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摘要：目前电力系统通信传输网主要是通过SDH设备进行组网，随着业务量的日益增加，原有组网方式及带宽均不能满足日常需求。本文主要以江门地区电力SDH 传输网为背景，浅谈电力传输网络优化思路及传输网络优化方法。
关键词：电力；SDH；传输网；优化
一、前言
光传输网作为提供传输通道的基础网络，在电力系统中承载了大量的信息流量，其安全稳定对整个网络至关重要。本文以江门地区电力传输网为背景，浅谈传输网络优化思路及传输网络优化方法。江门电力系统光传输网主要由光传输A网和B网两张相对独立的MSTP光纤传输网组成，两个网络承载了目前江门地区级电力通信的大量业务，其速率分别为2.5Gb/s及622Mb/S，覆盖范围主要是江门市地区220kV及以上变电站、地区电力局。高速层通过多个155Mb/s 通道负责支撑调度数据网的节点互联，骨干层承载业务主要包括主要用于承载线路保护、安稳系统、PCM（远动、电能计量、调度电话）、会议电视、网管系统、行政交换网、SCADA专用网、保信系统、调度数据网、综合数据网等业务。但随着江门电网规模的日益壮大，电力生产控制业务与企业信息化业务的不断拓展，该传输网络存在某些缺陷和不足，有待加强及完善。如网络覆盖不满足业务通信需求、网络结构不够健壮、电路调度能力不强、传输资源利用率低及资源瓶颈并存等问题。为解决上述问题，理清传输网架结构及其发展方向，使之适应电网业务有效性、可靠性和安全性等方面的需求，减少运行维护的工作量，有必要对现有传输网进行优化。
二、传输网络架构优化思路
通过对网络现状，包括网络结构、传输资源等方面的评估分析，结合通信业务的开展情况以及相关的资源条件，找出网络存在的优势和不足，并在此基础上，结合业务的发展趋势，给出网络优化目标，根据优化目标，制定相应的优化策略和优化方案，最后给出网络优化的具体实施方案
三、优化原则及目的
3.1优化原则
1、规范性。符合现有技术规范的要求，满足接入设备相关国家标准和行业标准。
2、高效性。以较小的投入，换取较大的效益产出。合理地利用原有设备资源，提高设备利用率，尽量减少硬件设备投入，通过链路结构调整、业务调整、适当增加板卡等手段，通过较少的投入，获得较大的经济效益，构建更为安全健壮的传输网络。
3、 安全性。网络优化方案不能以牺牲网络安全性为代价，工程实施时对现网业务的影响降低到最小。工程实施前，对业务割接计划作详细的安排，按照相关的业务申请流程，申请业务割接，绝不影响电网的安全生产。
3.2优化目的
1、提高网络安全稳定性。
电力系统承载着大量的生产实时/非生产实时控制业务通道，其安全稳定性直接影响到电网的安全生产，因此提高其网络安全稳定性尤为重要。
2、提高资源利用率。
优化资源利用率，随着网络规模的不断扩大，合理的规划资源分布，尽可能的减少网络瓶颈，均衡负载，具备设备配置双重化的站点，必须将业务均衡分配至两套SDH设备上运行，最大限度的利用网络资源，提高业务安全性。
3、提高维护效率，降低维护成本。
优化后，方便日后管理维护。
4、提高故障响应速度。
优化后，业务流向更加清晰，减少了业务核查时间，提高了故障处理效率，大大减少故障处理时间。
四、优化方法讨论
传输网络的优化，主要是根据目前网络现状，从业务类型、网络安全、运行维护等角度多方面考虑，打造一个更加结构更加清晰、更加安全稳定、更加方便管理的健壮网络。下面以江门电力传输网为背景，主要通过设备单点隐患分析、网络架构合理性分析及网管系统安全性三方面，对电力传输网络优化方法进行阐述。
