论文部分内容阅读
摘要：该文根据电力系统的特点和中远规划，介绍了MSTP设备的技术特点及优势，分析了MSTP的主要阶段、技术特点和发展趋势，结合电力通信网主要业务的基础上，探讨了MSTP在电力系统中的应用前景。
关键词：MSTP 电力通信 应用
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
随着电力系统自动化技术的不断发展，对通信业务种类（如继电保护、远动信息、电力系统信息化）和带宽需求在进一步增加，对电力系统通信可靠性也提出了更高的要求。电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。随着电力系统自动化技术的不断发展，对通信业务种类（如继电保护、远动信息、电力系统信息化）和带宽需求在进一步增加，对电力系统通信可靠性也提出了更高的要求。2005年以前，国内光纤传输网多采用SDH组网技术。近几年，MSTP技术和设备已逐渐成为我国电力系统城域传输网中的主流技术设备。MSTP技术能兼容原有SDH自愈环保护功能，同时有多种形式的接口。因此MSTP技术在电力系统开始得到应用。
一.MSTP设备的特点
MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台）是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。基于SDH的多业务传送平台是对传统的SDH设备进行改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力，是目前城域传送网最主要的实现方式之一。MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、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，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。MSTP不但能够完成传统TDM业务的传送，而且能够接入ATM、以太网等分组业务，实现二层的桥接和交换功能，完成数据业务的接入和传送。基于SDH的多业务传送节点MSTP已成为当前城域传送网的主流技术。
1.在MSTP系统上，除了传统的SDH的功能之外，还必须具有采用统一的数据封装格式把异步突发信号承载在同步的、比特率恒定的SDH信号上的功能。采用统一的数据业务封装格式的目的是为了保证不同的设备生产厂家生产的设备能够互连、互通。目前与此相关的规范或标准有ITU-T G.7041标准GFP（Generic Framing Procedure），ITU-T X.87 标准LAPS（Link Access Procedure for SDH）。X.87标准描述了如何把以太网的MAC帧信号封装到SDH帧结构中去，GFP标准则不仅针对以太网的MAC帧信号，还可以把其他类型的数据信号如光纤通道（Fiber channel）、ESCON/SBCON等信号也映射封装到SDH帧结构中去。
2.在采用现有的SDH/SONET系统传送数据业务时，由于传统的SDH/SONET系统采用比特容量固定的虚容器（VC-Virtual Container，每种虚容器承载某个固定速率的信号，如VC12承载2Mb/s的数字业务，VC4承载140Mb/s的数字业务）来传送业务数据，当传送数据业务时（如10M、100M或1.25Gb/s的以太网信号），就存在带宽利用率不高的问题，例如，在利用VC4通道传送100Mb/s的以太网信号时，带宽的利用率只有67%，33%的带宽没有利用。所以如何利用SDH同步传送的机制来有效地传送数据业务成为人们研究的专题。为了解决这个问题，MSTP采用虚级联（Virtual Concatenation，相关的国际标准为ITU-TG.707/Y.1332）的技术使得SDH能够配置灵活的容器带宽,承载与PDH速率不同的数据信号。同时目前很多的MSTP的设备还具有LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme，相关的国际标准为ITU-T G.7042/Y.1305)的功能，这使得MSTP系统能够增加或减少虚级联的容器的数量，实现动态调整业务带宽的功能，提高带宽效率。
