基于MSTP的異種光設備互聯互通系統

摘要：MSTP（基于SDH的多業務傳送平臺）設備作為電力通信網的現行主力傳輸設備，承載著電網遠程監視和控制的關鍵數據。筆者利用SDH原理實現了異種光傳輸設備間各種業務的互聯互通，通過以太網通道解決了主站網管監控站端獨立網元的問題，并總結了SDH基本傳輸原理、SDH互聯互通條件，以最低成本成功實現了不同光傳輸設備網絡的融合，有效提升了電力通信網絡的安全運行水平。

關鍵詞：MSTP；光設備；以太網；互聯互通；網絡融合

中圖分類號：TN915文獻標志碼：A文章編號：10052909（2015）06016205隨著變電站無人值班改造的大規模開展和電網信息化水平的不斷提高，電網安全運行對電力通信網的穩定性需求不斷提高，因通信故障導致的電網事故時有發生。在電力通信網迅猛發展的情況下，對抗單點故障的雙平面傳輸網絡建設還處于起步階段，且同一平面網絡中常常出現多個廠家的光設備，給光設備網絡的運維和管理帶來了極大的不便，對現有不同種類的光設備網路進行有效融合成為提升電力通信網絡安全穩定性的必由之路。

電力通信網絡故障造成的電網事故往往規模較大、范圍較廣，這給電力通信網的安全穩定運行敲響了警鐘。《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》中明確指出，同一條220 kV及以上線路的兩套繼電保護和同一系統的有主/備關系的兩套安全自動裝置通道應由兩套獨立的通信傳輸設備分別提供，并分別由兩套獨立的通信電源供電，重要線路保護及安全自動裝置通道應具備兩條獨立的路由，滿足“雙設備、雙路由、雙電源”的要求。

雖然各級電力通信網正在專項建設光傳輸設備第二平面，但由于歷史原因及物資采購問題，同一區域內不同種類光傳輸設備多達五六種的現象普遍存在。因此，這些異種設備的互聯互通成為電網建設的基本要求，同時通過以太網通道傳輸OAM信息實現網絡管理成為運維需求。光傳輸設備采用同步數字體系，具有標準統一的接口碼型、復用方式、速率等級、幀結構等特性，給異種設備間的互聯互通提供了技術基礎，但不同設備生產廠商的設備配置差異給互聯互通造成了一定的困難，筆者通過大量實踐和專項研究，實現了異種光設備間各項業務的無縫對接和業務互通，并提出區域電力通信網絡融合的方法。一、SDH基本傳輸原理

SDH采用同步傳送模塊STM-N（Synchronous Transport，N=1、4、16、64、256）作為信息封裝結構[1]，由塊狀幀結構來承載信息，分成段開銷、信息凈負荷和管理單元指針三個區域。其中段開銷主要用于網絡的運行、管理、維護，以保證信息能正常靈活地傳送，分為再生段開銷RSOH和復用段開銷MSOH；信息凈負荷區存放用于信息業務的比特和少量通道開銷字節；管理單元指針用來指示凈負荷區內的信息首字節在STM-N幀內的準確位置以便接收時能正確分離凈負荷。SDH的幀傳輸按由左到右、由上到下的順序排成串型碼流依次傳輸，幀周期為125 μs，每秒傳輸8 000幀，STM-1傳輸速率為155.520 Mbit/s，STM-4傳輸速率為622.080 Mbit/s，依次類推。

鄭涪文基于MSTP的異種光設備互聯互通系統

SDH幀中用于OAM[2]的開銷字節很多，如圖1所示，所有這些字節都能根據操作者要求靈活地從系統中任意SDH端口到本地AUX/EOW終端交叉連接。只要保證各個廠家設備的字節開銷在同一個字節范圍內，就可支持不同廠家光傳輸設備互聯互通。

