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摘 要：随着信息化时代的到来，电力工业现代化水平的不断提高，电力通信服务的对象不再局限于电力调度，电力系统通信需要提供多种业务的服务，包括通信、远动、继电保护、办公自动化等等，这就要求电力系统通信网络稳定可靠和具有高效率。本文介绍了光纤传输网络SDH技术和MSTP技术的基本原理和优缺点，以及MSTP技術取代SDH技术在电力系统通信应用中的必然趋势。
关键字：电力系统 通信光纤 技术应用
0、前言
光纤通信以其传输频带宽，通信容量大、衰减小、抗电磁干扰和传输质量高的特点，在电力系统中有着广泛的应用。经过近十年的建设，汕头地区所有220kV变电站和110kV变电站均已实现光纤化，2005年以前光纤传输网采用的是SDH组网技术，随着近几年MSTP技术和设备的日趋成熟，现在MSTP技术已经逐步成为汕头地区电力系统城域传输网中的主流。
1、SDH技术的基本原理和优缺点
SDH是基于光纤的同步数字传输网络，采用分组交换和时分复用(TDM)技术，由高准确度的主时钟统一控制整个系统。SDH用来承载信息的是一种块状帧结构，块状帧由横向9行和纵向270×N列字节组成，每个字节含8b(bit)。整个帧结构由段开销区、净负荷区和管理单元指针区三部分组成。其中段开销区是信息传送必需的附加字节，主要用于网络的运行、维护和管理。管理单元指针用来指示净负荷区首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分解并作相位调整。净负荷区包括业务信息字节和少量通道开销字节POH（Path Overhead）。
SDH-N帧长为2430xN字节，每帧重复周期为125S。帧传输时按由左向右，由小到大的顺序排成串型码流依次进行。每秒传输8000帧。STM-1的传输速率为19440×8000=155.52Mb/s，STM-4为622.080Mb/s，STM-16为2488.320Mb/s。各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过三个步骤，即映射、定位和复用。映射是将各种速率及ATM信元与SDH的容器进行适配的过程。定位是用指针指示净荷的第一个字节在帧内的位置。复用是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。
SDH使得1.5Mb/s和2Mb/s两大数字体系在STM-1上得到了统一，真正实现了数字传输的世界标准（STM：Synchronous Transmission Module）同点传输模式。SDH采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使各种不同等级的码流在帧结构将负荷区有序排列，同时净负荷与网络是同步的，只需用软件即可使高速信号一次直接分插出低速信号，使上下电路十分方便。SDH便于端到端业务管理，使网络易于纳入各种宽带业务。SDH帧中安排了丰富的开销比特（约占信号的5%）从而使网络的OAM功能大大增强，例如故障检测、区段定位，端到端性能监视，单端维护能力等。同时通过嵌入在开销（SOH：Section Overhead段开销）中的控制通路（ECC:Embeded Control Chanel 嵌入控制通路）将部分管理功能下载给交叉连接设备（DXC）和上/下复用设备（ADM）等单元便于实现分布式管理，还可实现高可靠性的自愈环结构。SDH网与PDH网能完全兼容，并能纳入各种新业务。
SDH在传输容量比其他技术稍差，通道开销大，频带利用率低，采用指针调整技术使设备复杂性增加，大规模使用软件控制且业务集中于少数几个高级链路及交叉点上，人为错误，软件故障将有较大的为害。SDH多业务支持能力不足，目前的MSTP技术均已具备SDH的所有能力。
2、MSTP技术的基本原理和优缺点
SDH设备最初只支持2Mbit/s、155Mbit/s 等话音业务接口，为了适应城域网多业务的需求，出现了MSTP技术——多业务传送平台。MSTP技术就是在SDH技术的基础上集成了对多种业务（主要是TDM、以太网业务和ATM业务）的支持功能，实现对城域网业务的汇聚。MSTP能对多种技术进行优化组合，提供多种业务的综合支持能力。
