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摘要：地区汇聚层光传输网是地区电网安全稳定运行和生产经营的重要技术支撑平台。本文分析了南通地区汇聚层光传输网系统网络拓扑现状及网元配置存在的缺陷，提出了网络拓扑结构和网元硬件优化改造的技术方案，同时有针对性地制定了改造实施方案。实践表明，南通地区汇聚层传输网系统优化改造后，提高了网络的可靠性、稳定性。
关键词：光传输网；优化；改造
0引言
电力通信网是电网的基础设施。光纤通信作为电力通信网的主要传输方式，不但承载着电网调度指挥的调度电话、综合自动化等实时业务，还承载着电网生产经营的行政电话、办公自动化、视频会议等多媒体业务。随着电网 “三集五大”管理体系的建设，全网营销、财务系统垂直一体化的实施，地区汇聚层传输网的稳定运行越发重要。
1地区汇聚层传输网的现状
南通地区汇聚层传输网于2004年初建成并投入运行，采用基于MSTP技术的中兴ZXSM-390多业务的SDH光传输平台设备，以地调站和500kV三官殿变为中心组建了两个二纤单向通道保护的2.5G相交环网，系统拓扑结构现状如图1所示。
图1. 地区汇聚层传输网系统拓扑结构现状图
地区汇聚层光传输网承载了市县两级供电公司间接入PCM、调度交换网中继、行政交换网中继、电视会议等2M业务电路和地区调度数据网百兆以太网专线、地区电网信息内网、外网千兆以太网专线（GE）通道，同时承载了变电站综合自动化104网络、接入PCM及信息内网等业务。全网百兆以太网专线及2M电路按业务流向配置为以地调为中心的点到点的树状星型结构，千兆以太网专线配置为点到点的交互结构。
受设备槽位及背板总线容量的限制，地调站配置了两台ZXSM-390设备，其中地调2（主机架）承载大颗粒的网络业务，地调1（扩展机架）承载2M小颗粒业务，两台设备间采用2*622M光路互联。随着网络业务安全隔离要求的提高，地调1承载信息外网GE通道业务。
地区汇聚层传输网投入运行后，为地区电网调度指挥和生产运营系统畅通提供了强大的技术支撑。但随着电网规模的不断扩大，新业务的不断应用，设备长期运行老化，加上单网络运行，特别是近一两年设备故障率明显增多，甚至发生过导致全网业务全部中断的通信障碍。表现在如下几方面：
1.1设备老化，公共控制板卡故障。
尽管网元设备公共控制板卡已按1+1热备份配置，但在2009~2010年期间，发生过两次因地调2网元失效导致全网业务中断的通信障碍。2009年5月，因地调2网元交叉连接（CS）板卡CPU吊死，全网通信中断。2010年3月因地调2主备时钟（SC）板卡同时发生故障，全网通信中断。
1.2地调站设备交叉控制（CS）板交叉容量小，新增业务，下载配置数据时交叉控制板CPU吊死故障。
地区汇聚层传输网建设时，按1个地区公司、6个县公司、1个500kV变电站共7个网元站点设计。配置的CSA交叉板可提供256*256个VC-4空分和32*32个VC-4时分交叉能力。随着电网建设发展，先后又插入两个网元站点，同时又拓展了信息外网业务、备用调度点接入设备网管通道、地县一体化自动化网络通道等新的业务。因上下支路的VC-12小颗粒业务需要占用大量的时分交叉容量，交叉板的容量渐渐不能满足业务发展的需要，主要表现为，网管经常上报交叉板容量溢出告警，配置基于VC-12的小颗粒业务下发配置数据时，往往发生下发数据失败，部分业务电路中断。
1.3承载综合信息网业务的TGE物理端口安排不合理，存在同一环网上综合信息网业务同时中断的隐患。
