張明揚
摘 要 描述了電力數(shù)據(jù)通信網發(fā)展的趨勢及福建省電力數(shù)據(jù)通信網建設的需求。比較了X.25、DDN、N—ISDN、幀中繼、ATM技術組建數(shù)據(jù)網的方案，并根據(jù)福建省電力通信結構的實際情況，選擇ATM技術建立電力數(shù)據(jù)通信網的方案，從網絡組織、模型，網絡間的兼容，現(xiàn)有資源利用，技術培訓，網絡安全等幾方面論述了福建電力數(shù)據(jù)通信網的基本設想。
關鍵詞 數(shù)據(jù)通信網 綜合業(yè)務 廣域網 服務質量 異步傳遞方式
分類號 TM 73
DESIGN OF POWER DATA COMMUNICATION NETWORK IN FUJIAN PROVINCE
Zhang Mingyang
Fujian Electric Power Dispatch Center，350003，F(xiàn)uzhou，China
Abstract This paper describes the development and the demand about electric power data communication network in Fujian province. The schemes for building data network by X.25, DDN, N-ISDN, frame relay technique and ATM technique respectively are compared. According to the actual situation of electric power data communication in Fujian province, the ATM technique is to be selected in the scheme. This paper details the structure, model and compatibility of the network as well as the available resource utilizing, training and network security.
Keywords data communication network integrated services wide area network quality of service (QoS) asynchronous transfer mode
0 引言
經過多年的建設，福建電力通信網已初具規(guī)模，通信網絡拓撲結構多以省電力調度(簡稱中調)為中心向各電廠、變電站、地調輻射，通道主要由干線數(shù)字微波提供，新近又投運了福州至廈門的光纖通道。雖然近幾年福建省在電力通信建設方面投入較大，但仍然存在通信系統(tǒng)結構簡單、占用通道多、利用率低等現(xiàn)象，通信資源浪費和緊張的矛盾仍然很突出。隨著電力系統(tǒng)運行、管理向高科技和現(xiàn)代化方向發(fā)展，對電力系統(tǒng)通信這個重要環(huán)節(jié)也提出了新的要求。在話音服務得到基本滿足的情況下，今后電力通信業(yè)務的增長點將來自數(shù)據(jù)業(yè)務［1］。事實上，我省各專業(yè)幾乎都提出了建設其專用廣域網的要求，如水調自動化系統(tǒng)、自動化專業(yè)的實時測控系統(tǒng)、通信網綜合網管系統(tǒng)等；電力局、中調及各地電業(yè)局、發(fā)電廠建設和開發(fā)的基于各自局域網的管理信息系統(tǒng)也要求進行廣域網互聯(lián)；規(guī)劃中的可視會議系統(tǒng)要求提供視頻業(yè)務。這些都對數(shù)據(jù)信息傳送網絡的建設提出了新的要求，而目前我省還沒有一個統(tǒng)一的多業(yè)務數(shù)據(jù)支撐網。如果不統(tǒng)一規(guī)劃綜合業(yè)務數(shù)據(jù)平臺，確定我省數(shù)據(jù)網的主干框架，將更激化通信資源浪費和緊張這對矛盾。國家電力公司在“九五”規(guī)劃中要求電網調度自動化完善一級網，建成二級網和部分三級網。就此有關專家發(fā)表了很多文章，提出了很有價值的建議，給建立省級數(shù)據(jù)網提供了寶貴的經驗［2～4］。本文從福建省的實際情況出發(fā)，探討了規(guī)劃中的省電力數(shù)據(jù)網建設方案。
