1. 引言

近年来，我国电力通信系统获得了巨大的发展。在新的传输条件下，电力系统的行政、调度电话专用通信网也实现了重建或改造。系统功能和网络能力日臻完善。与此同时，电力系统内部的专用IP 网络也在光传输平台上建立起来了。目前电力企业的专用网络主要包括传输网、话音网、数据网、会议电视网、时钟网等，这些网络采用不同的技术体制构建，分别满足电力用户的不同业务需求。但是多种异构网络的并存导致用户缺乏对通信设备及带宽资源的有效整合，无法对网络资源进行统一的规划和管理，同时每种业务网需要不同的专业技术人员进行维护，网络维护成本较高。构建下一代电力企业网络通信平台，可以使电力企业提供更好的服务。

　　下一代通信网络NGN (Next Generation Network)是诸多技术进步共同推动的结果。它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。NGN 具有分组传送、提供开放接口、端到端QoS和透明传输等能力，通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性，允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系，能够融合固定与移动业务等。从广义上说，NGN的构成可以由图1来解释。

从基础传送层面看，下一代网络是以MSTP (Multi-Service Transfer Platform,基于SDH 的多业务传送平台）和ASON(Automatically Switched Optical Network，以光传送网为基础的自动交换传送网)为代表的大容量的智能光网络及以WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互联接入）为代表的宽频无线接入技术；从承载层面看，下一代网络是以MPLS（Multi-protocol Label Switching）/ IPv6为方向的、有QoS（Quality of Service）和安全保障的分组网；从网络控制层面看，下一代网络是软交换网络；从移动通信角度看，下一代网络是3G与后3G。本文将分别从这四个层面来分析电力网络通信平台的构建。

图1 下一代网络NGN特征

2. 采用以MSTP技术对电力传输网进行改造

在电力传输网建设领域，通过对MSTP技术的应用，对现有传输网络进行升级和改造，以适应电力业务宽带化、IP化的需求。

MSTP（Multi-Service Transfer Platform）（基于SDH 的多业务传送平台），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。　MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、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。基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的企事业，以SDH为基础的MSTP可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。

MSTP技术在现有城域传输网络中备受关注，得到了规模应用。它的技术优势与其他技术相比在于：解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题；解决了ATM/IP 对于TDM业务承载效率低、成本高的问题；解决了IP QoS不高的问题；解决了RPR技术组网限制问题，实现双重保护，提高业务安全系数；增强数据业务的网络概念，提高网络监测、维护能力；降低业务选型风险；实现降低投资、统一建网、按需建设的组网优势。MSTP使传输网络由配套网络发展为具有独立运营价值的带宽运营网络，利用自身成熟的技术优势 提供质高价廉的带宽资源，满足城域带宽需求。

现有的电力传输网的改造可以采用“二网”及“双平面”思路，即在现有传输网的基础上，首先对改造需求最为迫切的网络汇聚层进行重构。如图2所示将电力传输网原有的汇聚层网络称作A平面，新建一个基于MSTP技术的高带宽的汇聚层网络，并称作为B平面，B平面网络叠加在A平面网络之上，但B平面先期不必完全覆盖原有汇聚层节点。B平面主要用于传送新业务，并可分流原有网络业务。新增的接入层节点，以及原有接入层因带宽受限分割出来的环路均可以挂接到新建的B平面上。在传送TDM业务方面，原有网络仍可以达到较高的效率，所以考虑到投资，旧平台不会被一次性替换。但是既然网络的更新换代是大势所趋，在建设新平台的时候，应该保持与原有平台的相对独立性，而不用新旧设备混合组网。

随着用户业务量增加，电力企业可以逐步将网络过渡到以GMPLS作为控制核心的ASON智能光网络，并采用WiMax等无线技术对通信网络的城域覆盖进行有效地补充。

 图2 电力传输网改造的“二网”及“双平面”模型

3. 建设IP+MPLS数据网络，保证网络平稳过渡到IPv6

MPLS（Multi-protocol Label Switching）的前身可追溯到IP Switching的技术，其基本想法是将路由和数据转发功能分开，从而达到加快IP传送速度的目的。标记交换的概念如图3所示：

图3 标记交换的流程

标记交换和IP交换的不同点在于，标记交换在控制流（control traffic）出现的基础上，特别在选路协议更新（routing protocol update）的基础上，生成和分配标记，标记交换为出现在标记交换路由器路由表中的每一个目的地都建立一条交换通路，去往某个特定目的网络的所有数据都被安排在系统的交换通路上。

在MPLS模型中，每一个路由器也是一个交换机，即交换式路由器。已分配直通路由的数据包除了通常的第三层IP数据包包头外，还将增加一个固定长度的包含特定路由信息的标记，并使路由器为不同的业务流预先分配好不同的路径，即不同的标记以保证这些业务的服务质量。由于标记就意味着路径，所以，路由器转发数据包时也无需做传统意义上的路由判断，从而提高了IP的转发速度。 MPLS是实施流量工程的主要方法，并可为自愈恢复和网络管理提供有力的支持，它可以在任何数据链路上轻松地预定一个特定路径的非缺省显式路由。