4.1、设备单点隐患分析。首先分析传输设备的电源是否符合N-1要求，从配电屏至传输设备安装屏，是否具备纯双电源输入；其次分析传输设备关键板卡是否符合N-1分析要求，如交叉板、电源板、2M板的1：1 保护配置。再次分析传输设备是否单链路接入至环网中，单链接入至环网中的设备，是否具备接入环网的条件，将具备接入环网条件的设备接入环网中。最后分析该设备是否存在单点隐患风险，单传输设备配置将直接导致该站业务（保护、远动、计量、调度专线）存在N-1 风险，不利于电网的安全稳定。将具备条件的单传输设备站点配置双传输设备，使其满足传输设备双重化配置。另外，评估设备的使用年限，根据现设备的运行情况、设备故障率、设备已使用年限等，针对一些设备投运时间较长，故障率趋高、厂家停产的设备，进行改造（按《南方电网220kV 及以上电压等级通信网络规划原则》，通信网络设备按照8~10 年使用年限进行评估改造更换）。同时，考虑设备在网络中的位置，骨干层中核心环设备使用的交叉资源较多，但设备实际交叉容量较小，导致个别站点设备出现资源紧张的情况，针对该情况，应作扩容改造升级。
4.2、网络架构合理性分析。下面以江门电力传输网为例，针对网络层次结构、网络带宽、环网链路等进行分析。目前，江门地区电力传输A网由NEC U-NODE及V-NODE设备进行组网，网架层次结构主要分三层进行接入（如下图一所示），分为接入层（622Mb/s）、骨干层（622Mb/s）和高速层（2.5Gb/s）三层，接入层主要承载县区PCM 2M 通道、语音交换2M通道等。骨干层主要承载PCM 2M 通道，语音交换2M 通道，2M 复用保护通道和2M 稳控通道。高速层通过多个155Mb/s 通道负责支撑调度数据网的节点互联。下面从安全生产及业务通道的可靠性考虑，分析江门电力局传输A网存在问题及优化方向。
图一：江门电力传输网拓扑图
1、清晰网架结构，业务负载均衡。目前江门地区电力传输网部分站点业务负荷过大，结构不清晰。以江南站为例，江南站U-NODENEC设备负荷为全网最重,江门NEC骨干传输A网整个网络的业务通道过度集中在江南站U-NODE设备上，其经过的重要业务太多，涉及到多个站点安稳通道、复用保护通道等重要业务，同时也是传输网上多个环网的节点，设备故障或其他意外将造成骨干网的瘫痪。现网中，江南站U-NODE设备共9个光方向连接至其他220kV站点，2个光方向连接至省网（如下图所示），一旦江南站U-NODE设备出现单点故障，将出现大量业务中断及全网80%业务开环，另外，对接省公司方向的两個光路包含着全江门地区80%的二级电路（2M通道），负荷过重，业务过度集中。应调整江南站的网络结构，将江南站NEC600V设备更换后，再将原江南站U-NODE设备10个连接至其他220kV站点的光方向及省网的两个光方向，均衡分配至江南站两台NEC U-N0DE设备上，调整后，将在江南站落地的业务均衡分配至两台NEC U-NODE设备上运行。
2、骨干主环接入多个地区局节点。一方面，骨干层包含多个供电局节点，因而导致业务通道过长，带来一些不必要的运行风险；220kV站点NEC U-NODE设备都是通过管道光缆连接至局点，存在较大安全隐患，降低了环网可靠性。为提高网络可靠性，网络优化中考虑应将地区局、县区局从主环中剥离，建立以依托在220kV及以上OPGW光缆上运行的环网。以提高核心路由上承载的线路保护、安稳系统、远动自动化业务的可靠性，减少业务通过的节点，提高业务通道质量。且环网的网元数量不宜过大，核心环：INN≤6；汇聚环：INN≤6~8；接入层：INN≤8。另外，分析网络中，是否存在假环的情况，将存在假环的光路进行重新调整，降低网络运行风险。
3、部分链路存在单向时钟，应作计划单向时钟修改为双向时钟。全网中有两个时钟，分别为台城局及城区局，此两个网元时钟均设置为自由振荡模式，全网其余网元均设置为时钟跟踪模式。全网存在两个时钟，会导致线路误码产生，应将台山县区网时钟统一跟踪江门地区骨干网，并设置为双向时钟。同时，将江门骨干层时钟统一跟踪省网设备。这样保证了时钟的统一接入。
4、县区传输A网与地区传输A网之间业务无直连通道。县区传输A网、地区传输A网为6 张独立的传输A网， 县区站点地调业务全部经县区电力局进行转接，导致安全隐患增加。优化后，县局应就近接入核心路由上220kV节点且应两点接入至地区网，形成SNCP配置模式，接入带宽为2.5G。