1 數(shù)據(jù)通信網方案比較［5～7］
電力數(shù)據(jù)通信網的業(yè)務發(fā)展不會與郵電通信網完全相同，但趨勢是相同的，傳輸網正由微波逐漸轉向光纖，由PDH轉向SDH，帶寬由2 Mbit/s，34 Mbit/s提高到155 Mbit/s，622 Mbit/s，這給建設數(shù)據(jù)通信網創(chuàng)造了良好的條件。電力數(shù)據(jù)通信網的業(yè)務種類與郵電通信網也不完全相同，但業(yè)務走向多樣化的趨勢是一樣的，不僅要滿足不同需求的多業(yè)務傳輸平臺，為系統(tǒng)內的所有用戶提供各種類型、不同等級的業(yè)務服務，同時又要滿足調度、監(jiān)測、話音、電路仿真、視頻、廠網分開后競價上網的各種實時性要求很高的信息在網絡上進行傳送。
因此，該網必須具有良好的服務質量（quality of service，縮寫為QoS）保證、多業(yè)務的綜合能力，對突發(fā)性和實時性數(shù)據(jù)的快速響應和對各種通信資源的兼容性。比較目前各種技術方案，ATM技術比較適合我省電力數(shù)據(jù)通信網的建設需求。
1.1 X.25
X.25是一種網絡協(xié)議，采用X.25可構成分組式交換網,它的突出優(yōu)點是可以在一條物理電路上同時開放多條虛電路,為多個用戶同時使用，網絡具有動態(tài)路由功能和復雜、完備的誤碼糾錯功能。X.25協(xié)議是在物理鏈路傳輸質量很差的情況下開發(fā)出來的,為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?它在每一段鏈路上都要執(zhí)行差錯校驗和出錯重傳，以此保證用戶數(shù)據(jù)安全傳輸。X.25接口速率為64 kbit/s，只能提供非常有限的數(shù)據(jù)流量。X.25采用存儲轉發(fā)工作方式,分組交換過程中的傳輸延時較大,不適應突發(fā)性、實時性要求較高，信息量比較大的情況。
當建設成本很低、信息量不大、實時性要求不高時，具備交換能力的X.25網可以考慮作為純數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞莘桨浮５鳛榻ㄔO省級數(shù)據(jù)網的技術方案，卻不可取。
1.2 DDN
DDN是利用數(shù)字通道提供永久性、半永久性連接線路,以傳輸數(shù)據(jù)信號為主的數(shù)字傳輸網絡。它可以提供各種靈活的數(shù)據(jù)接口,為傳送數(shù)據(jù)信號服務。在DDN網中,采用了先進的網管技術,進行線路調度、故障監(jiān)控，可以實現(xiàn)集中管理。線路遇故障時還可以自動路由迂回,提高了用戶線路的利用率。因此DDN在點對點數(shù)字專線業(yè)務方面有著傳統(tǒng)的專線業(yè)務不可比擬的優(yōu)越性，可提供高質量、高可靠性的專線服務。但DDN接口提供的帶寬是固定的,當用戶不使用時,帶寬也不能分配給其他用戶使用;當用戶需要高帶寬時,網絡也不能立即提供。這樣,就不能滿足信息突發(fā)率較高、實時性很強的用戶需求。
電力數(shù)據(jù)通信網內的長途中繼鏈路以2 Mbit/s接口為主，因此實施DDN很方便，但DDN本質上提供的是基于TDM的專線，替代的同樣是TDM專線的大量PCM電路，不能有效保護原有投資，而且無法充分利用SDH的帶寬資源，因此也不是理想的網絡方案。
1.3 N—ISDN