3.在传统的SDH/SONET设备的ADM中，自动保护倒换（APS-Automatic Protection Switching）是在线路卡一级完成的，所以在任何的支路口上测试线路端口的APS时间结果是一样的。而在MSTP中，通道保护倒换涉及到在传统的ADM设备中所没有的交叉连接部分，事先不太可能知道那个通道将被使用、那个通道的APS倒换是最差的，因此，所有可能的通道（有可能在1000个通道中，有100个通道在同时做通道保护倒换）都要测试以确保连接的正确性、符合ITU-T/GR-253所规定的50ms的限定值。此外，通道保护倒换主要是依靠软件来完成，而不是通过硬件完成。这甚至要求对MSTP设备的每个新的软件版本都要进行多通道的APS倒换的测试。所以传统的测试仪表，只能提供单端口单通道的测试能力就无法满足MSTP设备的APS倒换的测试要求，必须有多端口多通道的测试仪表才能完整的评价MSTP设备的通道保护能力。
二．对 MSTP设备在电力通信中的应用前景分析
随着电力事业的快速发展，业务种类日益多样化，在保证传统时分复用业务传送的同时，如何高效地传输信息业务﹑克服新业务发展的瓶颈是电力通信网面临的主要问题。而在电力系统能否广泛应用MSTP技术，以及如何合理利用MSTP技术已经成为目前热点问题。随着网络建设与投资逐渐从长途网转向城域网与接入网，以及市场竞争格局的开放和形成，城域网成为新的建设与竞争焦点。由于数据业务特别是企业的高速上网及企业间的互连业务逐渐形成了新的业务增长点，原有的面向TDM业务的SDH解决方案已不能满足市场竞争和发展需求，因此，建立高效经济的支持多业务的城域网已经成为各运营公司的共同目标，城域网在整个电信网的作用也越来越重要，面向的不仅是普通用户，更要考虑大客户和企业用户等。城域网的业务类型从单纯的TDM业务为主、2Mbit/s为颗粒，向数据业务为主、宽带接口过渡。传统的SDH技术主要是适应TDM业务的传送，在传送带宽可变的分组业务时显得力不从心，但SDH技术经过多年的发展，其技术成熟、强大的保护管理能力以及互联互通性却又是其它新技术无法比拟的。因此在SDH技术上增加对数据业务的支持，特别是以太网业务的支持，对于已有SDH网络和大量TDM业务的运营商是最直接有效的解决方案。基于SDH的多业务传送平台（MSTP）正是在这种环境下产生的。基于SDH的多业务传送节点MSTP已成为当前城域传送网的主流技术。
1. MSTP在电力通信中的应用。随着电网的发展，各种数据信号的传输要求越來越多，传统的传输方式基本上是以2Mbit/s接口为主，在传输速率上受限制较多。MSTP的主要特点是实现了IP信号的传输，MSTP可以提供以太网的透明传送功能，IP信号成为传输的趋势，特别是引入了QoS保证的MSTP后，都可以用FE/GE的接口实现高容量、高速率的组网和互连互通，如变电站视频监控系统等的远程接入。目前正在兴起的变电站无人值守要求，使得变电站的视频监控系统正在逐步推广，一个发展趋势就是大量的数字视频监控应用。在数字视频监控系统的网络承载设备上（特别在广域网方面），用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂、昂贵的分组到TDM的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。
2.在调度数据网业务方面的应用。以传统的远动业务为例，通常的远动业务是经过模拟转数字、数字转模拟之后，实现业务互通，因此通道利用效率非常低，由于需要多重转换，故障率也是很高的。随着EMS系统的发展，变电站综合自动化系统及基于IEC61850-1-104网络化通信规约应用得越来越广泛，传统的远动需要采用更大的带宽和网络化的通道来支持。为保障电力系统重要业务的安全要求，必须要将电力系统的调度数据网络必须与办公信息网络物理层隔离。采用路由器设备（支持E1广域接口）可以取消PCM、Modem等设备，提高了数据传输效率，减少了故障点，为此，建议在新的EMS系统建设中广泛采用。
