要包括ATM接口所需的功能模型、IP/以太網接口所需的功能模型，其余為標準SDH設備必須具備的功能。

圖1 MSTP的功能模型圖
具體功能要求如下：應滿足國際標準中規定的SDH節點的基本功能要求；應至少支持ATM業務或以太網業務的一種；支持ATM業務時，基于SDH的多業務傳送節點應支持ATM業務的統計復用和VP/VC交換處理功能；當支持以太網業務時基于SDH的多業務傳送節點應支持協議透明，包括IEEE802.1Q等二層協議和IPv4、IPv6等三層協議。

MSTP技術源于SDH，是在傳統的SDH設備上增加了以太網和ATM業務的接入、處理、傳送能力，并提供統一網管的多業務節點。它既繼承了SDH穩定、可靠的特性，又融合了數據網靈活、多樣的業務處理能力。SDH與其他技術相比傳輸容量稍小，通道開銷大，頻帶利用率低，采用指針調整技術使設備復雜性增加，大規模使用軟件控制且業務集中于少數幾個高級鏈路及交叉點上，使人為錯誤、軟件故障的危害較大。SDH多業務支持能力不足，目前的MSTP技術均已具備SDH的所有力，MSTP的出現滿足了局域網多業務的需求，它在SDH技術的基礎上集成了對多種業務（主要是TDM、以太網業務和ATM業務）的支持功能，實現了對城域網業務的匯聚。MSTP能對多種技術進行優化組合，提供多種業務的綜合支持能力。

MSTP中的關鍵技術有封裝方式、級聯方式、LCAS功能、二層交換和對ATM的支持、多協議標簽交換MPLS等。GFP封裝提高了數據封裝的效率，多物理端口復用到同一通道減少了對帶寬的需求，支持點對點和環網結構，并實現不同廠家間的數據業務互聯。VC虛級聯實現了帶寬動態調整，通過虛級聯實現業務帶寬和SDH虛容器之間的適配，比連級聯更好地利用SDH鏈路帶寬，提高了傳送效率，同時大大簡化了網管配置難度。LCAS可以根據業務流量對所分配的虛容器帶寬進行動態調整，大大提高了以太網透傳業務的可靠性和帶寬利用率，而且在這個調整過程中不會對數據傳送性能造成影響。

2 引入MSTP的應用前景與策略

電力通信業務有其自身的特點，因此，在電力系統能否廣泛應用MSTP技術，以及如何合理利用MSTP技術已經成為目前研究的熱點問題。隨著網絡建設與投資逐漸從長途網轉向城域網與接入網，以及市場競爭格局的開放和形成，城域網成為新的建設與競爭焦點。由于數據業務特別是企業的高速上網及企業間的互連業務逐漸形成了新的業務增長點，原有的面向TDM業務的SDH解決方案已不能滿足市場競爭和發展需求，因此，建立高效經濟的支持多業務的城域網已經成為各運營公司的共同目標，城域網在整個電信網的作用也越來越重要，面向的不僅是普通用戶，更要考慮大客戶和企業用戶等。城域網的業務類型從單純的TDM業務為主、2Mbit/s為顆粒，向數據業務為主、寬帶接口過渡。業務類型的變化必然帶來物理層基礎網絡的變化。傳統的SDH技術主要是適應TDM業務的傳送，在傳送帶寬可變的分組業務時顯得力不從心，但SDH技術經過多年的發展，其技術成熟、強大的保護管理能力以及互聯互通性卻又是其它新技術無法比擬的。因此在SDH技術上增加對數據業務的支持，特別是以太網業務的支持，對于已有SDH網絡和大量TDM業務的運營商是最直接有效的解決方案。基于SDH的多業務傳送平臺（MSTP）正是在這種環境下產生的。基于SDH的多業務傳送節點MSTP已成為當前城域傳送網的主流技術。需要指出的是，僅將數據業務映射至SDH容器或級連容器，而不提供數據包交換能力的MSTP設備，雖然與通過接口適配方式相比并無任何改進。

傳統SDH設備的結構往往是DXC4/4和DXC4/1級聯，E1業務的提供需要VC212和VC24兩級交叉，而MSTP采用直接的交叉連接方式，使得E1、E3和T3等電路業務的接入一步到位，減少了設備的層次，幫助用戶節約了費用，同時提高了產品的可靠性。傳統的SDH設備沒有數據業務接入功能，有一些傳統的SDH設備增加了數據接口，也是通過適配到E1、E3等電路形式提供的，數據業務經過多級適配效率低下，帶寬無法滿足用戶需要。SDH多業務平臺直接將數據業務映射至SDH容器，減少了中間的協議速率適配，提高了帶寬利用率。

2.1 MSTP在電力通信中的應用

隨著電網的發展，各種數據信號的傳輸要求越來越多，傳統的傳輸方式基本上是以2Mbit/s接口為主，在傳輸速率上受限制較多。MSTP的主要特點是實現了IP信號的傳輸，MSTP可以提供以太網的透明傳送功能，IP信號成為傳輸的趨勢，特別是引入了QoS保證的MSTP后，都可以用FE/GE的接口實現高容量、高速率的組網和互連互通，如變電站視頻監控系統等的遠程接入。目前正在興起的變電站無人值守要求，使得變電站的視頻監控系統正在逐步推廣，一個發展趨勢就是大量的數字視頻監控應用。縱觀目前數據視頻監控市場的主流設備提供商，無不將其系統構建在基于IP的MPEG2編碼和壓縮技術以及基于IP的視頻數據存儲、檢索和訪問控制技術上，這些系統所采用的攝像頭基本上都可以提供直接的MPEG2編碼以及以太網數據端口。因此，在數字視頻監控系統的網絡承載設備上（特別在廣域網方面），用戶數據能繼續保持以太網幀格式，省略復雜、昂貴的分組到TDM的映射過程，并對用戶分組進行嚴格的服務質量等級分類。

2.2 MSTP在調度數據網業務上的應用

以傳統的遠動業務為例，通常的遠動業務是經過模擬轉數字、數字轉模擬之后，實現業務互通，因此通道利用效率非常低，由于需要多重轉換，故障率也是很高的。隨著EMS系統的發展，變電站綜合自動化系統及基于IEC61850-1-104網絡化通信規約應用得越來越廣泛，傳統的遠動需要采用更大的帶寬和網絡化的通道來支持。為保障電力系統重要業務的安全要求，國家電監會第5號令要求電力系統的調度數據網絡必須與辦公信息網絡物理層隔離。采用路由器設備（支持E1廣域接口）可以取消PCM、Modem等設備，提高了數據傳輸效率，減少了故障點，為此，建議在新的EMS系統建設中廣泛采用。該設備系統結構如圖2所示。

圖2中路由器僅用于組建相對獨立的調度專線網絡，實際功能只起到協議轉換器的作用。為此，利用MSTP以太網板卡來替代路由器，在傳輸網中采用點對點的E1通道作為專線，在接口上表現為FE，則可直接提供給EMS前置采集機，如圖3所示。