智能電網(wǎng)是電力、自動化和信息通信三大技術的綜合。安全、可靠、統(tǒng)一、高效的傳輸網(wǎng)絡，是智能電網(wǎng)的必要支撐。本文介紹了PTN技術產(chǎn)生的背景和技術特點，并且結(jié)合電力通信系統(tǒng)，特別是智能電網(wǎng)對傳輸網(wǎng)絡提出的需求，分析了PTN技術對電力通信系統(tǒng)的適應性，對使用PTN建立統(tǒng)一分組電力通信網(wǎng)進行了展望。
PTN技術產(chǎn)生的背景：
業(yè)務的IP化是電信網(wǎng)絡發(fā)展的一個必然趨勢。目前，IP化趨勢在運營商和行業(yè)用戶中都已經(jīng)非常明顯。隨著業(yè)務的IP化，原有的為TDM而量身打造的SDH傳輸技術慢慢暴露出它對于IP業(yè)務傳送效率低的缺點。但是相比于數(shù)據(jù)技術，SDH本身還是有它獨到的優(yōu)點，比如它強大的OAM能力，端到端的業(yè)務配置以及保護，基于圖形化界面的網(wǎng)管等等。有沒有一種技術既能繼承SDH的優(yōu)點又能提高對數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送效率和處理能力呢?于是PTN(Packet Transport Network)技術應運而生了。
應該說，PTN技術是IP/MPLS、以太網(wǎng)技術和傳送技術3種技術相結(jié)合的產(chǎn)物。順應了網(wǎng)絡的IP化、智能化、寬帶化、扁平化的發(fā)展趨勢。以分組業(yè)務為核心、以提高傳送效率的方式拓展有效帶寬、支持統(tǒng)一的多業(yè)務接入承載，保持了適應數(shù)據(jù)業(yè)務的特性;分組交換、統(tǒng)計復用、采用面向連接的標簽交換、分組QoS機制、靈活動態(tài)的控制面等;繼承了SDH傳送網(wǎng)的傳統(tǒng)優(yōu)勢;豐富的操作維護、良好的同步性能、完善的保護倒換和恢復、強大的網(wǎng)絡管理等;由于其是針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計。所以具有更低的總體使用成本。
PTN技術的特點：
1、全業(yè)務承載能力
PTN采用通用分組交換內(nèi)核，不僅提供了對數(shù)據(jù)業(yè)務的適應性，還通過采用端到端偽線仿真(PWE3，Pseudo Wire Emulation Edge—to—Edge)技術提供了對原有電路型服務的后向兼容性，使得在滿足數(shù)據(jù)業(yè)務需求的同時，還可以支持傳統(tǒng)的電路型業(yè)務。同時，N使用區(qū)分服務(DiffServ)+流量工程的QoS機制，實現(xiàn)了端到端的QoS，提供了對各種類型業(yè)務的支持能力。
2、可靠性
PTN的可靠性是分組傳送網(wǎng)的另一個主要特征.主要由基于傳送平面的保護倒換技術來實現(xiàn)?；趥魉推矫娴谋Ｗo技術有路徑保護、環(huán)網(wǎng)保護。保護倒換機制能夠?qū)崿F(xiàn)與SDH相同的<50 ms的保護效果。
3、安全性
PTN技術通過LSP和PW標簽的隔離來區(qū)分業(yè)務，這種隔離方式類似于SDH的時隙隔離，具有底層的高隔離度。同時，PTN產(chǎn)品又增加了如協(xié)議加密、用戶接入認證、數(shù)據(jù)庫加密、防病毒、防DOS攻擊等多種提高安全性的功能。最大程度上保障了系統(tǒng)的安全性。
智能電網(wǎng)是電力、自動化和信息通信三大技術的綜合。安全、可靠、統(tǒng)一、高效的傳輸網(wǎng)絡，是智能電網(wǎng)的必要支撐。本文介紹了PTN技術產(chǎn)生的背景和技術特點，并且結(jié)合電力通信系統(tǒng)，特別是智能電網(wǎng)對傳輸網(wǎng)絡提出的需求，分析了PTN技術對電力通信系統(tǒng)的適應性，對使用PTN建立統(tǒng)一分組電力通信網(wǎng)進行了展望。
PTN技術產(chǎn)生的背景：
業(yè)務的IP化是電信網(wǎng)絡發(fā)展的一個必然趨勢。目前，IP化趨勢在運營商和行業(yè)用戶中都已經(jīng)非常明顯。隨著業(yè)務的IP化，原有的為TDM而量身打造的SDH傳輸技術慢慢暴露出它對于IP業(yè)務傳送效率低的缺點。但是相比于數(shù)據(jù)技術，SDH本身還是有它獨到的優(yōu)點，比如它強大的OAM能力，端到端的業(yè)務配置以及保護，基于圖形化界面的網(wǎng)管等等。有沒有一種技術既能繼承SDH的優(yōu)點又能提高對數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送效率和處理能力呢?于是PTN(Packet Transport Network)技術應運而生了。