随着电网的发展，各种数据信号的传输要求越来越多，包括传统的远动信息、电能量采集系统信息、新兴的电力市场信息、变电站计算机监控系统和变电站视频监控系统等。MSTP设备提供丰富的业务接口，通过灵活的组网方式，可以为用户提供各种方式的VPN服务，主要包括专线VPN和共享环VPN。一般而言，目前共享专线VPN和共享环VPN均采用VLAN ID进行用户安全隔离；而透传专线VPN具有更高的安全特性，用户之间绝对隔离但是带宽利用率不高。
电力专网产生和发展有其特殊性，电力通信专网是为满足系统内部的生产指挥调度及管理等特殊通信需求而建设的。因此电力通信设备选型基本标准是技术成熟、可靠性高、实时性强、具有很大的耐“冲击”性，能够适应电力系统复杂的通信网络结构。
在充分利用现有资源、保护投资需要根据业务需求和光缆资源情况来选择合适的组网方案，充分考虑现有资源的消化利用、新增投资的最小化、网络的安全稳定性以及技术的可实现性等问题；坚持以应用推动网络建设的原则，积极整合和优化现有传输设备、传输通路和光缆线路资源，并注意与现有设备的融合；应尽量采取升级方式(现有设备能够升级而代价又比较小)来实现MSTP功能，努力提高传输设备和通道的利用率。应用MSTP技术时，要考虑到原有旧的SDH设备是否支持MSTP技术，是否有足够的槽位插入以太网板卡，主控板是否支持MSTP功能，网管能否管理MSTP板卡。在使用MSTP功能时，必须充分考虑更换交叉板卡、主控板卡及其网管系统。
三.结束语
随着MSTP技术在电力系统通信网中的推广应用，将为电力信息多业务传输带来极大的方便。MSTP不仅兼容传统的SDH通信业务，又能适应IP﹑多突发性数据业务的需要，还可以很多的整合电力系统现有的数据网络，大大提高网络的融合能力和安全性；同时利用MSTP就是实现多业务的综合接入，不仅可以实现资料充分共享，还可以避免不必要的重复投资。随着技术的日益发展﹑完善，MSTP技术将成为今后一段时间电力通信网的建设和改造的优秀解决方案。
参考文献
[1] 王庆.MSTP发展现状﹑趋势和应用[J].电信技术，2005，2
[2] 甘朝钦.新一代MSTP技術及其应用，2003，9.
[3] 朗为民.MSTP组网技术研究[J]，通信管理和技术，2006，8
[4] 唐开宇，张太镒.MSTP在电力通信网中的应用[J].电力系统通信，2005，26(5):68-70.
关键词：MSTP 电力通信 应用
中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：
随着电力系统自动化技术的不断发展，对通信业务种类（如继电保护、远动信息、电力系统信息化）和带宽需求在进一步增加，对电力系统通信可靠性也提出了更高的要求。电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。随着电力系统自动化技术的不断发展，对通信业务种类（如继电保护、远动信息、电力系统信息化）和带宽需求在进一步增加，对电力系统通信可靠性也提出了更高的要求。2005年以前，国内光纤传输网多采用SDH组网技术。近几年，MSTP技术和设备已逐渐成为我国电力系统城域传输网中的主流技术设备。MSTP技术能兼容原有SDH自愈环保护功能，同时有多种形式的接口。因此MSTP技术在电力系统开始得到应用。
一.MSTP设备的特点
MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台）是指基于SDH 平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。基于SDH的多业务传送平台是对传统的SDH设备进行改进，在SDH帧格式中提供不同颗粒的多种业务、多种协议的接入、汇聚和传输能力，是目前城域传送网最主要的实现方式之一。MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、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，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。MSTP不但能够完成传统TDM业务的传送，而且能够接入ATM、以太网等分组业务，实现二层的桥接和交换功能，完成数据业务的接入和传送。基于SDH的多业务传送节点MSTP已成为当前城域传送网的主流技术。