MSTP的基本功能模型如图所示：
MSTP支持以太网业务点到点的透传，以及以太网业务的二层交换；支持以太网业务的透明性，保证对所有的二层以上的协议透明，包括IEEE802.1q等二层协议和IPv4、IPv6等三层协议等；
目前，MSTP技术发展到第三代，三代技术主要体现在对以太网业务的处理能力上。第一代MSTP 的主要特点是支持以太网透传功能，第二代MSTP 的主要特点是支持二层交换功能，第三代MSTP 的主要特点是支持以太网业务QoS功能，其主要技术特征是引入了中间的智能适配层(1.5层)、采用GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，因此可支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。可以说，第三代MSTP为以太网业务发展提供了全面的支持。
MSTP技术的优点是改善了分组数据传输的效率以及提供了更高的QoS的保证，提供TDM、IP业务接入和处理，符合ITU- T G.707（VC虚级联），ITU-T G.7041（GFP）和ITU-T G.7042（LCAS）以及其他相关技术规范的要求。同时，具有强大的组网能力，支持多环，子环，链状，点到点等各种网络拓扑结构。它的缺点为：MSTP主要实现二层功能，缺少三层功能；利用MSTP提供GE端口价格昂贵；由于映射方式和带宽管理等有不同的实现方式，因此目前不同厂家的设备还无法实现互连互通，从而影响了端到端数据业务的提供，限制了MSTP在网络中大规模的应用。
3、结束语
综上所述，MSTP是SDH 技术在新技术条件下的重要发展，客观上延长了SDH 的生命，有些人甚至称之为“新一代SDH”。目前大部分厂商都有MSTP产品，对数据业务的支持能力各有不同。有的只能实现对数据业务的透明传输，而有的则具有二层交换能力；有的只支持以太网业务，而有的同时支持以太网、RPR和ATM。尽管MSTP技术也有其不足之处，但是MSTP技术与SDH技术比较，它的优势是显而易见的。随着电力工业的日益发展，MSTP技术也将在电力系统通信网中发挥越来越重要的作用。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
关键字：电力系统 通信光纤 技术应用
0、前言
光纤通信以其传输频带宽，通信容量大、衰减小、抗电磁干扰和传输质量高的特点，在电力系统中有着广泛的应用。经过近十年的建设，汕头地区所有220kV变电站和110kV变电站均已实现光纤化，2005年以前光纤传输网采用的是SDH组网技术，随着近几年MSTP技术和设备的日趋成熟，现在MSTP技术已经逐步成为汕头地区电力系统城域传输网中的主流。
1、SDH技术的基本原理和优缺点
SDH是基于光纤的同步数字传输网络，采用分组交换和时分复用(TDM)技术，由高准确度的主时钟统一控制整个系统。SDH用来承载信息的是一种块状帧结构，块状帧由横向9行和纵向270×N列字节组成，每个字节含8b(bit)。整个帧结构由段开销区、净负荷区和管理单元指针区三部分组成。其中段开销区是信息传送必需的附加字节，主要用于网络的运行、维护和管理。管理单元指针用来指示净负荷区首字节在STM-N帧内的准确位置，以便接收时能正确分解并作相位调整。净负荷区包括业务信息字节和少量通道开销字节POH（Path Overhead）。
SDH-N帧长为2430xN字节，每帧重复周期为125S。帧传输时按由左向右，由小到大的顺序排成串型码流依次进行。每秒传输8000帧。STM-1的传输速率为19440×8000=155.52Mb/s，STM-4为622.080Mb/s，STM-16为2488.320Mb/s。各种业务信号进入SDH的帧结构都要经过三个步骤，即映射、定位和复用。映射是将各种速率及ATM信元与SDH的容器进行适配的过程。定位是用指针指示净荷的第一个字节在帧内的位置。复用是将多个低阶通道层信号通过码速调整进入高阶通道或将多个高阶通道层信号通过码速调整进入复用层的过程。