應該說，PTN技術是IP/MPLS、以太網(wǎng)技術和傳送技術3種技術相結(jié)合的產(chǎn)物。順應了網(wǎng)絡的IP化、智能化、寬帶化、扁平化的發(fā)展趨勢。以分組業(yè)務為核心、以提高傳送效率的方式拓展有效帶寬、支持統(tǒng)一的多業(yè)務接入承載，保持了適應數(shù)據(jù)業(yè)務的特性;分組交換、統(tǒng)計復用、采用面向連接的標簽交換、分組QoS機制、靈活動態(tài)的控制面等;繼承了SDH傳送網(wǎng)的傳統(tǒng)優(yōu)勢;豐富的操作維護、良好的同步性能、完善的保護倒換和恢復、強大的網(wǎng)絡管理等;由于其是針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計。所以具有更低的總體使用成本。
PTN技術的特點：
1、全業(yè)務承載能力
PTN采用通用分組交換內(nèi)核，不僅提供了對數(shù)據(jù)業(yè)務的適應性，還通過采用端到端偽線仿真(PWE3，Pseudo Wire Emulation Edge—to—Edge)技術提供了對原有電路型服務的后向兼容性，使得在滿足數(shù)據(jù)業(yè)務需求的同時，還可以支持傳統(tǒng)的電路型業(yè)務。同時，N使用區(qū)分服務(DiffServ)+流量工程的QoS機制，實現(xiàn)了端到端的QoS，提供了對各種類型業(yè)務的支持能力。
2、可靠性
PTN的可靠性是分組傳送網(wǎng)的另一個主要特征.主要由基于傳送平面的保護倒換技術來實現(xiàn)?；趥魉推矫娴谋Ｗo技術有路徑保護、環(huán)網(wǎng)保護。保護倒換機制能夠?qū)崿F(xiàn)與SDH相同的<50 ms的保護效果。
3、安全性
PTN技術通過LSP和PW標簽的隔離來區(qū)分業(yè)務，這種隔離方式類似于SDH的時隙隔離，具有底層的高隔離度。同時，PTN產(chǎn)品又增加了如協(xié)議加密、用戶接入認證、數(shù)據(jù)庫加密、防病毒、防DOS攻擊等多種提高安全性的功能。最大程度上保障了系統(tǒng)的安全性。
4、圖形化界面網(wǎng)管
PTN技術繼承了傳統(tǒng)SDH技術的基于圖形化界面的網(wǎng)管，并且能夠做到于現(xiàn)網(wǎng)傳輸設備做到統(tǒng)一管理，保持了用戶的傳輸產(chǎn)品運維體驗。
5、完善的OAM特性
PTN技術繼承了SDH技術的層網(wǎng)結(jié)構(gòu)和強大的OAM特性，PTN網(wǎng)絡采用縱向分域、橫向分層的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，把網(wǎng)絡在邏輯上分成了媒質(zhì)層、段層、隧道層、偽線層。每個層次都有相應的OAM功能。
6、時間同步
PTN技術在繼承了SDH時鐘同步的基礎上，通過同步以太網(wǎng)協(xié)議和1588V2協(xié)議實現(xiàn)了時間同步信息的傳送。對于需要時間同步功能的業(yè)務系統(tǒng)，采用PTN網(wǎng)絡組網(wǎng)就可以在傳輸層面進行時間同步信息的傳送。
電力系統(tǒng)內(nèi)外應用情況
1、運營商應用情況
中國移動從2007年左右，開始關注PTN技術，2008年7月～2009年5月對PTN進行了3個階段的測試：第1階段，在實驗室進行多種技術形態(tài)解決方案的分析對比測試;第2階段，在多個省實驗網(wǎng)組織進行大規(guī)模模擬真實網(wǎng)絡環(huán)境的性能測試和技術可行性分析;第3階段，現(xiàn)網(wǎng)測試，結(jié)合TD—SCDMA網(wǎng)絡組建端到端傳送承載網(wǎng)絡，對業(yè)務性能和設備接口進行互通性測試和評估2009年6月。中國移動開始向地方公司征集PTN建設意見；2009年10月，在經(jīng)歷了實驗室、模擬業(yè)務加載和現(xiàn)網(wǎng)測試3個階段之后，中國移動正式發(fā)布了PTN集采技術標書，率先拉開了PTN國內(nèi)規(guī)模商用的序幕。在此后的2010年和2011年，中國移動又進行了2次PTN 大規(guī)模集采。目前中國移動在全國各省市已經(jīng)實現(xiàn)了PTN的大規(guī)模部署。在中國聯(lián)通和中國電信，PTN也已經(jīng)實現(xiàn)了大規(guī)模的試商用。
