一、引言
隨著信息技術的不斷發(fā)展與成熟和電力的不斷進步，整個電力系統(tǒng)的全面信息化越來越迫切。伴隨著電力通信網絡的不斷融合和新業(yè)務的涌現(xiàn)，電力通信網絡由傳統(tǒng)網絡向下一代網絡演進，其中最主要的就是面向IP業(yè)務的承載和傳送以及新業(yè)務提供。
電力通信網是由電力工業(yè)自身的屬性和需要所決定，該網絡區(qū)別于其它公用通信網絡的主要特征在于：
1) 電力通信承載電力系統(tǒng)實時控制業(yè)務，如繼電保護信號、安全自動裝置信號、遠動信號等，實時性、可靠性和安全性要求很高
2) 電力通信站點的設置密度大，但是總體通信容量小
3) 電力通信路由走向主要沿發(fā)電廠和變電站等電力設施，一般偏離大城市。
由此我們可以看出電力通信網建設更多地需要思考：
如何在充分利用現(xiàn)有網絡資源的基礎上構建電力綜合信息網？
如何優(yōu)化網絡結構，增強網絡的穩(wěn)定性、可管理性？
電力綜合信息網如何滿足新增業(yè)務的需求？
如何在滿足電力行業(yè)生產管理的同時，利用富余資源，向社會開放經營，高起點規(guī)劃網絡，使電力通信成為電力新的經濟增長點？
為了配合未來國家電網公司的電網總體規(guī)劃，滿足電力市場改革和電網發(fā)展的需要，各地電力公司都在積極構建新的電力通信網絡以適應今后業(yè)務發(fā)展的需求。如何對現(xiàn)有網絡進行改造和優(yōu)化已經成為各電力公司的當務之急。在諸多的可選技術中，電信級以太網技術作為下一代分組化承載網絡發(fā)展的方向之一，提供了一個具備網絡和業(yè)務擴展性、運營級網管能力和QoS保障能力的解決方案。
二、現(xiàn)有電力通信網存在的問題和需求
2.1現(xiàn)有電力通信網面臨的問題
目前電力系統(tǒng)通信網根據不同的特定業(yè)務(如行政通信、調度通信、數據通信等)而設計為數個獨立的網絡，所以其中的某一個網絡往往不能完全適應于其他業(yè)務，從而造成各種業(yè)務相互聯(lián)系困難，資源的浪費和維護管理的不便。由于電力系統(tǒng)分布廣泛，基層變電站和供電營業(yè)所遍及城市和鄉(xiāng)村，這個問題顯得尤其突出�？傮w而言，現(xiàn)有的電力通信網面臨以下問題：
通信網絡整體性能不強
電力通信資源缺乏有效整合，通信網之間缺乏協(xié)調和有效銜接
支撐網建設不能很好滿足安全運行的需求
業(yè)務網應用水平有待進一步提高
2.2 電力通信承載網建設的需求分析
電力通信承載網在為電力系統(tǒng)服務方面需為省局、電廠、變電站及與市局之間提供業(yè)務通道的基礎服務。電力通信承載網主要承載的業(yè)務包括：
數據業(yè)務——包括線路繼電保護和電網安全自動裝置數據、調度自動化（SCADA）、電能計量系統(tǒng)、變電站綜合自動化、電力市場數據和管理信息業(yè)務等。
話音業(yè)務——包括調度電話、行政電話、會議電話。
視頻業(yè)務——包括視頻會議系統(tǒng)及變電站自動監(jiān)控系統(tǒng)等。
多媒體業(yè)務——信息檢索、科學計算和信息處理、電子郵件、web應用、可視圖文、多媒體會議、視頻點/廣播、因特網接入業(yè)務和IP電話等話音業(yè)務；
通過更加深入地分析，我們可以看出：