SDH使得1.5Mb/s和2Mb/s两大数字体系在STM-1上得到了统一，真正实现了数字传输的世界标准（STM：Synchronous Transmission Module）同点传输模式。SDH采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，使各种不同等级的码流在帧结构将负荷区有序排列，同时净负荷与网络是同步的，只需用软件即可使高速信号一次直接分插出低速信号，使上下电路十分方便。SDH便于端到端业务管理，使网络易于纳入各种宽带业务。SDH帧中安排了丰富的开销比特（约占信号的5%）从而使网络的OAM功能大大增强，例如故障检测、区段定位，端到端性能监视，单端维护能力等。同时通过嵌入在开销（SOH：Section Overhead段开销）中的控制通路（ECC:Embeded Control Chanel 嵌入控制通路）将部分管理功能下载给交叉连接设备（DXC）和上/下复用设备（ADM）等单元便于实现分布式管理，还可实现高可靠性的自愈环结构。SDH网与PDH网能完全兼容，并能纳入各种新业务。
SDH在传输容量比其他技术稍差，通道开销大，频带利用率低，采用指针调整技术使设备复杂性增加，大规模使用软件控制且业务集中于少数几个高级链路及交叉点上，人为错误，软件故障将有较大的为害。SDH多业务支持能力不足，目前的MSTP技术均已具备SDH的所有能力。
2、MSTP技术的基本原理和优缺点
SDH设备最初只支持2Mbit/s、155Mbit/s 等话音业务接口，为了适应城域网多业务的需求，出现了MSTP技术——多业务传送平台。MSTP技术就是在SDH技术的基础上集成了对多种业务（主要是TDM、以太网业务和ATM业务）的支持功能，实现对城域网业务的汇聚。MSTP能对多种技术进行优化组合，提供多种业务的综合支持能力。
MSTP的基本功能模型如图所示：
MSTP支持以太网业务点到点的透传，以及以太网业务的二层交换；支持以太网业务的透明性，保证对所有的二层以上的协议透明，包括IEEE802.1q等二层协议和IPv4、IPv6等三层协议等；
目前，MSTP技术发展到第三代，三代技术主要体现在对以太网业务的处理能力上。第一代MSTP 的主要特点是支持以太网透传功能，第二代MSTP 的主要特点是支持二层交换功能，第三代MSTP 的主要特点是支持以太网业务QoS功能，其主要技术特征是引入了中间的智能适配层(1.5层)、采用GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，因此可支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。可以说，第三代MSTP为以太网业务发展提供了全面的支持。
MSTP技术的优点是改善了分组数据传输的效率以及提供了更高的QoS的保证，提供TDM、IP业务接入和处理，符合ITU- T G.707（VC虚级联），ITU-T G.7041（GFP）和ITU-T G.7042（LCAS）以及其他相关技术规范的要求。同时，具有强大的组网能力，支持多环，子环，链状，点到点等各种网络拓扑结构。它的缺点为：MSTP主要实现二层功能，缺少三层功能；利用MSTP提供GE端口价格昂贵；由于映射方式和带宽管理等有不同的实现方式，因此目前不同厂家的设备还无法实现互连互通，从而影响了端到端数据业务的提供，限制了MSTP在网络中大规模的应用。
3、结束语
综上所述，MSTP是SDH 技术在新技术条件下的重要发展，客观上延长了SDH 的生命，有些人甚至称之为“新一代SDH”。目前大部分厂商都有MSTP产品，对数据业务的支持能力各有不同。有的只能实现对数据业务的透明传输，而有的则具有二层交换能力；有的只支持以太网业务，而有的同时支持以太网、RPR和ATM。尽管MSTP技术也有其不足之处，但是MSTP技术与SDH技术比较，它的优势是显而易见的。随着电力工业的日益发展，MSTP技术也将在电力系统通信网中发挥越来越重要的作用。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看