5、网络逻辑资源合理规划。对于一个网络的业务规划，应该尽可能使其趋于整齐，有清晰的对应关系，减少干线设备时分交叉资源的耗用。这不仅可以使我们的数据统计更加清晰，而且可以有效提高设备对配置信息的响应速度，提高网路的业务稳定性。针对业务，合理规划VC4资源。配置业务时，尽量避免时隙安排不规律、不连续、时隙跳接，导致传输资源（低阶交叉资源）出现瓶颈情况，这样不便于通道组织。
6、及时更新设备板卡软件版本。针对一些老旧版本，不能支持新功能、新业务的软件版本进行升级。
4.3、网管系统安全性分析。针对目前江门电力局的网管现状，将原江门局的传输网的备用网管服务器搬迁蓬江局，实现网管系统异地热备份，另外，考虑网管服务器及工作站是否具备UPS 可靠电源供电，由此造成网管系统安全性差。没有设置备用网关网元，容易发生单点故障，引起大面积网元失去网管。某些网元接入链路过多，需要关闭一些ECC 通道，以免出现网管信息丢失。
另外，在网络建设过程中，要提前进行合理的IP地址规划，保持网络IP地址的合理性，方便管理及维护。
五、结束语
目前电力系统SDH 传输网络存在部分不是同期建设完成，新业务不断接入，原有的组网方式往往存在业务配置复杂，不灵活，业务板卡数量有限，无法满足新增各项业务需求。随着电力网络的发展，新站点接入，地区电力通信网络通常存在组网结构凌乱，设备单点隐患、带宽瓶颈等，通过增加SDH设备，或利用现有光缆资源，优化网络结构。不同业务采用不同处理方式，重要的核心业务采用环网或双链路保护方式，针对保护、安稳等业务，在符合条件的情况下，通过路由选择，尽量满足N-2分析要求。另外，对于IP 业务可以采用配置对应的IP 板卡，减少业务的协议转换，从而减少通道节点，达到灵活上下业务，提高电网业务的安全及可靠性。
参考文献
[1]孙康学，张金菊，等編著.光纤通信技术[M].北京：邮电大学出版社，2006
[2]张宝富，等编著.光纤通信[M].西安电子科技大学出版社，2004
[3]朗为民.MSTP组网技术研究[J]，通信管理和技术，2006，8
[4]刘刚, 韩寅, 庞鹤龙, 等. 基于SDH 的宽带业务传送平台在电力通信网中的应用[J]. 电力系统通信, 2003,24(9): 8-10.
关键词：电力；SDH；传输网；优化
一、前言
光传输网作为提供传输通道的基础网络，在电力系统中承载了大量的信息流量，其安全稳定对整个网络至关重要。本文以江门地区电力传输网为背景，浅谈传输网络优化思路及传输网络优化方法。江门电力系统光传输网主要由光传输A网和B网两张相对独立的MSTP光纤传输网组成，两个网络承载了目前江门地区级电力通信的大量业务，其速率分别为2.5Gb/s及622Mb/S，覆盖范围主要是江门市地区220kV及以上变电站、地区电力局。高速层通过多个155Mb/s 通道负责支撑调度数据网的节点互联，骨干层承载业务主要包括主要用于承载线路保护、安稳系统、PCM（远动、电能计量、调度电话）、会议电视、网管系统、行政交换网、SCADA专用网、保信系统、调度数据网、综合数据网等业务。但随着江门电网规模的日益壮大，电力生产控制业务与企业信息化业务的不断拓展，该传输网络存在某些缺陷和不足，有待加强及完善。如网络覆盖不满足业务通信需求、网络结构不够健壮、电路调度能力不强、传输资源利用率低及资源瓶颈并存等问题。为解决上述问题，理清传输网架结构及其发展方向，使之适应电网业务有效性、可靠性和安全性等方面的需求，减少运行维护的工作量，有必要对现有传输网进行优化。
二、传输网络架构优化思路
通过对网络现状，包括网络结构、传输资源等方面的评估分析，结合通信业务的开展情况以及相关的资源条件，找出网络存在的优势和不足，并在此基础上，结合业务的发展趋势，给出网络优化目标，根据优化目标，制定相应的优化策略和优化方案，最后给出网络优化的具体实施方案
三、优化原则及目的
3.1优化原则
1、规范性。符合现有技术规范的要求，满足接入设备相关国家标准和行业标准。