地调2网元承载南、北环综合信息网业务的南通至如东方向与南通至如皋方向及南通至海门方向与南通至通州方向的千兆以太网专线物理端口，工程建设时，配置在同一块TGE板卡上两个不同端口上，一旦板卡故障，就会发生一个环网上的综合信息网业务全部中断的故障。
为保证电网的安全稳定运行，需要对地区汇聚层传输网进行必要的优化和改造。
2、传输网优化方案
2.1 网络拓扑结构的优化
针对地调2网元公共控制板卡或电源失电故障，导致全网业务中断问题，调整地调站两个网元的运行方式。将原两张相交环+链路连接的拓扑结构改为环网+网状连接结构。即将原地调2至三官殿两条2.5G光路之一调整到地调1与三官殿网元上运行。改造后的汇聚层传输网系统拓扑结构如图2所示。
图2. 改造后的地区汇聚层传输网系统拓扑结构图
改造后，地调1由原有的单纯扩展业务功能网元，升级为环网上地调站两个承载不同业务、地位同等的网元。地调1网元承载的业务具备了光路通道保护功能，可有效抗地调2网元单点失效，业务全部中断的功能。
2.2 地调站两台网元设备公共控制板卡的优化
将地调1、地调2网元的交叉板升级改造为支持512*512个VC-4空分和64*64个VC-4时分交叉能力的CSE版本的交叉板，同时升级时钟板。可避免在进行网管配置数据过程中，因交叉板容量不够，导致业务中断的缺陷。
2.3综合信息网业务配置的优化
（1）调整地调站两个网元上两块双端口TGE板卡端口的业务配置流向，将地调2网元的两块板卡分别配置为南通至如东、南通至海门的综合信息内、外网千兆以太网通道。而地调1网元分别配置为南通至通州、南通至如皋的综合信息内、外网千兆以太网通道。
（2）将各县调站网元上两块TGE板卡，同一板卡的两个端口配置为同一方向的综合信息内、外网千兆以太网通道。
这样，从物理连接及通道上，大大提高了网络通道的安全性。
3、传输网优化改造的实施
在传输网优化改造期间，为保证地区电网的安全运行，需要制定切实可行的改造实施方案，以缩短电路中断的时间。
改造前的准备工作
1）将电路业务文档配置资料与网管配置数据进行核对，并编排出正确的整网改造前后的电路配置數据表，调整时配置数据修改的顺序表。
2）核对主站ODF配线资料和光纤跳纤位置，确保正确无误，并编排出改造前后光纤跳纤资料。
3）将新增的光纤提前布放到位，并做好跳纤的测试工作，确保光路切换顺畅。
4）将交叉板、时钟板备件送厂检测并进行硬件、软件升级，确保可用。
5）做好电路检修申请
3.2改造时段的选择
根据电力生产的特点应选择电网负荷低、操作少、业务量小的时段进行改造，一般选择双休日的午夜时段进行。
3.3改造工作实施中的注意事项
1）将网管与全网所有网元内配置数据进行上载比较，确保网元数据与网管数据的一致性。并做好网管配置数据的备份（包括外置移动介质的备份）。
2）改造开始前，检查传输网电路和网元的运行状态，确保全网运行正常方可开始进行工作。
3）为保证改造顺利进行，防止改造中，发生配置数据下发超时失败，导致业务中断，必须先升级交叉、时钟板卡，再进行传输网拓扑调整，最后调整承载信息网络的TGE板卡及端口。
4）从地调站两个网元临时接入两台网管，按照光路、业务切换的顺序，由两个网管员同时进行数据配置操作，特别是数据下发时间更应保持同步，以保证少中断业务电路，甚至可让业务使用者感觉不到电路发生过中断。
5）硬件与软件同时进行调整，以减少业务电路中断时间。
6）同步修改配置、ODF资料及设备、跳纤标识标签。
更换CS、SC板卡的技术要求
1）在更换CS、SC板卡前，需检查并确认配置为热备份的两块单板（CSE，SCE）软、硬件版本完全一致，并保证它们的PCB版本、软件版本与当前网元、网管兼容。
2）更换中佩带防静电手环，正确插拔单板。