2、系統(tǒng)內(nèi)應用情況
國網(wǎng)信息通信有限公司從2008年左右開始關注PTN，當年年底提交一份名為《分組傳送網(wǎng)(PTN)一信息通信基礎承載網(wǎng)絡融合演進的發(fā)展趨勢》2009年，國網(wǎng)信息通信有限公司第1個使用PTN設備的項目一國網(wǎng)北京光環(huán)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)擴容改造工程(簡稱“兩網(wǎng)擴建工程”)完成招標，并于2010年1月完成廠驗工作。2010年，山東電力集團公司在全省10個地市開展了PTN本地網(wǎng)的建設，目前已經(jīng)建設完成并且投入使用。山東電力是目前整個國網(wǎng)唯一一個實現(xiàn)PTN網(wǎng)絡大規(guī)模部署的省公司。
PTN應用于電力通信系統(tǒng)的展望
1、多業(yè)務的統(tǒng)一承載
由于PTN所具備的端到端偽線仿真技術和區(qū)分服務機制，對業(yè)務的優(yōu)先級進行分類，保證了在網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點上高優(yōu)先級的業(yè)務能夠得到優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)針對每一業(yè)務流的QoS保證。
例如：對于傳統(tǒng)的語音業(yè)務，可以采用端到端偽線仿真技術提供支持：對于線路繼電保護和安全自動裝置數(shù)據(jù)業(yè)務?？梢酝ㄟ^設置高優(yōu)先級和預先分配足夠帶寬來保證其時延：對于故障錄波數(shù)據(jù)、故障測距等信息，可以通過設置適當優(yōu)先級和預先分配合理帶寬來提供服務：而對于無特殊需求的一般性業(yè)務.則只需為其設置較低優(yōu)先級和適當帶寬。
PTN技術在電力行業(yè)應用初級階段，可以用PTN網(wǎng)絡承載實時性要求不高的綜合信息網(wǎng)業(yè)務，不承載時延敏感的保護等調(diào)度信息網(wǎng)業(yè)務。后續(xù)隨著運維人員對PTN 技術的熟悉和對PTN網(wǎng)絡時延抖動等性能的充分驗證后可以考慮把調(diào)度網(wǎng)上的業(yè)務割接到PTN網(wǎng)絡上承載。
2、時間同步
由于TD—SCDMA對時間同步的要求，中國移動3G基站普遍采用美國GPS系統(tǒng)實現(xiàn)時間同步，出于施工 、成本及系統(tǒng)安全的考慮。從2008年3月開始，中國移動啟動了“GPS替代方案”技術創(chuàng)新工作。一方面利用我國自主發(fā)射的北斗衛(wèi)星作為時間信號源，一方面通過有線傳輸網(wǎng)絡傳送精確時間同步信號，最終從時間信號的來源和傳輸2個方面相結(jié)合.徹底擺脫對GPS的依賴。
目前，變電站內(nèi)已廣泛使用GPS系統(tǒng)對時，為站內(nèi)需授時的設備(如測控裝置、保護裝置等)提供時間基準，電力系統(tǒng)同樣存在對GPS的依賴問題。PTN的產(chǎn)生為電力行業(yè)的GPS替代，從而提高電力行業(yè)的時間同步網(wǎng)絡安全性提出了一個新的思路。
3、通信網(wǎng)絡中的位置
由于PTN所能提供的最大速率網(wǎng)絡側(cè)接口只有10 GE接口。其優(yōu)勢體現(xiàn)在小顆粒業(yè)務的靈活接人、匯聚收斂和統(tǒng)計復用上，若以其組建骨干層以上網(wǎng)絡則可能無法滿足當前業(yè)務帶寬高速增長的需求，因此，運營商一般將PTN定位于匯聚層。由PTN組建地市和縣級或到變電站的網(wǎng)絡，提供全業(yè)務的匯聚或接人網(wǎng)絡，而由PON組建配電和入戶網(wǎng)絡，提供密集的多點接入能力。從另一個角度來講，對于輸電網(wǎng)，OTN適合作為骨干層。而PTN可以作為匯聚層和接人層：對于配電網(wǎng)，PTN可以作為骨干層和匯聚層，而用PON作為接入層。當然，如果沒有帶寬的大容量需要，也可以將PTN作為輸電網(wǎng)的骨干層。
結(jié)束語
隨著PTN技術的逐漸成熟和設備的規(guī)模部署， 可以預見，未來電力行業(yè)PTN逐步取代現(xiàn)有MSTP網(wǎng)絡已成大勢所趨。如何借鑒通信運營商研究成果，加強PTN試驗網(wǎng)建設，研究解決電力通信發(fā)展中的問題，讓信息通信技術的發(fā)展更好地服務智能電網(wǎng)，應該成為我們當前的一個重要課題。