2、高效性。以较小的投入，换取较大的效益产出。合理地利用原有设备资源，提高设备利用率，尽量减少硬件设备投入，通过链路结构调整、业务调整、适当增加板卡等手段，通过较少的投入，获得较大的经济效益，构建更为安全健壮的传输网络。
3、 安全性。网络优化方案不能以牺牲网络安全性为代价，工程实施时对现网业务的影响降低到最小。工程实施前，对业务割接计划作详细的安排，按照相关的业务申请流程，申请业务割接，绝不影响电网的安全生产。
3.2优化目的
1、提高网络安全稳定性。
电力系统承载着大量的生产实时/非生产实时控制业务通道，其安全稳定性直接影响到电网的安全生产，因此提高其网络安全稳定性尤为重要。
2、提高资源利用率。
优化资源利用率，随着网络规模的不断扩大，合理的规划资源分布，尽可能的减少网络瓶颈，均衡负载，具备设备配置双重化的站点，必须将业务均衡分配至两套SDH设备上运行，最大限度的利用网络资源，提高业务安全性。
3、提高维护效率，降低维护成本。
优化后，方便日后管理维护。
4、提高故障响应速度。
优化后，业务流向更加清晰，减少了业务核查时间，提高了故障处理效率，大大减少故障处理时间。
四、优化方法讨论
传输网络的优化，主要是根据目前网络现状，从业务类型、网络安全、运行维护等角度多方面考虑，打造一个更加结构更加清晰、更加安全稳定、更加方便管理的健壮网络。下面以江门电力传输网为背景，主要通过设备单点隐患分析、网络架构合理性分析及网管系统安全性三方面，对电力传输网络优化方法进行阐述。
4.1、设备单点隐患分析。首先分析传输设备的电源是否符合N-1要求，从配电屏至传输设备安装屏，是否具备纯双电源输入；其次分析传输设备关键板卡是否符合N-1分析要求，如交叉板、电源板、2M板的1：1 保护配置。再次分析传输设备是否单链路接入至环网中，单链接入至环网中的设备，是否具备接入环网的条件，将具备接入环网条件的设备接入环网中。最后分析该设备是否存在单点隐患风险，单传输设备配置将直接导致该站业务（保护、远动、计量、调度专线）存在N-1 风险，不利于电网的安全稳定。将具备条件的单传输设备站点配置双传输设备，使其满足传输设备双重化配置。另外，评估设备的使用年限，根据现设备的运行情况、设备故障率、设备已使用年限等，针对一些设备投运时间较长，故障率趋高、厂家停产的设备，进行改造（按《南方电网220kV 及以上电压等级通信网络规划原则》，通信网络设备按照8~10 年使用年限进行评估改造更换）。同时，考虑设备在网络中的位置，骨干层中核心环设备使用的交叉资源较多，但设备实际交叉容量较小，导致个别站点设备出现资源紧张的情况，针对该情况，应作扩容改造升级。
4.2、网络架构合理性分析。下面以江门电力传输网为例，针对网络层次结构、网络带宽、环网链路等进行分析。目前，江门地区电力传输A网由NEC U-NODE及V-NODE设备进行组网，网架层次结构主要分三层进行接入（如下图一所示），分为接入层（622Mb/s）、骨干层（622Mb/s）和高速层（2.5Gb/s）三层，接入层主要承载县区PCM 2M 通道、语音交换2M通道等。骨干层主要承载PCM 2M 通道，语音交换2M 通道，2M 复用保护通道和2M 稳控通道。高速层通过多个155Mb/s 通道负责支撑调度数据网的节点互联。下面从安全生产及业务通道的可靠性考虑，分析江门电力局传输A网存在问题及优化方向。
图一：江门电力传输网拓扑图
1、清晰网架结构，业务负载均衡。目前江门地区电力传输网部分站点业务负荷过大，结构不清晰。以江南站为例，江南站U-NODENEC设备负荷为全网最重,江门NEC骨干传输A网整个网络的业务通道过度集中在江南站U-NODE设备上，其经过的重要业务太多，涉及到多个站点安稳通道、复用保护通道等重要业务，同时也是传输网上多个环网的节点，设备故障或其他意外将造成骨干网的瘫痪。现网中，江南站U-NODE设备共9个光方向连接至其他220kV站点，2个光方向连接至省网（如下图所示），一旦江南站U-NODE设备出现单点故障，将出现大量业务中断及全网80%业务开环，另外，对接省公司方向的两個光路包含着全江门地区80%的二级电路（2M通道），负荷过重，业务过度集中。应调整江南站的网络结构，将江南站NEC600V设备更换后，再将原江南站U-NODE设备10个连接至其他220kV站点的光方向及省网的两个光方向，均衡分配至江南站两台NEC U-N0DE设备上，调整后，将在江南站落地的业务均衡分配至两台NEC U-NODE设备上运行。