在業(yè)務需求方面，目前大部分省份的電力通信網絡還無法實現(xiàn)管理信息系統(tǒng)橫向數據的充分交互，這和目前選用的通信手段很有關系。通過SDH或者ATM作為業(yè)務承載層，只能實現(xiàn)點到點的業(yè)務實現(xiàn)，面對點到多點、多點到多點的業(yè)務需求，實現(xiàn)起來就非常困難。在財務自動化系統(tǒng)內，也同樣存在這樣的問題。此外，在辦公自動化方面還有信息發(fā)布、文檔查詢、公文流轉批閱、會議管理、電子郵件以及信息采編等。數據業(yè)務的需求已超過了電力通信網絡發(fā)展的速度，只有承載在分組化寬帶網絡上，充分利用萬兆、千兆、百兆高帶寬優(yōu)勢；充分利用MPLS、電信級以太網等先進技術才能更好的承載這些重要業(yè)務。
在拓撲結構的選擇上，由于電力通信網絡光纖電路覆蓋面大，節(jié)點多且分散，距離長，業(yè)務密度集中，電路分期呈鏈形建設，很難形成網狀拓撲，也就無法發(fā)揮網狀拓撲的多路由可選、可靠性高、生存性強的優(yōu)勢。而鏈形和星形拓撲雖然符合電力系統(tǒng)通信電路分段建設的特點，但是其可靠性差，瓶頸現(xiàn)象嚴重成本較高�；�電信級以太網技術的環(huán)形網絡有多樣的環(huán)網類型（相交環(huán)、相切環(huán)、環(huán)與鏈），靈活的組網能力和成熟的自愈技術，更適合電力通信光網絡的組網。
綜上所述，電力公司需要建設一個可靠安全、高速高效的多業(yè)務承載網絡，這個網絡應該是具備高可靠性、高安全、高寬帶、大容量、智能化的分組化網絡。
三、電信級以太網解決方案
3.1 電信級以太網技術
基于電信級以太網（Carrier Ethernet）的方案，是指將傳統(tǒng)以太網應用到電信網的技術，具備網絡和業(yè)務擴展性、運營級網管能力和QoS保障能力，從而解決IP/以太網/TDM等多業(yè)務的傳送問題,并向城域乃至廣域延伸，推動網絡向分組化轉型。
從技術上看，以太網是一種很簡單的解決方案，只需要少量的規(guī)劃、設計和測試工作。應用多年，為用戶熟悉，業(yè)務指配時間可以減少到幾個小時或幾天。其次，以太網是標準技術，互換互操作性好，具有廣泛的軟硬件支持，成本低。最后，以太網是與媒體無關的承載技術，可以透明地與銅線對、電纜和各種光纖等不同傳輸媒體接口。從結構上看，以太網正以前所未有的端到端解決方案面目出現(xiàn)，消去了其他解決方案所必不可少的網絡邊界處的格式變換，減少了網絡的復雜性。其次，以太網是具有很好擴展性的解決方案，其速率可以從10Mb/b、100Mb/s、1Gb/s一直擴展到10Gb/s。從管理上看，由于同樣的系統(tǒng)可以應用在網絡的各個層面上。因此網絡管理可以大大簡化。此外，由于很多用戶已經熟悉了以太網，因此培訓工作簡化，新業(yè)務可以拓展得更快。
以太網接口已經成為事實上的通用業(yè)務插座，各類高速以太網接口因經濟規(guī)模帶來的成本優(yōu)勢會加速使用。隨著電信級以太網多業(yè)務平臺在擴展性、業(yè)務保護、QoS保障、TDM支持和業(yè)務管理等電信級業(yè)務特征的持續(xù)改進和互操作性的完善，以太網將成為電信網的基礎元素。當前正逐步在寬帶接入網匯聚層面引入廣義的運營級以太技術，提供高可用、高速率的業(yè)務匯聚能力和以太網互連業(yè)務�？梢灶A計，隨著網絡中IP/以太網業(yè)務量的日益增加以及基于以太網技術的新型解決方案的不斷出現(xiàn)，電信級以太網多業(yè)務平臺在城域網中的應用將會越來越多，電信級以太網多業(yè)務技術將成為面向未來的主流解決方案。
3.2烽火網絡CESP解決方案
烽火網絡基于F-engine M8000系列電信級以太網多業(yè)務平臺（CESP-Carrier Ethernet Multi-Service Platform）來提供分組化多業(yè)務承載解決方案。