3）对业务功能进行倒换，依次更换，确保拔板不会引起业务中断。
更换SC板时，先检查网管上待更换SC板所在网元的时钟单板工作状态，并与网元单板实际运行指示灯状态进行比较，确保一致。再在网管上将时钟源锁定在当前工作单板上。并检查确认所有业务时钟总线已正确切换。拔出待更换的非工作SCA板，插入备板SCE，待板卡上电正常运行后（网管可读到板卡特殊版本信息，板卡正常运行指示灯状态如表1所示）将系统时钟手动倒换至更换后的SCE板，单板更换成功后按相同方法更换另一块SCA板，确证业务不中断。
表1SC板正常运行指示灯状态说明
更换CS板时，检查网管上待更换网元的业务总线和开销总线当前工作CSA卡，并进行手动锁定操作。拔出待更换CSA，插入备用CSE板卡，待板卡上电正常运行后（网管可读到板卡特殊版本信息，板卡正常运行指示灯状态如表2所示），将业务总线和开销总线倒换回更换后的CSE板。按相同方法更换另一块SCA板，确证业务不中断。
表2CS板正常运行指示灯状态说明
核对业务电路状态，最后在网管上取消主备CS、SC板卡手动强制工作倒换操作，确保板卡故障时，主备板卡能进行自动倒换，不导致业务中断。
4、传输网优化后的运行状况
传输网优化改造后，经过近一年运行，系统一直平稳，地调站未发生一起网元公共控制板卡缺陷引起的大范围业务中断故障。特别是今年，在江苏公司“三集五大”体系的建设和调度数据网一平面的改造、二平面建设的工程的实施过程中，地区汇聚层传输网新增了承载了大量的业务电路，在数据配置过程中为未发生一起因设备CS板卡CPU吊死而导致业务中断的故障。
5结束语
SDH光纤通信是实现电力业务传输的有效方式。一个优质而稳定的传输网是我们的目标和希望。
参考文献：
[1] 孙学康，毛京丽.SDH技术.北京：人民邮电出版社，2003
[2] ZXSM-10G（V1.0）数字同步复用设备用户高级培训教材.中兴通信股份有限公司
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：光传输网；优化；改造
0引言
电力通信网是电网的基础设施。光纤通信作为电力通信网的主要传输方式，不但承载着电网调度指挥的调度电话、综合自动化等实时业务，还承载着电网生产经营的行政电话、办公自动化、视频会议等多媒体业务。随着电网 “三集五大”管理体系的建设，全网营销、财务系统垂直一体化的实施，地区汇聚层传输网的稳定运行越发重要。
1地区汇聚层传输网的现状
南通地区汇聚层传输网于2004年初建成并投入运行，采用基于MSTP技术的中兴ZXSM-390多业务的SDH光传输平台设备，以地调站和500kV三官殿变为中心组建了两个二纤单向通道保护的2.5G相交环网，系统拓扑结构现状如图1所示。
图1. 地区汇聚层传输网系统拓扑结构现状图
地区汇聚层光传输网承载了市县两级供电公司间接入PCM、调度交换网中继、行政交换网中继、电视会议等2M业务电路和地区调度数据网百兆以太网专线、地区电网信息内网、外网千兆以太网专线（GE）通道，同时承载了变电站综合自动化104网络、接入PCM及信息内网等业务。全网百兆以太网专线及2M电路按业务流向配置为以地调为中心的点到点的树状星型结构，千兆以太网专线配置为点到点的交互结构。
受设备槽位及背板总线容量的限制，地调站配置了两台ZXSM-390设备，其中地调2（主机架）承载大颗粒的网络业务，地调1（扩展机架）承载2M小颗粒业务，两台设备间采用2*622M光路互联。随着网络业务安全隔离要求的提高，地调1承载信息外网GE通道业务。
