山西電力通信網網絡數據業務發展探討

薛泓林

（山西省電力公司電通中心，山西太原 030001）

山西電力通信網網絡數據業務發展探討

薛泓林

（山西省電力公司電通中心，山西太原 030001）

指出了隨著電力系統光通信網絡的蓬勃發展和電力IP數據網絡的快速構建，電力系統的各種業務不斷承載在IP網絡上。分析了山西電力數據通信網的現狀和所承載的業務，闡述了現有業務目前存在的專網業務混合、虛擬專網過多、新業務需求、網絡安全等問題，根據電力網絡數據業務的發展方向，提出了新建、合并技術措施等改進辦法，并對山西數據網絡的新業務進行了探討。

數據通信網；電力網絡；光纖傳輸

0 引言

近幾年來，在國家電網公司建設堅強智能電網的方針指導下，電力綜合數據通信網絡得到了蓬勃發展，電力專網數據業務也隨著企業用戶的需求不斷增多，各個網省公司開始加大對數據網絡業務的研究應用。山西電力系統是較早建設基于多協議標簽交換-虛擬專用網MPLS-VPN（Multiprotocol Label Switching-Virtual Private Network） 體系結構數據通信網的電力企業之一，數據通信網絡的業務在電力生產、調度、基建、營銷、管理、科研、設計等領域廣泛應用，在安全生產、節能降耗、降低成本、縮短工期、高效速度、提高勞動生產率和辦公水平等方面取得了顯著成效。

1 數據通信網

山西電力數據通信網是基于已建成全省主干光纖網、密集波分傳輸網等基礎設施平臺的綜合數據通信網，是在高可靠性的光纖傳輸通道上建立高帶寬、高性能、透明的、綜合多種業務的數據通信網絡，為山西省電力公司和相關電力企業的生產經營管理、信息化建設提供服務。山西省電力數據通信網絡由省骨干數據網和地市數據網2張網絡組成，采用層次化設計，網絡分為4層：省公司核心層、地市骨干層、縣局匯聚層、末端接入層。核心層負責整個網絡的數據交換，核心層節點設置在省公司，使用CISCO12016路由器；骨干層負責整個網絡的數據匯聚，包括太原、大同、陽泉、忻州、朔州、長治、晉城、晉中、呂梁、臨汾、運城等11個分公司節點，使用CISCO7609和華為NE40E 2種高端路由器。每個地市的2臺核心路由器與骨干路由器以背靠背的方式對接，全省99個縣局組成匯聚層，設置匯聚路由器1臺，接入地市核心路由器，每個500 kV站、220 kV站、電廠節點的路由器匯接至骨干路由器，每個集控站、操作隊站、110 kV節點的路由器匯接至地市核心路由器，核心層和骨干層之間由傳輸網提供1 000 M傳輸鏈路，骨干層與匯聚層之間由傳輸網提供2×155 M傳輸鏈路，接入點采用n×2 M鏈路接入匯聚節點。按站點歸屬管理方式，每個35 kV站、供電所、營業站節點的路由器匯接到縣局匯聚路由器。

山西電力數據通信網采用MPLS-VPN（多協議標簽交換-虛擬專用網）技術，兼有了異步傳輸模式ATM（Asynchronous Transfer Mode）的高速性能、服務質量QOS（Quality of Service） 性能、流量控制和傳統的IP網絡的靈活性、可擴展性等優點。MPLS技術引入基于標記的機制，把選路和轉發分開，由標簽來規定一個分組通過網絡的路徑。因為MPLS將路由信息的傳播限制在了歸屬于某個特定VPN的路由器的范圍以內，所以可得到與幀中繼或ATM所提供的相同的安全性和保密性。MPLS是基于標記的IP路由選擇方法。

MPLS-VPN技術主要有如下優越性。

a）MPLS能識別不同種類的應用的數據包，這保證了QOS的實現，而且實現方法比IP隧道和基于VC的網絡簡單。

b）MPLS完全可以隔離無關用戶的通信，使得無關用戶的通信不會混雜，從而提高了安全性。

c）基于MPLS的網絡能夠將數據流分開，無需建立隧道或加密即可提供保密性，基于MPLS的網絡，以網絡到網絡的方式提供保密性，為用戶提供服務。

數據通信網使用VPN（虛擬專網）來為各接入業務劃分構架系統，各業務之間不互通，保證各業務應用系統的安全，為各種應用打開了簡捷、安全、方便之門。MPLS-VPN技術的使用充分利用數據網絡的潛能來滿足各個應用系統的建設和發展需要，也符合網絡技術的發展趨勢。

