MSTP以太网传输技术在宁夏电力的应用研究

2013-08-29

大众科技 2013年1期

（宁夏电力公司信息通信分公司，宁夏银川 750001）

1 引言

电力通信作为电网的三大支柱之一，支撑了公司管理信息化、电网控制自动化，更是“数字电网”、“数字电力”的重要基础设施。随着电网控制自动化程度的不断提高，安自、保护数字化通道的广泛应用，电力通信已成为电力安全生产中的一个重要环节。

围绕建设“一强三优”现代公司的战略目标，宁夏电力公司坚持集团化运作、集约化发展、精细化管理的总体发展思路，构筑安全、优质、经济的省强电网。建设“一强三优”现代公司对电力通信网的建设提出两方面的要求，一是要建设与坚强一次电网和管理信息化体系相适应的技术成熟、结构合理、经济高效的坚强电力通信网，以保障电网安全稳定运行，提升企业优质服务水平，二是突出整合、优化的方针，提高电力通信网整体资源利用率，实现配置灵活、经济高效的目标。

当前电力通信业务正在由以话音通信为主逐步向以数据通信为主转变，数据通信的业务量已超过总带宽需求的80%。在各种数据业务中，IP业务占据了主导地位，例如电力营销、企业管理信息等均采用IP协议。随着电力市场化的进一步发展，基于Internet的具有开放性和安全可靠性的信息传输平台将成为电力数据通信网络的必然趋势。结合“十二五”期间传输网承载业务的需求和传输网技术的发展，对宁夏电力光纤传输MSTP骨干网进行更新改造，为节点设备配置以太网板卡，以保证营销、调度数据网等业务的接入，满足不断发展的数据通信业务需求。

2 MSTP技术简介

MSTP(Multi-Service Transport Platform)是基于 SDH技术的多业务传送平台技术，将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备的技术。基于 SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大的企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以 SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡[1,2]。

这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点[3]。

在宁夏电力通信网络中，采用MSTP网络针对业务的应用情况，以太网业务的承载和传送目前采用以下方式：

（1）以太网业务的透传方式，这是目前应用较广的一种方式，也是MSTP初期在SDH设备上为了实现对以太网业务的透明传送而采取的方式。这种方式只是为了实现以太网业务的透明传送，利用某种协议(PPP/LAPS/GFP)将非交换型的以太网业务的帧信号直接进行封装，然后利用PPP over SDH、反向复用(将高速数据流分散在多个低速VC中传送以提高传输效率，如采用5*VCl2级联来传送10MB/S以太网业务)等技术实现两点之间的网络互联。由于各厂商将以太网业务映射进VC的方法不同，采用的协议各异，以太网业务经过透明传送后，必须在同厂商的设备上进行终结。

（2）对以太网业务进行第二层交换处理后再进行封装，然后映射到SDH的VC中再送入线路侧进行传送，这样更好的适应了数据业务动态变化的特点。这种方式将第二层以太网帧(MAC帧)交换集成到SDH设备的支路卡上，二层交换机通过学习连接在网上设备的MAC地址，并根据目的地的MAC地址将帧信号交换到正确的端口。因此MSTP设备可以对以太网业务进行如下处理：①MSTP可以对分散在各个地点的多个低速率的以太网业务进行汇聚处理，将其传送到特定地点的单个或多个高速以太网接口上。②可以实现以太网业务的统计复用，在线路侧有效利用带宽。MSTP可以将多个以太网接口的以太网业务划分到一个高速带宽的管道中，这样单一的线路侧信道就可以由多个用户使用，既可以保证以太网业务突发时的峰值流量，又能够保证带宽(以太网业务很多时段并没有业务传送)的有效利用。如5个快速以太网接口可以在MSTP上共享一个155MB/S的传输带宽，降低运行成本。③可以有效的利用多种方法对不同用户的业务进行隔离，保证用户数据的安全性。一种是对用户的以太网业务开通专用的通道，既将业务映射入单独的VC中，这样就在物理层实现了对用户的业务有效隔离。另外，对用户的以太网业务使用VLAN标签，利用802.1Q的标准，通过划分VLAN来将用户的业务进行隔离；在必要时还可以在802.1Q的标记上再打标记的方法对用户的业务进行隔离。