地区汇聚层传输网投入运行后，为地区电网调度指挥和生产运营系统畅通提供了强大的技术支撑。但随着电网规模的不断扩大，新业务的不断应用，设备长期运行老化，加上单网络运行，特别是近一两年设备故障率明显增多，甚至发生过导致全网业务全部中断的通信障碍。表现在如下几方面：
1.1设备老化，公共控制板卡故障。
尽管网元设备公共控制板卡已按1+1热备份配置，但在2009~2010年期间，发生过两次因地调2网元失效导致全网业务中断的通信障碍。2009年5月，因地调2网元交叉连接（CS）板卡CPU吊死，全网通信中断。2010年3月因地调2主备时钟（SC）板卡同时发生故障，全网通信中断。
1.2地调站设备交叉控制（CS）板交叉容量小，新增业务，下载配置数据时交叉控制板CPU吊死故障。
地区汇聚层传输网建设时，按1个地区公司、6个县公司、1个500kV变电站共7个网元站点设计。配置的CSA交叉板可提供256*256个VC-4空分和32*32个VC-4时分交叉能力。随着电网建设发展，先后又插入两个网元站点，同时又拓展了信息外网业务、备用调度点接入设备网管通道、地县一体化自动化网络通道等新的业务。因上下支路的VC-12小颗粒业务需要占用大量的时分交叉容量，交叉板的容量渐渐不能满足业务发展的需要，主要表现为，网管经常上报交叉板容量溢出告警，配置基于VC-12的小颗粒业务下发配置数据时，往往发生下发数据失败，部分业务电路中断。
1.3承载综合信息网业务的TGE物理端口安排不合理，存在同一环网上综合信息网业务同时中断的隐患。
地调2网元承载南、北环综合信息网业务的南通至如东方向与南通至如皋方向及南通至海门方向与南通至通州方向的千兆以太网专线物理端口，工程建设时，配置在同一块TGE板卡上两个不同端口上，一旦板卡故障，就会发生一个环网上的综合信息网业务全部中断的故障。
为保证电网的安全稳定运行，需要对地区汇聚层传输网进行必要的优化和改造。
2、传输网优化方案
2.1 网络拓扑结构的优化
针对地调2网元公共控制板卡或电源失电故障，导致全网业务中断问题，调整地调站两个网元的运行方式。将原两张相交环+链路连接的拓扑结构改为环网+网状连接结构。即将原地调2至三官殿两条2.5G光路之一调整到地调1与三官殿网元上运行。改造后的汇聚层传输网系统拓扑结构如图2所示。
图2. 改造后的地区汇聚层传输网系统拓扑结构图
改造后，地调1由原有的单纯扩展业务功能网元，升级为环网上地调站两个承载不同业务、地位同等的网元。地调1网元承载的业务具备了光路通道保护功能，可有效抗地调2网元单点失效，业务全部中断的功能。
2.2 地调站两台网元设备公共控制板卡的优化
将地调1、地调2网元的交叉板升级改造为支持512*512个VC-4空分和64*64个VC-4时分交叉能力的CSE版本的交叉板，同时升级时钟板。可避免在进行网管配置数据过程中，因交叉板容量不够，导致业务中断的缺陷。
2.3综合信息网业务配置的优化
（1）调整地调站两个网元上两块双端口TGE板卡端口的业务配置流向，将地调2网元的两块板卡分别配置为南通至如东、南通至海门的综合信息内、外网千兆以太网通道。而地调1网元分别配置为南通至通州、南通至如皋的综合信息内、外网千兆以太网通道。
（2）将各县调站网元上两块TGE板卡，同一板卡的两个端口配置为同一方向的综合信息内、外网千兆以太网通道。
这样，从物理连接及通道上，大大提高了网络通道的安全性。
3、传输网优化改造的实施
在传输网优化改造期间，为保证地区电网的安全运行，需要制定切实可行的改造实施方案，以缩短电路中断的时间。
改造前的准备工作
1）将电路业务文档配置资料与网管配置数据进行核对，并编排出正确的整网改造前后的电路配置數据表，调整时配置数据修改的顺序表。