IP网上采用OSPF协议的结果是都选择最短路径，这可能会在一些热门节点上出现拥塞。早期的因特网骨干网是用人工修改SDH通道的路由，改变路由矩阵来控制流量。MPLS可以在ATM交换机中根据标记，为一个IP实时业务数据流建立虚电路，保证QoS。采用MPLS在IP网上为某一路由路径建立标记交换路径，借助标记号可以将这一路径变为显示的，从而监视其流量，同时也可以方便地改变路由，重新设置路径。

总之，MPLS技术将第二层交换与第三层路由有机地结合在一起，是一种理想的ATM与IP融合技术。下一代的IP网络必须能够支持一些非缺省的服务才是最具有价值的，这些非缺省的服务可能是安全性、服务等级（CoS）、QoS、组播（Multicast）、服务级别保证（SLA）等等。MPLS将无连接的IP数据流放到了面向连接的一条第二层交换通路上了，这样能够更有效、经济地帮助网络提供商支持多种新业务。

目前电力系统的数据网主要包括两类：调度路由网和综合业务数据网。调度路由网承载与电力生产密切相关的监控业务，综合业务数据网承载各种管理业务和辅助的多媒体业务。虽然承载的业务种类不同，但是两类网络有很多相同点：都是基于IP技术组建的网络；都需要网络提供对不同业务的安全隔离以及满足各种业务对网络传输带宽、延时和延时抖动的要求。以简单为原则的IP技术很难满足这些复杂的业务需求，因此目前主要采用MPLS技术来配合实施。MPLS主要通过可嵌套的标记封装以及预先建立标记交换路径等方式，来实现对VPN业务、TE流量工程和Qos的保证。电力系统部署MPLS网络基础设施的时候，应以高效性、功能性与实用性相结合的原则，选择最适合自己的技术与实现方式。

随着IP技术的普及，尤其是VOIP（Voice Over IP）在电力系统的广泛应用，使得IP地址资源短缺的情况日益严重。虽然电力系统普遍采用分配私网IP地址和采用NAT技术等方式缓解了这种矛盾，但是NAT破坏了IP端到端的网络模型，给网络互联互通以及P2P的应用带来了巨大阻力，而且也并没有解决IPv4在安全性等方面的缺陷。新的IPv6技术采用128比特地址方案，提供足够的IP地址，采用多等级层次有助于路由聚合，IPv6的自动配置能力简化了对终端用户的要求，提供了比IPv4更有效的转发能力和对移动性及安全性的处理机制，并且允许从IPv4网络向IPv6网络平稳过渡。

4. 以软交换为核心，促进网络融合，拓展新业务

NGN下一代网络是一个基于IP的全新通信网络，融合了语音、数据、多媒体等多种业务，采用业务与呼叫控制分离、呼叫与承载分离的设计思路，提供了一个开放的体系架构。下一代电话通信网络由4个层面组成。如图4所示由下向上依次是：接入层、传输层、控制层和业务层。

 图4 下一代通信网的四个层次

控制层即是软交换平台。网络中的接入层终端设备和业务层的各种业务服务器都在此平台上汇接。由软交换平台进行注册、授权、接续控制和信令功能控制。在软交换中，一个通话连接由信令流和媒体流两部分组成。信令流包括注册鉴权、呼叫控制、信令及地址解析等信息。媒体流则是电话终端之间的通话数据信息。

如图5所示，两个通话终端之间的信令流由软交换中心处理，而媒体流则不经过软交换中心，直接在两个媒体终端之间传输。

 图5 软交换通话连接示意图

借助于以软交换为核心的业务融合网络，不仅可为电力系统提供行政、调度电话网提供备份，还可以支持多种多媒体通信方式，包括视频通话、电话会议、视频会议、即时通信、统一消息、一号通、共享白板、点击拨号、软件电话等多种层出不穷的业务。软交换支持开放的业务开发平台，可以定制开发出各种新型业务，如为电力公司建设企业门户、一站式办公等增值业务。

5. 3G业务助力电力行业

目前正值电力行业信息化系统集成发展大潮来临之际，国家加大了电网建设的投资力度。随着变电站增多，分布点也越来越广，有的靠近城镇住地，也有的则位于山区等等。以往昼夜派驻人员值班的模式存在很多弊端，如：不能及时掌握设备运行状况和处理障碍，值班人员的安全也得不到保证等等……，为此，一种无人值守管理模式已在变电站广泛被推崇。电力行业系统复杂，需要监控的点数量比较多，位置比较分散，而又要实现统一的管理。因此网络视频在电力变电站无人值守中的应用就非常必要，同时由于电力行业和民生息息相关，网络视频的安全可靠性及实时性都必须能够保证。

3G（第三代）网络与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps（兆比特／每秒）、384kbps（千比特／每秒）以及144kbps的传输速度。（此数值根据网络环境会发生变化)。3G网络完全可以满足这些要求。

对于电力行业来说来说，有线业务和无线业务结合在一起，可以实施真正的随时随地沟通。3G/后3G在IMS上的技术发展思路与软交换是一致的，因此电力系统可以借助于功能强大的3G终端及运营商3G网络，更好地为电力行业服务。

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作者简介：

刘怡（1977-），女，博士研究生，讲师，硕士研究方向为电力系统分析与控制，博士研究方向为无线通信技术。