圖1STM-16段開銷表二、異種光傳輸設備互聯互通

（一）SDH光口互通

SDH各種業務信號進入SDH幀要經過映射、定位和復用三個步驟[3]。映射指不同速率的信號經過碼速調整裝入相應的標準容器C，再加入通道開銷 POH后形成虛容器VC的過程；定位通過支路單元指針或管理單元指針來實現，是將幀偏移信息收進支路單元TU或管理單元AU的過程；復用指多個低價通道層信號通過碼速調整進入高價通道或多個高價通道層信號通過碼速調整進入復用層的過程。

光傳輸設備的光口非常豐富，提供了不同類型、不同容量、不同傳輸距離的接口，以滿足網絡用戶的不同需求，不同廠家光設備所匹配的光口在各項技術指標上可能存在差異，包括波長、傳輸距離、發光功率、最小過載光功率、光通道代價、通道允許最大色散。根據ITU-T G.703標準，不同廠家設備的STM-N（N=1，4，16，64）光接口只要N相同、對應的波長一致（1 310 nm、1 550 nm、850 nm）、入射光功率在設備允許范圍內，即可實現不同廠家光設備光口互聯互通。

（二）SDH時隙的對應關系

按照ITU-T協議，E1信號復用進VC-4的步驟是：3個TU-12復用成1個TUG-2，7個TUG-2復用成1個TUG-3，3個TUG-3復用成1個VC-4，即E1信號的復用結構是3-7-3結構[4]。由于復用采用的是字節間插方式，所以1個VC-4中的63個VC-12不是按順序排列的，前一個VC-12的序號和緊隨其后的VC-12的序號相差21，支路的時隙存在時隙編號和線路編號兩種編號方式，其中線路編號從第一個TUG-3的第一個TUG-2開始，將同一個TUG-2內的VC12業務順序進行編號。

（三）以太網業務互通

在電力通信傳輸網絡中，以太網業務需求往往較大，以太網幀通過GFP（通用成幀協議）[5]映射進SDH的VC中進行傳輸，GFP是ITU建議的映射協議（圖2），既支持普通點到點業務，也支持以太環網的應用，如果不同廠家設備間以太網幀的封裝標準一致，均采用GFP-T或GFP-F封裝方式，生成樹均采用IEEE 802.1標準，則以太網業務可以互通。MSTP的以太網端口可設置任意帶寬，將端口綁定到線路板的相應時隙上，通過MSTP網絡迂回至指定站點，實現以太網業務的傳輸。

另外，MSTP設備支持EoMPLS（Ethernet Over MPLS）技術[6]，將以太網幀封裝到MPLS標記交換路徑中，使MPLS核心網絡可以傳輸原來格式的以太網幀，該技術不僅克服了傳統二層交換的缺陷，如VLAN限制、STP收斂時間等，而且可以實現端到端的QoS，使MSTP設備間（如阿爾卡特、華為、中興、烽火、UT斯達康等）實現以太網FE業務、FX業務、GE業務的互通，并成功組網。

三、網絡融合的解決思路

由于歷史原因，多種傳輸設備并行于同一電力通信網的現象較為普遍，在建設傳輸雙平面過程中，對不同廠家的光傳輸設備進行互聯互通成為必然選擇，基于SDH的MSTP設備給不同設備間的互聯互通提供了技術基礎，也給現有網絡的有效融合創造了條件。新入網的異種傳輸設備可通過互聯互通實現各類業務的穩定傳輸，也可利用以太網透傳方法將該設備的網管信息通過原有MSTP網絡傳送回主站，實現網管遠程監控。

圖3EoMPLS傳輸模式同時，在傳輸網絡中擁有不同設備的樞紐節點建立設備間的互聯互通，將不同設備網絡連接起來，大大增加整個光傳輸網絡的冗余度和網絡監控的便利性，通過科學合理的保護路由設置，有效提高通信系統抵御單點故障或光纜中斷的能力，以最低成本實現雙路由配置，為電網調度自動化、繼電保護、信息系統等提供更加可靠的通信支撐。

