基于ASON技術(shù)的電力通信網(wǎng)應用研究

摘要：電力通信新技術(shù)是智能電網(wǎng)建設的支撐和保證。介紹了ASON通信技術(shù)概念及其技術(shù)優(yōu)勢，并結(jié)合當前青海電力通信網(wǎng)的現(xiàn)狀以及傳統(tǒng)SDH／MSTP通信網(wǎng)的不足，指出了ASON作為新一代通信技術(shù)能夠較好的解決目前電力通信網(wǎng)面臨的諸多問題、滿足電力數(shù)據(jù)業(yè)務日趨增長的需求。最后經(jīng)過引入ASON技術(shù)的可行性分析，對青海電力通信網(wǎng)ASON組網(wǎng)規(guī)劃進行了深入研究，對推廣建設具有一定的指導意義。
關鍵詞：自動交換光網(wǎng)絡；電力通信；智能電網(wǎng)；組網(wǎng)規(guī)劃

    隨著國網(wǎng)公司建設智能電網(wǎng)步伐的加快及新能源的大規(guī)模投入，使得電力供需實時調(diào)配的重要性日益顯現(xiàn)，同時對電力通信網(wǎng)絡的實時控制提出了更高的要求。電網(wǎng)的發(fā)展使得各類業(yè)務將獲得迅猛發(fā)展，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務正呈現(xiàn)爆炸式增長態(tài)勢，業(yè)務需求呈現(xiàn)出帶寬越來越多、顆粒越來越大，帶寬提供方式越來越靈活，電路傳輸性能和可靠性要求越來越高的特點，使得目前基于SDH為主的通信網(wǎng)難以滿足電網(wǎng)發(fā)展對通信的需求。因此，研究應用先進、成熟的ASON技術(shù)，加速建設與之相適應的堅強通信網(wǎng)，滿足公司系統(tǒng)信息化發(fā)展的需求，提高公司系統(tǒng)通信業(yè)務應用水平，對電網(wǎng)的生產(chǎn)、經(jīng)營和管理提供可靠保障具有重要意義。

1 ASON技術(shù)
1．1 ASON概念
    ASON是以SDH光網(wǎng)和光傳送網(wǎng)(OTN)為基礎的自動交換傳送網(wǎng)(ASTN)，是一種動態(tài)、自動交換傳輸網(wǎng)，由用戶動態(tài)發(fā)起業(yè)務請求，網(wǎng)元自動計算并選擇路徑，通過信令控制實現(xiàn)連接建立、恢復、拆除，融交換傳送為一體的新一代光網(wǎng)絡。按照ITU-TG．8080建議，ASON體系結(jié)構(gòu)一般分為傳送平面、控制平面和管理平面3部分，如圖1所示。