1.在MSTP系统上，除了传统的SDH的功能之外，还必须具有采用统一的数据封装格式把异步突发信号承载在同步的、比特率恒定的SDH信号上的功能。采用统一的数据业务封装格式的目的是为了保证不同的设备生产厂家生产的设备能够互连、互通。目前与此相关的规范或标准有ITU-T G.7041标准GFP（Generic Framing Procedure），ITU-T X.87 标准LAPS（Link Access Procedure for SDH）。X.87标准描述了如何把以太网的MAC帧信号封装到SDH帧结构中去，GFP标准则不仅针对以太网的MAC帧信号，还可以把其他类型的数据信号如光纤通道（Fiber channel）、ESCON/SBCON等信号也映射封装到SDH帧结构中去。
2.在采用现有的SDH/SONET系统传送数据业务时，由于传统的SDH/SONET系统采用比特容量固定的虚容器（VC-Virtual Container，每种虚容器承载某个固定速率的信号，如VC12承载2Mb/s的数字业务，VC4承载140Mb/s的数字业务）来传送业务数据，当传送数据业务时（如10M、100M或1.25Gb/s的以太网信号），就存在带宽利用率不高的问题，例如，在利用VC4通道传送100Mb/s的以太网信号时，带宽的利用率只有67%，33%的带宽没有利用。所以如何利用SDH同步传送的机制来有效地传送数据业务成为人们研究的专题。为了解决这个问题，MSTP采用虚级联（Virtual Concatenation，相关的国际标准为ITU-TG.707/Y.1332）的技术使得SDH能够配置灵活的容器带宽,承载与PDH速率不同的数据信号。同时目前很多的MSTP的设备还具有LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme，相关的国际标准为ITU-T G.7042/Y.1305)的功能，这使得MSTP系统能够增加或减少虚级联的容器的数量，实现动态调整业务带宽的功能，提高带宽效率。
3.在传统的SDH/SONET设备的ADM中，自动保护倒换（APS-Automatic Protection Switching）是在线路卡一级完成的，所以在任何的支路口上测试线路端口的APS时间结果是一样的。而在MSTP中，通道保护倒换涉及到在传统的ADM设备中所没有的交叉连接部分，事先不太可能知道那个通道将被使用、那个通道的APS倒换是最差的，因此，所有可能的通道（有可能在1000个通道中，有100个通道在同时做通道保护倒换）都要测试以确保连接的正确性、符合ITU-T/GR-253所规定的50ms的限定值。此外，通道保护倒换主要是依靠软件来完成，而不是通过硬件完成。这甚至要求对MSTP设备的每个新的软件版本都要进行多通道的APS倒换的测试。所以传统的测试仪表，只能提供单端口单通道的测试能力就无法满足MSTP设备的APS倒换的测试要求，必须有多端口多通道的测试仪表才能完整的评价MSTP设备的通道保护能力。
二．对 MSTP设备在电力通信中的应用前景分析
随着电力事业的快速发展，业务种类日益多样化，在保证传统时分复用业务传送的同时，如何高效地传输信息业务﹑克服新业务发展的瓶颈是电力通信网面临的主要问题。而在电力系统能否广泛应用MSTP技术，以及如何合理利用MSTP技术已经成为目前热点问题。随着网络建设与投资逐渐从长途网转向城域网与接入网，以及市场竞争格局的开放和形成，城域网成为新的建设与竞争焦点。由于数据业务特别是企业的高速上网及企业间的互连业务逐渐形成了新的业务增长点，原有的面向TDM业务的SDH解决方案已不能满足市场竞争和发展需求，因此，建立高效经济的支持多业务的城域网已经成为各运营公司的共同目标，城域网在整个电信网的作用也越来越重要，面向的不仅是普通用户，更要考虑大客户和企业用户等。城域网的业务类型从单纯的TDM业务为主、2Mbit/s为颗粒，向数据业务为主、宽带接口过渡。传统的SDH技术主要是适应TDM业务的传送，在传送带宽可变的分组业务时显得力不从心，但SDH技术经过多年的发展，其技术成熟、强大的保护管理能力以及互联互通性却又是其它新技术无法比拟的。因此在SDH技术上增加对数据业务的支持，特别是以太网业务的支持，对于已有SDH网络和大量TDM业务的运营商是最直接有效的解决方案。基于SDH的多业务传送平台（MSTP）正是在这种环境下产生的。基于SDH的多业务传送节点MSTP已成为当前城域传送网的主流技术。