2 數據通信網業務

山西電力數據通信網目前主要承載的業務包括：山西電力管理信息系統、全省變電站生產視頻監控系統、省網關口電能量采集系統、全省營銷營業場所視頻監控系統、全省電力營銷繳費系統、全省調度管理信息系統、下一代網絡NGN（Next Generation Network）軟交換系統、高保真會議電視（網真）系統、全省調度錄音系統、調度程控網管系統、多業務平臺網管系統、傳輸網三方網管系統、波分網管系統、GPT傳輸網網管系統、中興電源監控系統、新泰達電源監控系統、保護用脈沖編碼調制PCM（Pulse Code Modulation）網管系統、賽特PCM網管系統等網絡數據業務,這些業務涵蓋了電力生產、調度、基建、營銷、管理、科研、設計等各個領域，為山西電網信息應用提供了傳輸平臺，為促進山西電網的發展、提高電網的自動化水平應用水平、保障電網的安全可靠運行做出了重要貢獻。

但是隨著電力信息應用的不斷增加，應用層面的不斷擴大，網絡安全的需求不斷提高，相當一部分VPN專網業務已經慢慢不適應信息化的發展，出現了或多或少的問題，并且有些問題已經嚴重影響了電力數據通信網的安全，主要體現在下面幾個方面。

2.1 各種專網業務混合

山西電力管理信息系統是承載在山西電力數據通信網上業務帶寬流量需求最大的系統，它包含了很多子系統，科技管理系統、集中生產系統、輸電GIS（Geographic Information System，地理信息系統）系統、同業對標系統、技術信息資源系統、遠程教育培訓系統等各種信息業務，網絡帶寬占有率高，IP地址需求量大，安全需求也非常高。與此同時，山西電力營銷繳費系統也在此VPN網中，與管理信息系統共用一個虛擬專網，共用同一段網絡地址，由于國家電網分配給山西的管理信息系統地址是有限的，而全省電力用戶不斷增加，于是便造成了各個分公司IP地址不夠用的問題；另外，管理信息系統使用的人員非常多，辦公使用的各種移動存儲介質不停流動，個人原因使用不當，造成了管理信息系統網安全性比較低，而山西電力營銷繳費系統是關系到電力營銷戰略的系統，安全性的要求比較高，兩種系統長期混合使用使得營銷業務安全性降低，大大增加了電費回收的風險，目前在日常維護過程中也出現過因為地址問題而導致部分營業廳電費無法上繳的問題，因此解決兩大系統共用一個專網的問題勢在必行。

2.2 部分業務的VPN專網過多

數據通信網承載的通信業務非常多，包括NGN軟交換系統、高保真會議電視（網真）系統、全省調度錄音系統、調度程控網管系統、多業務平臺網管系統、傳輸網三方網管系統、波分網管系統、GPT傳輸網網管系統、中興電源監控系統、新泰達電源監控系統、保護用PCM網管系統、賽特PCM網管系統，對每一個通信業務均開設了VPN網，造成了數據通信網路由器上大量的VPN數據，增加了維護工作量，對于每個通信業務來說地址分配也比較浪費，需要盡快進行整合。

2.3 電力新業務的發展需要增加新的VPN專網

電力企業用戶對信息化的需求在不斷提升，越來越多的新業務系統逐步在建設，新的VPN網絡也要逐步增加。

2.4 網絡安全問題的突出

數據通信網承載的業務越來越多，信息量越來越大，網絡上傳送的數據越來越復雜，網絡控制手段目前還停留在幾年前的狀態，應付突發網絡事件能力逐步下降，因此網絡安全建設迫在眉睫。