N—ISDN是在話音交換機基礎上提供的窄帶綜合業(yè)務數(shù)字服務， 它提供兩種接口，144 kbit/s的2B+D基本接口和2.048 Mbit/s的30B+D基群接口,可在一條用戶電話線上同時接8個終端,有3個終端能同時工作,可向用戶提供電話、數(shù)據(jù)、傳真、電報、可視圖文、可視電話、靜止圖像傳輸?shù)葮I(yè)務。
目前N—ISDN主要應用于Internet接入、會議電視、數(shù)據(jù)傳送、DDN備份、局域網互聯(lián)等。其提供的帶寬是64 kbit/s～2 Mbit/s。 它向用戶提供可同時進行話音通信的64 kbit/s～128 kbit/s的Internet接入、384 kbit/s會議電視業(yè)務和128 kbit/s的多媒體業(yè)務等中低速數(shù)字接入手段。經過有限投資升級，我省大部分行政交換機可開通N—ISDN的部分業(yè)務，利用2 Mbit/s中繼的空閑帶寬，可緩解目前主干數(shù)字微波的緊張情況。但是由于N—ISDN技術本身不是數(shù)字骨干網，加上專網小話音交換機處理和擴展能力上的限制，N—ISDN提供的多業(yè)務能力有限，也不能滿足電力系統(tǒng)通信今后發(fā)展的要求。
1.4 幀中繼
幀中繼(frame relay)技術是在分組交換技術基礎上發(fā)展起來的,是一種快速分組交換技術。近年來,光纖的逐步普及和其傳輸質量、速度的提高,已使交換網的每一個傳送環(huán)節(jié)都可實現(xiàn)通信協(xié)議的簡化,從而提高了通信效率，幀中繼采用簡化的分組交換協(xié)議、統(tǒng)計復用、面向連接及可變長幀的方式,從而提高了傳輸速率和帶寬利用率，降低了網絡延時，用于傳送突發(fā)數(shù)據(jù)十分有效，非常適用于LAN/WAN互聯(lián)。
幀中繼作為純粹傳輸數(shù)據(jù)的網絡方案是合適的，但其QoS保證和支持多業(yè)務的能力十分有限。至今為止，電力通信網內尚未見開通幀中繼業(yè)務，沒有必要專門投資該未經系統(tǒng)內實踐過的技術。
1.5 ATM
ATM技術幾乎與幀中繼同時出現(xiàn)，采用統(tǒng)計復用的方式，將來自不同信息源的信元匯集到一個緩沖器內排隊，隊列的輸出是根據(jù)信息到達的快慢隨機插入到ATM復用線上，各種業(yè)務按其實際信息量來占用網絡帶寬，并且不管業(yè)務源的性質多么特殊，網絡都按同樣方式接入，有效地利用了帶寬，具有很大的靈活性，做到完全多業(yè)務綜合。對網絡技術而言,ATM具有開放式的可適配各種類型和各種速率的接口，包括各種PDH電接口和SDH/SONET（synchronous optical network，同步光纖網），速率從2 Mbit/s，34 Mbit/s，155 Mbit/s到622 Mbit/s。這些物理接口可用做用戶到網絡的接口和寬帶網絡接口物理層，它不但能滿足用戶對寬頻帶高速傳輸信息的需求,而且使當前的廣域網與局域網融為一體, 幫助用戶解決網絡、網絡與用戶中的各種技術和兼容難題，為實現(xiàn)語音、視像和數(shù)據(jù)等信息在網絡中的高度集成化，提供了一個簡化、統(tǒng)一的網絡結構，特別適用于現(xiàn)實的電力系統(tǒng)通信。
在對話音通信的支持方面，多業(yè)務ATM交換機可支持多種PBX接口，能翻譯PBX信令并直接路由實現(xiàn)各種呼叫，無需經匯接局轉接。由于采用信元傳輸，還可以對語音信號進行壓縮，進一步減少帶寬占用率。ATM提供的強大路由能力大大簡化了程控交換機的組網設計。
ATM具備電路仿真能力，使現(xiàn)有的傳統(tǒng)TDM設備（如PCM等）投資得到保護，而且有效地支持DDN和視頻應用。
由此可知，ATM在單一交換平臺上為支持多種業(yè)務提供了充分的可靠性、靈活性和綜合性，并能完成網絡的平滑過渡和資源的合理利用，是建立福建電力通信數(shù)據(jù)網首選的基礎傳送平臺。
2 福建省電力通信現(xiàn)狀