2）核对主站ODF配线资料和光纤跳纤位置，确保正确无误，并编排出改造前后光纤跳纤资料。
3）将新增的光纤提前布放到位，并做好跳纤的测试工作，确保光路切换顺畅。
4）将交叉板、时钟板备件送厂检测并进行硬件、软件升级，确保可用。
5）做好电路检修申请
3.2改造时段的选择
根据电力生产的特点应选择电网负荷低、操作少、业务量小的时段进行改造，一般选择双休日的午夜时段进行。
3.3改造工作实施中的注意事项
1）将网管与全网所有网元内配置数据进行上载比较，确保网元数据与网管数据的一致性。并做好网管配置数据的备份（包括外置移动介质的备份）。
2）改造开始前，检查传输网电路和网元的运行状态，确保全网运行正常方可开始进行工作。
3）为保证改造顺利进行，防止改造中，发生配置数据下发超时失败，导致业务中断，必须先升级交叉、时钟板卡，再进行传输网拓扑调整，最后调整承载信息网络的TGE板卡及端口。
4）从地调站两个网元临时接入两台网管，按照光路、业务切换的顺序，由两个网管员同时进行数据配置操作，特别是数据下发时间更应保持同步，以保证少中断业务电路，甚至可让业务使用者感觉不到电路发生过中断。
5）硬件与软件同时进行调整，以减少业务电路中断时间。
6）同步修改配置、ODF资料及设备、跳纤标识标签。
更换CS、SC板卡的技术要求
1）在更换CS、SC板卡前，需检查并确认配置为热备份的两块单板（CSE，SCE）软、硬件版本完全一致，并保证它们的PCB版本、软件版本与当前网元、网管兼容。
2）更换中佩带防静电手环，正确插拔单板。
3）对业务功能进行倒换，依次更换，确保拔板不会引起业务中断。
更换SC板时，先检查网管上待更换SC板所在网元的时钟单板工作状态，并与网元单板实际运行指示灯状态进行比较，确保一致。再在网管上将时钟源锁定在当前工作单板上。并检查确认所有业务时钟总线已正确切换。拔出待更换的非工作SCA板，插入备板SCE，待板卡上电正常运行后（网管可读到板卡特殊版本信息，板卡正常运行指示灯状态如表1所示）将系统时钟手动倒换至更换后的SCE板，单板更换成功后按相同方法更换另一块SCA板，确证业务不中断。
表1SC板正常运行指示灯状态说明
更换CS板时，检查网管上待更换网元的业务总线和开销总线当前工作CSA卡，并进行手动锁定操作。拔出待更换CSA，插入备用CSE板卡，待板卡上电正常运行后（网管可读到板卡特殊版本信息，板卡正常运行指示灯状态如表2所示），将业务总线和开销总线倒换回更换后的CSE板。按相同方法更换另一块SCA板，确证业务不中断。
表2CS板正常运行指示灯状态说明
核对业务电路状态，最后在网管上取消主备CS、SC板卡手动强制工作倒换操作，确保板卡故障时，主备板卡能进行自动倒换，不导致业务中断。
4、传输网优化后的运行状况
传输网优化改造后，经过近一年运行，系统一直平稳，地调站未发生一起网元公共控制板卡缺陷引起的大范围业务中断故障。特别是今年，在江苏公司“三集五大”体系的建设和调度数据网一平面的改造、二平面建设的工程的实施过程中，地区汇聚层传输网新增了承载了大量的业务电路，在数据配置过程中为未发生一起因设备CS板卡CPU吊死而导致业务中断的故障。
5结束语
SDH光纤通信是实现电力业务传输的有效方式。一个优质而稳定的传输网是我们的目标和希望。
参考文献：
[1] 孙学康，毛京丽.SDH技术.北京：人民邮电出版社，2003
[2] ZXSM-10G（V1.0）数字同步复用设备用户高级培训教材.中兴通信股份有限公司
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。