3 电力通信以太网业务分析

电力通信系统传输骨干网主要承载电网生产控制类业务、公司生产管理类业务等。就业务的站点覆盖范围而言，可以划分为中调-地调业务、变电站业务、电厂业务；按业务的类别划分，可以划分为调度生产类、生产管理类、营销类、生运类等；按业务性质划分，可以划分为实时业务、非实时业务等；按传输通道类型上划分，包括光纤直连、2M电路、以太网；随着电网智能化的发展，IP业务逐渐占据主流，目前主要以太网业务如表1所示：

表1 电力通信系统骨干网承载的以太网业务

4 电力通信网络以太网应用实现方式

4.1 以太网业务透传

利用 MSTP以太板卡点到点的传输方式实现业务物理隔离的传输，其传输方式如图1：

图1 MSTP以太板卡传输方式

10G传输网传输容量为 64个 VC4(155M)，或为64x63=4032个VC12(2M)构成。

（1）信息点业务流为10M，通过SDH以太板将业务映射为5个2M在SDH网中传输，在局端再由以太板卡反向映射为10M到局端交换机。

（2）信息点业务流为100M，通过SDH以太板将业务映射为50个2M或1个155M在SDH网中传输，在局端再由以太板卡反向映射为100M到局端交换机。

（3）信息点业务流为1000M，通过SDH以太板将业务映射为7个155M在SDH网中传输，在局端再由以太板卡反向映射为1000M到局端交换机。

以上实现方式是传输网为 10/100/1000M业务提供等速的传输带宽，保证业务透明的传输。同样方式也可采用非线速带宽传输方式，即MSTP以太板卡可根据信息点实际需要的带宽来灵活分配其传输容量，可以完成MSTP网传输带宽的最大化利用，完成业务的透明传输。本传输方式各业务端口的传输是完全物理隔离的传输，利用端到端的传输可以实现区域间的完全隔离，为信息网传输提供安全可靠的传输方式。

此种传输方式可以用于各局业务直接到省局点到点的传输，是基于端口到端口的传输，对于四个安全区域的业务均可利用 MSTP网上各节点的一层或二层板卡实现物理隔离的安全传输。由于采用点到点方式，所以此种实现方式在局端将会有较多的物理出线，需提供较多的交换机端口。

4.2 以太业务二层汇聚和交换

利用二层以太板卡同样可实现安全区域的物理隔离，同时利用二层以太板卡的点到多点的汇聚功能避免了局端较多物理端口的占用，减少局端物理出线和交换机端口与IP地址的利用。为了实现四个安全区域的完全物理隔离，根据各安全区域业务量的大小，在局端为四个安全区域各单独配置一块或多块二层以太板卡，从而可实现在同一MSTP传输网上实现四个安全区域业务的传输，并保证不同区域业务独立传输的特性。其具体传输方式如图2：

图2 MSTP以太板卡实现不同安全分区业务隔离

由于各安全区域连接MSTP SDH节点的一层或二层以太板的10/100/1000M物理端口，其实际的业务流并未与物理接口等速，通常100M全速业务流的恒定比特率为20M左右，仅峰值比特率为100M，对于各安全区域通常100M接口的接入点仅仅传输几兆或几十兆的业务流，所以在传输带宽的匹配上应当采用统计复用的技术，即在局端为每个安全区域单独配置一块或多块二层以太板卡实现对来自同一安全区域的业务进行汇聚到一个或几个100/1000M端口，由局端二层板卡上的100/1000M端口连接交换机到相应服务器。

对应于各区域的业务接入MSTP SDH节点，由MSTP一层或二层以太板卡为其单独分配物理通道连接至其局端本区域二层以太板卡，局端MSTP传输设备二层以太卡采用了数据设备统计复用、带宽共享的原理，利用每区域的以太板卡实现对其区域以太数据的汇聚，保证了区域间业务安全隔离的传输[4]。由于传输网络的带宽为2.5G或10G，带宽是目前信息网络千兆带宽的2倍、4倍，从而会提升传输质量，减少传输时延，并可利用传输设备物理带宽完全隔离的特性，可保证四区域的信息业务独享传输通道的优势。