在國網重慶北碚供電公司光傳輸設備網絡中，存在阿爾卡特、中興、UT、烽火四種不同廠家的MSTP設備，如圖4、圖5、圖6所示，其中阿爾卡特、中興、UT光設備已與北碚中心站完成組網，烽火光設備作為終端接入設備分別接入阿爾卡特、中興光設備網絡中。

（1）新建阿爾卡特、中興、UT光設備網元時，通過光纜直連或跳纖等方式接入對應光設備網絡，進行站端網元開局后，使用位于中心站的網管系統開通相關業務。

（2）新建烽火光設備網元時，根據光纜建設情況就近接入阿爾卡特網絡或中興網絡，與對端阿爾卡特光設備或中興光設備光路對接時，須確保光模塊容量、波長相同，并控制入射光功率在-8db與-28db之間。在站端烽火網元開局后，分別在烽火網元和接入的阿爾卡特或中興網絡上進行時隙配置，異種設備間時隙配置時應按通道時隙對照表一一對應，并在中心站阿爾卡特或中興光設備2 M板或C-POS光口上實現業務落地。同時，在站端烽火和中心站光設備上配置以太網口，使站端以太網業務透傳至中心站光設備，實現中心站烽火網管對站端網元的監控管理。

（3）選取光設備網絡中具有樞紐作用的站點進行站內異種光設備互聯，實現異種光設備網絡的互聯互通，滿足電網通信業務雙路由、雙設備的要求。根據北碚公司光設備網絡現狀，選取220 kV江東變站內阿爾卡特光設備與UT光設備的互聯，選取北碚中心站以及110 kV高新變站內UT光設備與中興光設備的互聯，從而實現北碚轄區內UT、阿爾卡特、中興光設備網絡的互聯互通，并滿足北碚公司調度數據網通道雙匯聚的要求。

圖4阿爾卡特光設備網絡圖

圖5中興光設備網絡圖四、結語

基于MSTP的異種光設備互聯互通系統有效整合了電力通信傳輸網的網絡資源，充分發揮樞紐節點的異種設備網絡串聯作用，將新舊網絡資源融合在一起，共同構建一個大容量、多業務、開放可擴展、高可靠性的傳輸平臺，并能有效、充分地利用MSTP光傳輸網的帶寬資源，使網絡不斷優化，具有突出的安全效益和經濟效益。

圖6UT光設備網絡圖參考文獻：

[1]李芳.新一代MSTP技術淺析[J].電信網技術，2004（1）：10-12.

[2]唐開宇，張太鎰.MSTP在電力通信網中的應用[J].電力系統通信，2005，26（5）：68-70.

[3]彭志榮.MSTP技術在江門電力通信網改造中的應用[J].電力系統通信，2009，30（7）：54-57.

[4]吳杰，韋煒.本地傳輸網優化方案[J].電信工程技術標準化，2006，19（8）：62-66.

[5]程功利.多業務傳送平臺采用的關鍵技術及應用[J].電信工程技術與標準化，2004（7）：22-28.

[6]王英，劉宇.MSTP設備的E1和以太網接口的應用[J].電力系統通信，2011，32（222）：16-19.

Interconnection and interoperability system of dissimilar

optical devices based on MSTP

ZHENG Fuwen

（State Grid Chongqing Beibei Power Supply Company， Chongqing 400700， P. R. China）

Abstract： As the current main transmission equipment of the electric power communication network， MSTP （multiservice transport platform based on SDH） equipment is carrying the key data for remote monitoring and controlling power grid. SDH principle was used to achieve the interconnection and interworking of various communication services between different kinds of optical transmission equipment， the problem of distal independent elements remote monitor and controlling in central station was solved through Ethernet channel， the basic transmission principle of SDH and the condition of interconnection and interworking were summarized， and the fusion of different optical transmission equipment networks was realized with the lowest cost. The safety level of power communication network was improved effectively.

Keywords： MSTP； optical equipment； Ethernet； interconnection and interworking； the fusion of network