F-engine M8000系列電信級以太網多業(yè)務平臺可以提供大管道的業(yè)務承載和電信級(50ms)業(yè)務保護功能，具備靈活的業(yè)務控制能力和安全性保證，可以基于用戶、業(yè)務和應用來分配相應帶寬和QoS等級。該平臺支持數據、語音和視頻等多業(yè)務的電信級高可靠承載，同時滿足客戶對網絡業(yè)務管理和應用的差異化需求。烽火網絡電力通信承載網解決方案如下圖所示，主要有以下兩種應用場景：
各種數據業(yè)務的流量匯聚
隨著電力各項事業(yè)的發(fā)展，目前的地市（縣）級供電公司信息網在帶寬、服務質量、多業(yè)務承載、安全性等方面，都難以滿足未來的發(fā)展需求。CESP能夠提供電力信息網的高帶寬、低成本解決方案，應用于信息網的流量匯聚節(jié)點，提供OA、MIS系統(tǒng)、電力市場和營銷系統(tǒng)、語音、視頻等業(yè)務的綜合接入。
多業(yè)務網絡的綜合接入
電力基層調度網和業(yè)務網由于經濟的原因，在建網的時候大多沒有分離。目前將CESP作為原有SDH網絡的補充，將原有的SDH接入層仍然保留，作為A平面。為適應業(yè)務發(fā)展的需要，新建CESP網絡作為B平面。新建網絡主要完成對原有網絡業(yè)務分流和新業(yè)務的綜合接入。
CESP環(huán)網可考慮單環(huán)架構或千兆接入環(huán)跨接萬兆匯聚環(huán)的分級環(huán)網結構。不論何種模式，CESP環(huán)網都可以提供快速保護倒換的業(yè)務高可靠性�；诃h(huán)網架構還可以較好支持組播業(yè)務，在環(huán)路中無需復制多份內容，節(jié)省帶寬。同時，通過環(huán)網匯聚，增大了端口扇出能力，大量節(jié)省了業(yè)務控制點的光纖資源和光端口資源。
匯聚層可利用CESP電信級以太網多業(yè)務平臺組成GE環(huán)網，從而完成TDM業(yè)務、數據業(yè)務和視頻業(yè)務的接入、承載和調度，使網絡支持的業(yè)務從64k、2M電路到以太網專線可以平滑過渡，保證業(yè)務網絡和業(yè)務的發(fā)展。
隨著業(yè)務的不斷增長，后期還可通過下放千兆CESP環(huán)網、上拉萬兆CESP環(huán)網等方式將多業(yè)務分組承載網絡進一步向地市、縣和城域延伸，最終形成提供覆蓋完善的多業(yè)務分組化大客戶承載網。
用戶末端覆蓋和業(yè)務接入方面的實現(xiàn)方式多種多樣：既可在業(yè)務種類單一時采用光纖連接方案，也可像圖中所示的在業(yè)務種類復雜時采用N×E1、以太網交換機、路由器、EPON等技術作為末端接入。業(yè)務接入點的不確定性，決定了多種網絡拓撲形式并存的現(xiàn)狀。
采用CESP組建的網絡在結構、容量、管理和發(fā)展上均以滿足大客戶業(yè)務的開展為基準，提供豐富的業(yè)務種類和可定制服務，并構成“業(yè)務發(fā)展—網絡完善—業(yè)務發(fā)展”的良性循環(huán)。
3.3 烽火網絡CESP方案的優(yōu)勢特點
烽火網絡CESP解決方案在電力通信承載網優(yōu)化中的技術優(yōu)勢和實用價值主要在于以下幾個方面：
采用分組技術，支持TDM仿真，同時提供對數據、語音和視頻等多業(yè)務的支持。
電信級可靠性設計，分布式故障檢測機制，支持拓撲動態(tài)學習和更新、故障的隔離、定位和恢復；