2、骨干主环接入多个地区局节点。一方面，骨干层包含多个供电局节点，因而导致业务通道过长，带来一些不必要的运行风险；220kV站点NEC U-NODE设备都是通过管道光缆连接至局点，存在较大安全隐患，降低了环网可靠性。为提高网络可靠性，网络优化中考虑应将地区局、县区局从主环中剥离，建立以依托在220kV及以上OPGW光缆上运行的环网。以提高核心路由上承载的线路保护、安稳系统、远动自动化业务的可靠性，减少业务通过的节点，提高业务通道质量。且环网的网元数量不宜过大，核心环：INN≤6；汇聚环：INN≤6~8；接入层：INN≤8。另外，分析网络中，是否存在假环的情况，将存在假环的光路进行重新调整，降低网络运行风险。
3、部分链路存在单向时钟，应作计划单向时钟修改为双向时钟。全网中有两个时钟，分别为台城局及城区局，此两个网元时钟均设置为自由振荡模式，全网其余网元均设置为时钟跟踪模式。全网存在两个时钟，会导致线路误码产生，应将台山县区网时钟统一跟踪江门地区骨干网，并设置为双向时钟。同时，将江门骨干层时钟统一跟踪省网设备。这样保证了时钟的统一接入。
4、县区传输A网与地区传输A网之间业务无直连通道。县区传输A网、地区传输A网为6 张独立的传输A网， 县区站点地调业务全部经县区电力局进行转接，导致安全隐患增加。优化后，县局应就近接入核心路由上220kV节点且应两点接入至地区网，形成SNCP配置模式，接入带宽为2.5G。
5、网络逻辑资源合理规划。对于一个网络的业务规划，应该尽可能使其趋于整齐，有清晰的对应关系，减少干线设备时分交叉资源的耗用。这不仅可以使我们的数据统计更加清晰，而且可以有效提高设备对配置信息的响应速度，提高网路的业务稳定性。针对业务，合理规划VC4资源。配置业务时，尽量避免时隙安排不规律、不连续、时隙跳接，导致传输资源（低阶交叉资源）出现瓶颈情况，这样不便于通道组织。
6、及时更新设备板卡软件版本。针对一些老旧版本，不能支持新功能、新业务的软件版本进行升级。
4.3、网管系统安全性分析。针对目前江门电力局的网管现状，将原江门局的传输网的备用网管服务器搬迁蓬江局，实现网管系统异地热备份，另外，考虑网管服务器及工作站是否具备UPS 可靠电源供电，由此造成网管系统安全性差。没有设置备用网关网元，容易发生单点故障，引起大面积网元失去网管。某些网元接入链路过多，需要关闭一些ECC 通道，以免出现网管信息丢失。
另外，在网络建设过程中，要提前进行合理的IP地址规划，保持网络IP地址的合理性，方便管理及维护。
五、结束语
目前电力系统SDH 传输网络存在部分不是同期建设完成，新业务不断接入，原有的组网方式往往存在业务配置复杂，不灵活，业务板卡数量有限，无法满足新增各项业务需求。随着电力网络的发展，新站点接入，地区电力通信网络通常存在组网结构凌乱，设备单点隐患、带宽瓶颈等，通过增加SDH设备，或利用现有光缆资源，优化网络结构。不同业务采用不同处理方式，重要的核心业务采用环网或双链路保护方式，针对保护、安稳等业务，在符合条件的情况下，通过路由选择，尽量满足N-2分析要求。另外，对于IP 业务可以采用配置对应的IP 板卡，减少业务的协议转换，从而减少通道节点，达到灵活上下业务，提高电网业务的安全及可靠性。
参考文献
[1]孙康学，张金菊，等編著.光纤通信技术[M].北京：邮电大学出版社，2006
[2]张宝富，等编著.光纤通信[M].西安电子科技大学出版社，2004
[3]朗为民.MSTP组网技术研究[J]，通信管理和技术，2006，8
[4]刘刚, 韩寅, 庞鹤龙, 等. 基于SDH 的宽带业务传送平台在电力通信网中的应用[J]. 电力系统通信, 2003,24(9): 8-10.