福建省電力數(shù)據(jù)通信網目前作為三級網以X.25方式連接在國家電力數(shù)據(jù)一級網上，該網主要服務于省局調度自動化專業(yè)，不涉及省局以下范圍和其他業(yè)務。擴大業(yè)務范圍是我省電力通信系統(tǒng)建設的重要任務。省內電力數(shù)據(jù)通信網的建設不同于一級網，覆蓋的區(qū)域小，需兼顧的方面少。針對我省實際情況，在業(yè)務預測的基礎上，將采取有重點、分階段、逐步發(fā)展的方針建設ATM技術的數(shù)據(jù)網。
2.1 有利因素
a.省局已建成福州至水口、莆田、泉州、漳州、廈門的SDH 622 Mbit/s光纖主干線，南平、三明、龍巖等光纖主干線也在規(guī)劃之中，為采用ATM技術建設數(shù)據(jù)通信網提供了條件；
b.成熟的可得到的硬、軟件的選擇范圍大，如路由器、服務器、網絡設備、交換設備、存儲設備等；
c.有國際公認的工業(yè)標準可采用，使數(shù)據(jù)網的結構更具有開放性和通用性；
d.有先進的設計工具和測試工具，一級網和電信數(shù)據(jù)網及其他省局建設經驗，建設開發(fā)的周期短。
2.2 不利因素
由于我省各地區(qū)經濟發(fā)展不平衡，地區(qū)的通信網建設規(guī)模和格局也各不相同，形成我省電力數(shù)據(jù)通信網建設中的劣勢：
a.地調各自申請64 kbit/s點對點通道,建立了路由器專線網，結構為遠方單點接入的星形網，無法形成路由保護，可靠性差，吞吐率小而且?guī)捓寐实�，浪費了寶貴的長途電路資源。這種局面目前還在發(fā)展；
b.缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和全局觀點，有的單位自行投資敷設城域短途光纜或無線設備，造成重復建設，設備、資源分散，維護水平低；
c.由于依附于電力基本建設，電力通信專網沒有按統(tǒng)一的標準進行規(guī)劃和實施，電路資源分布很不平衡，往往在某一條支線上帶寬非常富裕，而在干線上則很擁擠。如我省閩北地區(qū)通道極為緊張，閩南則有富余；又如新上的622 Mbit/s的SDH光纖通信設備終端落在泉州變、后石變電站，沒有入局，大量的帶寬資源尚無法利用。
3 建設福建省電力數(shù)據(jù)通信網的思考
3.1 網絡組織
我省電力數(shù)據(jù)通信網分為兩級，中調為主級，地調為次級。這樣可以靈活地在網絡上進行交換節(jié)點的增減，而不必修改省局在國家電力數(shù)據(jù)一級網上的路由表。以地調為次級，各電廠就近接入地調系統(tǒng)，這樣省局主級路由選擇清楚且較快，路由表較小。
3.2 網絡模型
網絡模型分3個層次，即傳送平臺、業(yè)務平臺和應用系統(tǒng)。
傳送平臺主要完成主層和次層的互聯(lián)及各層網和本區(qū)域互聯(lián)。它包括ATM交換網、SDH傳輸網、寬帶用戶接入網、以太網/ATM轉換器、網絡交換機、路由器等。這些是數(shù)據(jù)網和接入數(shù)據(jù)網的基礎。物理結構構成見圖2。圖中的以太網/ATM轉換器用以完成以太網到ATM網的復接功能及ATM網到以太網的分接功能。
業(yè)務平臺是提供對語音、數(shù)據(jù)、圖像等各種信息需求的支撐平臺，對信息處理的突變性和實時性要求較高，包括以下幾方面。
a.會議電視業(yè)務：可在國家電力系統(tǒng)或省局系統(tǒng)內召開和參加電視會議；
b.虛擬專網：利用新建和已有的寬帶資源構成寬帶網絡，提供高速數(shù)據(jù)通道組建省局和各地區(qū)局的局域網，以傳輸數(shù)據(jù)、圖像、語音等；
c.視頻點播(VOD)：可隨時檢索、查看與自已業(yè)務有關的視頻節(jié)目；
d.管理、信息業(yè)務：主要是Web服務、域名服務、新聞和消息服務、信息查詢服務、MIS信息服務（如公文管理、計劃信息管理、基建信息管理、設計信息管理、科研信息管理）、供電競價上網服務，該服務是一項新業(yè)務，也是一項很重要和復雜的業(yè)務。