支持豐富的拓撲結構，并可基于環(huán)網提供電信級50ms的業(yè)務保護，同時也保護了用戶的利益；
基于靈活的QinQ技術保證不同業(yè)務系統(tǒng)間的有效隔離、保證業(yè)務系統(tǒng)的安全；
環(huán)路中繼帶寬高，提供從N×GE到10GE的平滑升級和可擴展性；
基于以太網統(tǒng)計復用方式，標準以太網幀封裝，兼容性好，組網效率高；
有效保證服務質量，微秒級的轉發(fā)時延控制，保障實時業(yè)務的承載，提供靈活的策略和業(yè)務控制能力；
在實際應用中，烽火網絡的CESP解決方案具有以下特點：
電信級的高可靠性
電力調度數據網傳送電網自動化信息、調度指揮指令、繼電保護與安全自動裝置控制信息等重要數據，是電力安全穩(wěn)定運行的神經網絡，高可靠是調度網絡的首要要求。
CESP設備采用電信級高可靠設備，關鍵部件如主控板、管理總線、電源、風扇等為冗余備份，提供系統(tǒng)的自動恢復能力，并且主備用部件實現(xiàn)了實時熱備份，保證系統(tǒng)恢復的過程中業(yè)務運行不中斷。另外，業(yè)務處理板支持熱插拔特性，可實現(xiàn)在線維護和升級。
網絡結構也采用高可靠結構設計，環(huán)形拓撲結構網絡生存性高、運行靈活可靠、高效，可使電力通信網絡更加優(yōu)質健壯。環(huán)網自愈技術可在無需人為干預的情況下，在極短時間內從故障中恢復所承載業(yè)務。
CESP電信級以太網多業(yè)務平臺基于ITU-T X.87標準提供環(huán)網拓撲下的電信級50ms業(yè)務保護。它在以太網的環(huán)形拓撲中采用分布式環(huán)保護算法，對于故障通告和恢復均采用分布式處理，具有較低的時間和空間復雜度，從而降低了對系統(tǒng)的要求。該平臺還能夠實現(xiàn)環(huán)路之間完全獨立，從而確保不會因為某點故障而導致整個網絡的癱瘓。因此，采用合理的自愈技術，實現(xiàn)環(huán)內自愈、環(huán)間互通，將建成高可靠性的、強大的通信網絡為電力生產、管理服務。
與骨干網相連時可采用雙上聯(lián)方式，用獨立鏈路分別接入主、備系統(tǒng)，形成鏈路備份，提供拓撲可靠性。配合鏈路捆綁技術，在日常還可以負載分擔。類似的，廠站節(jié)點也采用雙歸方式就近接入兩個CESP節(jié)點。
可信的安全保障
電力通信承載網強調系統(tǒng)安全防護，不同業(yè)務系統(tǒng)之間必須實現(xiàn)有效的隔離，控制生產類實時業(yè)務與非控制生產業(yè)務隔離，關鍵業(yè)務系統(tǒng)之間按照需要進行隔離。電力通信承載網必須實行有效的安全分區(qū)，進行有效的安全防護和管理。
在業(yè)務安全性方面，CESP電信級以太網多業(yè)務平臺通過對轉發(fā)數據的分析，針對可疑IP、病毒數據包、廣播風暴等攻擊進行限制，保證網絡的安全和可靠。用戶可以根據需要定制過濾規(guī)則，可以避免惡意攻擊和進行病毒防范。
通過使用靈活的QinQ技術，有效實現(xiàn)業(yè)務的區(qū)分和隔離。通過兩層VLAN標簽，實現(xiàn)了最多4K×4K個業(yè)務的隔離和區(qū)分。當需要進一步區(qū)分業(yè)務的時侯，CESP電信級以太網多業(yè)務平臺可根據端口和內層標簽的結合信息來加不同的外層VLAN標簽，即除了對報文進行簡單二次封裝外，還規(guī)定了選擇外層封裝的標準。
良好的可擴展性