3 數據通信網業務的改進和發展

根據上述數據通信網承載業務的幾個問題，特提出以下幾點改進方法。

a）管理信息系統和電力營銷繳費系統必須盡快分開，對電力營銷繳費系統開設專門的虛擬網，給各個營業場所電腦規劃專用地址和端口，通過網絡連接省公司數據中心的服務器，這樣，電力營銷繳費系統自成一個網絡，與管理信息系統之間可以通過安全隔離裝置、防火墻來訪問，大大提高了電力營銷繳費系統的安全性，同時也大大減少了管理信息網絡地址的使用，節省出大量的IP地址可供信息網用戶使用，一舉多得。

b）對于通信專業的業務來說，由于業務量比較小，帶寬占有率低，可以將現在的幾個業務性質相近的VPN網進行合并，比如將全省調度錄音系統和調度程控網管系統進行合并，將傳輸網三方網管系統、波分網管系統、GPT傳輸網網管系統三個傳輸網管進行合并，將中興電源監控系統和新泰達電源監控系統進行合并，將保護用PCM網管系統和賽特PCM網管系統進行合并，在合并過程中注意地址的整體規劃，盡量避免對大段的地址做改動，減少對系統業務造成的影響。通過對各種通信業務的整合，減少了數據通信網路由器上的VPN數據，減輕了維護工作量，也提高了數據通信網業務的安全性。

c）對于數據通信網網絡安全的考慮，要通過先進的技術手段和安全設施逐步實現網絡的安全管理，通過對骨干和業務路由作優化，全網流量作監控分析，網絡帶寬作控制、質量保證（QOS），數據傳送作入侵檢測、防御，接入業務端口作保護，設備軟件作升級，整個數據通信網網絡結構作改進，從而逐漸提高網絡帶寬的利用率和網絡整體的安全性。

隨著近幾年來國家電網公司堅強智能電網建設的推進，整個電力企業對信息化的要求越來越高，新一代電力信息通信網絡研究逐步加深，整個電力系統在不斷加大新業務的開發和應用，這不僅要求在現有業務的基礎上，開發新業務，而且要求根據電力企業的需求，加快各種應用系統網絡信息化的建設。所以從整體發展趨勢來說，未來在電力數據通信網承載的業務有以下幾種。

a）山西電力全省關口電能量采集系統的建設迫在眉睫。2005年山西電力省網關口電能量采集系統建成，覆蓋了省網所轄500 kV站、220 kV站、電廠節點，省公司營銷管理部門通過省網關口電能量采集系統能快速了解各分公司的生產經營情況，通過采集各電廠的實時生產信息，分析生產過程，加強了對各電廠的監管力度，達到了對所屬省網站點全面、實時的管理。但是對于地市所轄的110 kV站、35 kV站、10 kV站、用戶站、非統調電廠來說，關口電能量采集信息只能先匯總至地市，再由地市上報省公司，達不到信息實時地上報。為了響應國網公司營銷計量信息化的要求，推進全省營銷計量信息化工作的進行，2009年省公司營銷部在科信部、電通中心、電科院、設計院等相關部門的配合下，順利完成了全省關口電能量采集系統的網絡設計、系統組建、設備招標等工作，此系統依托山西電力數據通信網，在原有的省網關口電能量采集系統上進行升級建設，這就需要數據通信網開設新的VPN專網，重新規劃網絡地址和數據路由，并將原有VPN合并至新的VPN，成為一個整體。新的全省關口電能量采集系統建設完成后，通信通道順暢，數據快捷實時，采通率可以達到100%，將有助于公司更好地做出科學的決策，也能夠為公司的戰略部署以及實現公司效益最大化的管理目標等提供強有力的信息保證，使山西電網的營銷管理信息化達到一個新的層次。

b） 基于寬帶電力線通信（PLC，Power line Carrier）系統的用戶用電信息采集系統。寬帶電力線通信（PLC）系統是利用電力線實現通信傳輸的一種技術，國網公司目前在北京已經建成了基于寬帶電力線通信（PLC）的用戶用電信息采集系統，居民用戶抄表采用200 M寬帶PLC技術，從采集器出來的抄表數據由集中器上傳至最近的供電所、營業廳、35 kV站路由器，進入VPN專網傳送至系統主站。寬帶PLC通信技術在250 m以上的傳輸距離上仍能達到4 Mb/s以上的通信速率，寬帶PLC通信系統能保持在一個較高的傳輸速率，且速率非常穩定，基本沒有受到電力線負荷變化的影響，集中器安裝于配變處，通過寬帶PLC與采集器通信，通過RS485總線與配變總表通信，從而實現一個變壓器下所有用戶電表及總表數據的采集與管理，基于寬帶電力線通信（PLC）系統的用戶用電信息采集系統可以實現公變用戶、專變用戶、居民用戶、商業用戶用電信息的實時采集，而且還能實現所有用戶用電信息的分類及統一管理。另外基于寬帶電力線通信（PLC）系統的用戶用電信息采集系統還可以與全省關口電能量采集系統結合起來成為一個整體系統。