1. MSTP在电力通信中的应用。随着电网的发展，各种数据信号的传输要求越來越多，传统的传输方式基本上是以2Mbit/s接口为主，在传输速率上受限制较多。MSTP的主要特点是实现了IP信号的传输，MSTP可以提供以太网的透明传送功能，IP信号成为传输的趋势，特别是引入了QoS保证的MSTP后，都可以用FE/GE的接口实现高容量、高速率的组网和互连互通，如变电站视频监控系统等的远程接入。目前正在兴起的变电站无人值守要求，使得变电站的视频监控系统正在逐步推广，一个发展趋势就是大量的数字视频监控应用。在数字视频监控系统的网络承载设备上（特别在广域网方面），用户数据能继续保持以太网帧格式，省略复杂、昂贵的分组到TDM的映射过程，并对用户分组进行严格的服务质量等级分类。
2.在调度数据网业务方面的应用。以传统的远动业务为例，通常的远动业务是经过模拟转数字、数字转模拟之后，实现业务互通，因此通道利用效率非常低，由于需要多重转换，故障率也是很高的。随着EMS系统的发展，变电站综合自动化系统及基于IEC61850-1-104网络化通信规约应用得越来越广泛，传统的远动需要采用更大的带宽和网络化的通道来支持。为保障电力系统重要业务的安全要求，必须要将电力系统的调度数据网络必须与办公信息网络物理层隔离。采用路由器设备（支持E1广域接口）可以取消PCM、Modem等设备，提高了数据传输效率，减少了故障点，为此，建议在新的EMS系统建设中广泛采用。
随着电网的发展，各种数据信号的传输要求越来越多，包括传统的远动信息、电能量采集系统信息、新兴的电力市场信息、变电站计算机监控系统和变电站视频监控系统等。MSTP设备提供丰富的业务接口，通过灵活的组网方式，可以为用户提供各种方式的VPN服务，主要包括专线VPN和共享环VPN。一般而言，目前共享专线VPN和共享环VPN均采用VLAN ID进行用户安全隔离；而透传专线VPN具有更高的安全特性，用户之间绝对隔离但是带宽利用率不高。
电力专网产生和发展有其特殊性，电力通信专网是为满足系统内部的生产指挥调度及管理等特殊通信需求而建设的。因此电力通信设备选型基本标准是技术成熟、可靠性高、实时性强、具有很大的耐“冲击”性，能够适应电力系统复杂的通信网络结构。
在充分利用现有资源、保护投资需要根据业务需求和光缆资源情况来选择合适的组网方案，充分考虑现有资源的消化利用、新增投资的最小化、网络的安全稳定性以及技术的可实现性等问题；坚持以应用推动网络建设的原则，积极整合和优化现有传输设备、传输通路和光缆线路资源，并注意与现有设备的融合；应尽量采取升级方式(现有设备能够升级而代价又比较小)来实现MSTP功能，努力提高传输设备和通道的利用率。应用MSTP技术时，要考虑到原有旧的SDH设备是否支持MSTP技术，是否有足够的槽位插入以太网板卡，主控板是否支持MSTP功能，网管能否管理MSTP板卡。在使用MSTP功能时，必须充分考虑更换交叉板卡、主控板卡及其网管系统。
三.结束语
随着MSTP技术在电力系统通信网中的推广应用，将为电力信息多业务传输带来极大的方便。MSTP不仅兼容传统的SDH通信业务，又能适应IP﹑多突发性数据业务的需要，还可以很多的整合电力系统现有的数据网络，大大提高网络的融合能力和安全性；同时利用MSTP就是实现多业务的综合接入，不仅可以实现资料充分共享，还可以避免不必要的重复投资。随着技术的日益发展﹑完善，MSTP技术将成为今后一段时间电力通信网的建设和改造的优秀解决方案。
参考文献
[1] 王庆.MSTP发展现状﹑趋势和应用[J].电信技术，2005，2
[2] 甘朝钦.新一代MSTP技術及其应用，2003，9.
[3] 朗为民.MSTP组网技术研究[J]，通信管理和技术，2006，8
[4] 唐开宇，张太镒.MSTP在电力通信网中的应用[J].电力系统通信，2005，26(5):68-70.