應用系統(tǒng)主要為電力調度和生產運行提供先進的管理和處理手段，包括：省局與地區(qū)局調度間的實時數(shù)據(jù)；省局與廠站間的實時數(shù)據(jù)；通信網絡運行、監(jiān)測、管理的實時數(shù)據(jù)；水情水調實時數(shù)據(jù)；配電自動化的實時數(shù)據(jù)；故障錄波數(shù)據(jù)；微機遠動和保護數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)；生產報表數(shù)據(jù)等。
3.3 統(tǒng)籌規(guī)劃分期建設
電力數(shù)據(jù)通信網的設計、建設、維護是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，除了堅持國家電力公司提出的“一體化”要求外，還要特別注重在規(guī)劃設計和建設中保護現(xiàn)有設備的投資，充分利用現(xiàn)有資源，實現(xiàn)平滑過渡。因此應由通信部門統(tǒng)籌全省電力傳輸網絡系統(tǒng)的整改擴充，使資源重新合理配置，以達到最高的效率。根據(jù)我省的發(fā)展規(guī)劃，今后電力數(shù)據(jù)通信網的主要建設將轉向光纖通信，逐步在各地區(qū)節(jié)點間建立光纖通道，并發(fā)展各地區(qū)的光纖網絡。這種基礎建設不可能一步到位，因此寬帶ATM的主層數(shù)據(jù)網可先建，地區(qū)的數(shù)據(jù)網利用現(xiàn)有的通信資源建成過渡網，新網和傳統(tǒng)網、電路交換與ATM交換、微波和光纖將會長期共存，相互補充。其典型結構見圖3。
主干網上ATM交換機以155 Mbit/s光纖連接或34 Mbit/s電接口連接，以帶有ATM端口的路由器與外界廣域網相連，以交換式以太網集線器與傳統(tǒng)以太網連接，也可以交換式以太網集線器與路由器接到低速局域網上，也可用路由器將10 Mbit/s以太網、16 Mbit/s令牌等子網和主干網相連。這樣既能較好地解決兩者的互聯(lián)互通，支持多種業(yè)務，又能保證支持原有網絡最基本的要求，確保傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)關鍵性數(shù)據(jù)的通信業(yè)務質量不會由于網絡基礎的轉型而下降。這是統(tǒng)籌規(guī)劃中必須考慮的重要問題。使整個網絡結構既留有發(fā)展升級的余地，又要在一定時期內保持相對穩(wěn)定�！ 〈送猓略O備、新技術逐步在全系統(tǒng)范圍引入后，需要有一支高素質的專業(yè)應用運行、日常維護的隊伍。因為電力系統(tǒng)的通信建設發(fā)展很快，很多專業(yè)人員還停留在載波通信專業(yè)基礎上，長期專注于傳統(tǒng)通信領域的建設，在數(shù)據(jù)傳輸領域介入不深，尤其地區(qū)局的通信力量相對薄弱。雖然我省近年來在建設管理數(shù)字微波、數(shù)字程控交換機、SDH光纖通信等新設備的過程中不斷得到鍛練，已擁有了一支專職管理維護隊伍，但加強數(shù)據(jù)通信網絡新技術培訓的任務仍十分艱巨，我省計劃在數(shù)據(jù)網建設實施之前，對省內各級有關技術人員進行系統(tǒng)培訓，這種培訓包括應用和維護兩方面的技術。
3.4 重視網絡安全
為保證數(shù)據(jù)網安全、健康、有序地發(fā)展，應規(guī)范網絡的運行管理，在網絡互聯(lián)的物理結構上應安裝防火墻，在網絡運行中應采取有效的技術措施，防范網上黑客，避免網絡癱瘓。從行政和法律上加強網絡管理，杜絕危害社會安定、敗壞社會風氣的有害信息在網上傳播泛濫，使網絡真正服務于生產和科研。
作者簡介：張明揚，男，1965年生，主要研究電力系統(tǒng)通信和網絡技術應用等。
作者單位：福建省電網中心調度所 350003 福州
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