c） IP多媒體子系統（IMS-IP Multimedia Subsystem）業務。IMS是下一代交換網的發展方向，IMS技術在電力數據通信網絡中的應用是目前國家電網公司ICT項目研究的重點，目前數據通信網已經承載了NGN軟交換系統，實現了交換系統IP化的第一步，接下來就需要向IMS方向發展，IP多媒體子系統（IMS）將應用系統中的數據、話音和視頻技術融合在一個基于IP的基礎架構中，并快速、高效地管理和協調語音、文本、圖像和視頻等各項業務，從而為電力企業用戶提供一個更加豐富的網絡接入體驗。

d）視頻業務的應用。目前數據通信網已經承載了變電站生產視頻監控系統和電力營銷營業場所視頻監控系統，為電力生產營銷提供了強力的支持。在3 G、4 G新技術的支持下，在應急指揮體系建設的需求下，移動視頻會議系統和無線視頻業務逐步發展起來，從末端視頻應用節點通過3 G、4 G網絡傳輸至縣局路由器，再由專網VPN傳送至省公司應急指揮中心，實現現場視頻會議。

e）全省大集中電力財務管理信息系統。財務信息對網絡安全性的要求比較高，目前各個分公司財務還是與管理信息系統在一起，安全性不高、帶寬無法保障，電力數據通信網可以對財務系統劃分專網來實現財務的獨立、安全，所以建設全省大集中電力財務管理信息系統勢在必行。

f）門禁系統應用。隨著變電站無人化管理的推進，站點內每個房間門禁系統的建設也逐漸發展起來，目前電力數據通信網已經覆蓋了全市35 kV以上的站點、包括營業所等，在數據通信網上開設門禁VPN專網來實現地市乃至全省所有站點的統一管理，提高了站點的安全，方便了運行維護管理人員。

另外，光纜在線監測系統（目前光纖通信網的飛速發展促進了通信行業的整體飛躍，光纖網覆蓋到全省每個角落，運行維護難度加大，光纜在線監測系統建設也勢在必行）、變壓器色譜分析、開關電容器介質損耗在線測試、電纜溝內在線監測、線路損耗在線監測系統等幾種業務在電力系統中也存在著一定的需求，對于提高無人變電站整體管理水平有著很大的幫助，上述業務由于信息量較小，安全性要求不高，可以合并為一個VPN專網來設計。

4 結束語

在山西電力數據通信網中引入MPLS-VPN技術后，有效地整合了現有分散的網絡，將多個部門、多種業務物理上合并成一個網絡，并在數據通信網通過MPLS機制，將多種業務分成虛擬專網，互相之間保持獨立性，既整合了通信資源，又提高了網絡的利用率，加大了省公司對各個系統業務的控制，加速了整個電力企業信息化建設的步伐，提高了各項工作的效率，樹立了良好的企業形象。山西電力數據通信網為山西電網信息應用提供了承載平臺，為促進山西電網的發展、提高電網的信息化應用水平、保障電網的安全可靠運行做出了重要貢獻。

［1］ 趙宗印.數據通信技術［M］.北京：國防工業出版社，2000.

［2］ 郭軍.網絡管理［M］.北京：北京郵電大學出版社，2001.

On the Development of Data Service in Shanxi Power Communication Network

XUE Hong-lin
（Electric Power Communication Center of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

With the rapid development of optical communication network and the quick construction of IP data networks,IP data network bears various services of power system.This paper analyzes the status quo of data communication network and the services it bears.What is more,it demonstrates some problems existing among the present service,including the mixture of specific network service,excessive virtual private network,the demand of new service,network security and other issues.According to the development trend of power network data service,improvements are put forward,and new services are discussed.

data communication network；power system network；optical transmission

TN915.853

A

1671-0320（2011）04-0064-04

2011-04-11，

2011-05-23

薛泓林（1981-），男，山西運城人，2003年畢業于山西大學電子信息工程專業，工程師，從事電力數據通信、系統管理工作。