采用基于以太網的分組化平臺，提供高QoS保障的網絡。環(huán)路帶寬可從10M平滑升級至N×10GE；設備多采用模塊化設計，可靈活擴展；在拓撲上支持鏈型、星形和多環(huán)的類網狀拓撲結構；環(huán)網的尺寸、多環(huán)拓撲可根據業(yè)務需要及時調整。從而在滿足當前帶寬需求的情況下為未來可預見階段內的通信增長提供網絡保障，同時保護了用戶的已有投資和設備的兼容性。
有效保證用戶服務質量
電力通信承載網對保護控制信息傳送的實時性和準確性具有嚴格的要求。
CESP電信級以太網多業(yè)務平臺由于采用分組化內核的平臺承載多業(yè)務，特別對于占較大比重的數據業(yè)務的承載，在帶寬利用率、轉發(fā)效率、時延、組播業(yè)務的支持等方面都有較大的優(yōu)勢。CESP可提供業(yè)界領先的高轉發(fā)性能，端到端轉發(fā)延遲居業(yè)界領先水平。配合QOS技術，保證關鍵業(yè)務實時傳送。
通過對轉發(fā)報文的深度分析，可以動態(tài)智能地標識業(yè)務流，從而為后續(xù)的業(yè)務控制和QoS調度操作打下基礎。 在承載網絡中根據業(yè)務報文中的QoS標記進行有差別的調度處理。通過多種QoS算法和調度策略，包括RED和WRED等丟棄算法，WFQ和PQ等多種隊列調度策略，為不同業(yè)務提供不同的帶寬保證。
快速的業(yè)務生成
CESP電信級以太網多業(yè)務平臺可以組成千兆/10G的環(huán)網，能夠提供以太網和64k、RS-232、E1等多種業(yè)務接口，可以在多業(yè)務分組承載平臺上同時提供話音、寬帶、VoIP、VPN業(yè)務，滿足運營商各類大客戶的接入需求等。
CESP設備可通過靈活的QinQ方式實現(xiàn)二層VPN業(yè)務，也可以透傳基于MPLS的二、三層VPN業(yè)務。對于VoIP業(yè)務可以基于標準的以太網業(yè)務接口接入，并配置相應的優(yōu)先級保證服務質量，同時基于環(huán)網的快速保護倒換機制提供業(yè)務保護。
通道帶寬靈活可調。基于64Kbps的帶寬粒度，能夠保證在用戶需求發(fā)生變化時，動態(tài)地進行帶寬調整。
靈活方便的運營維護與業(yè)務管理
設備即插即用，無需復雜配置，便于快速部署。
靈活的升級方式，當部分節(jié)點所涉及的業(yè)務出現(xiàn)新的功能和帶寬需求時，可以只升級局部設備和網絡中局部環(huán)路帶寬，而不影響整個網絡的使用，這樣極大地減輕了擴容和維護的壓力和負擔。通過CESP電信級以太網多業(yè)務平臺的即插即用特性和特色的網管平臺，不僅提高了對于網絡和業(yè)務的管理能力，同時也提高了電力通信網絡自身在管理和維護等方面的體驗質量（QoE）
四、小結
隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，電力通信所承載的業(yè)務已不再是簡單的點到點的通信，業(yè)務需求越來越呈現(xiàn)出業(yè)務類型多樣化和業(yè)務流向的不確定性的特點。相信下一代電力通信承載網將是基于分組化的的通信網，烽火網絡公司的CESP電信級以太網多業(yè)務平臺作為分組化綜合承載的基礎，憑借著具有自主知識產權的核心技術，滿足了電力通信多業(yè)務承載的需求。
烽火網絡CESP電信級以太網多業(yè)務平臺通過語音、視頻與數據的融合，為電力企業(yè)建成一個基于分組化的通信平臺，為日后實現(xiàn)豐富的端到端分組化通信業(yè)務打下基礎。在繼承傳統(tǒng)語音、視頻業(yè)務的同時，可以方便支持新的業(yè)務，如電話會議、語音信息、可視通信、統(tǒng)一電話目錄服務等，使融合通信成為電力企業(yè)進步的驅動力。