    傳送平面為用戶提供從一個端點雙向或者單向透明的信息傳送，同時還要傳送一些控制和網(wǎng)絡管理信息，其中包括傳送網(wǎng)元(交叉連接設備和鏈路)，它們承載了所交換的實體，比如光連接。另外，傳送平面具備分層結(jié)構(gòu)，支持多粒度光交換技術(shù)，設備之間通過物理接口PI互連。
    控制平面由光連接控制器OCC組成，它們之間通過網(wǎng)絡節(jié)點接口NNI相連，是ASON體系最具特色的核心部分，它由路由選擇、信令轉(zhuǎn)發(fā)以及資源管理等功能模塊和傳送控制信令信息的信令網(wǎng)絡組成，完成呼叫控制和連接控制等功能。控制層面通過使用接口、協(xié)議以及信令系統(tǒng)，可動態(tài)交換光網(wǎng)絡的拓撲信息、路由信息以及其他控制信令，實現(xiàn)光通道的動態(tài)建立和拆除以及網(wǎng)絡資源的動態(tài)分配，還能在連接出現(xiàn)故障時對其進行恢復。
    管理平面的主要特征是管理功能分布和智能化。傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)管理體系被基于傳送平面、控制平面和信令網(wǎng)絡的新型多層面管理結(jié)構(gòu)所代替，構(gòu)成了一個集中管理與分布智能相結(jié)合、面向運營者(管理平面)的維護管理需求與面向用戶(控制平面)的動態(tài)服務需求相結(jié)合的綜合化的光網(wǎng)絡管理方案。ASON的管理平面與控制平面技術(shù)互為補充，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的動態(tài)配置、性能檢測、故障管理以及路由規(guī)劃等功能。管理平面中的網(wǎng)絡管理模塊分別通過控制平面的網(wǎng)絡管理接口NMI-A和傳輸網(wǎng)絡的網(wǎng)絡管理接口NMI-T連接光連接控制器和交換機。連接用戶和ASON網(wǎng)絡的業(yè)務含有傳輸和控制2個平面的數(shù)據(jù)，用戶通過物理接口和用戶網(wǎng)絡接口UNI分別與這2個平面通信。
1．2 ASON的連接方式
    通過傳送平面、控制平面和管理平面，ASON支持3種連接：永久連接、交換連接和軟永久連接。永久連接也被稱為供給式連接，由網(wǎng)管系統(tǒng)或人工完成。交換連接是1種由終端用戶的請求而建立的任何連接，即在連接的終端節(jié)點之間通過1個信令／控制平面，包括控制平面內(nèi)的信令單元之間的信令消息的動態(tài)交換來建立，交換連接的引入是整個ASON的核心所在，正是有了交換式連接的引入才使光網(wǎng)絡才有了智能化的特征。軟永久連接是用戶到用戶的連接，其中端到端連接中的用戶到網(wǎng)絡部分是通過網(wǎng)絡管理系統(tǒng)建立的1個永久連接，而端到端連接的網(wǎng)絡部分是通過控制平面建立的1個交換連接，這種連接的建立方式介于前兩者之間，它是1種分段的混合連接方式，在連接的網(wǎng)絡部分，連接建立的請求由管理平面發(fā)起，由控制平面設置。3種連接方式的結(jié)構(gòu)圖如圖2～4所示。

1．3 ASON組網(wǎng)因素
1．3．1 網(wǎng)絡緯度
    網(wǎng)絡維度是ASON組網(wǎng)要考慮的關鍵因素。對于1個理想的網(wǎng)狀網(wǎng)，各節(jié)點間就需要有一定的連接度，每個節(jié)點最好有3個以上物理連接方向。只有網(wǎng)絡在一定連接度的條件下，整個網(wǎng)絡在網(wǎng)狀恢復利用率等方面才能較好地發(fā)揮優(yōu)勢。
1．3．2 業(yè)務類型
    ASON網(wǎng)絡能夠提供網(wǎng)狀恢復功能，使得運營商可以在帶寬利用率和業(yè)務恢復時間之間尋找平衡點。通常數(shù)據(jù)業(yè)務相對話音業(yè)務而言對時延要求較低，使得以數(shù)據(jù)業(yè)務為主導的網(wǎng)絡比較合適采用ASON技術(shù)。
1．3．3 DCN實現(xiàn)方式
    建議優(yōu)先選擇帶內(nèi)方式，因為帶內(nèi)方式不需要再新建DCN網(wǎng)絡，而且DCN網(wǎng)絡的安全性與DCN物理層的鏈路冗余度密切相關，因帶內(nèi)方式下的DCN拓撲與光傳輸網(wǎng)拓撲完全相同。而光傳輸網(wǎng)拓撲己具備了較高的鏈路冗余度，所以帶內(nèi)方式也具備了良好的安全性。如果用帶外方式，必須保證DCN網(wǎng)絡的鏈路冗余度不低于光傳輸網(wǎng)拓撲，否則，除了增強成本，帶外方式不具備其他優(yōu)勢。
1．3．4 業(yè)務量大小
    業(yè)務量大小通常是組網(wǎng)時選擇拓撲結(jié)構(gòu)主要考慮因素之一。在業(yè)務量較小情況下，環(huán)型連接表現(xiàn)出更好帶寬利用率。但對于大業(yè)務量，節(jié)點間大業(yè)務量的需求可使得網(wǎng)狀網(wǎng)絡提供的節(jié)點間的直連物理管道能被有效填充而表現(xiàn)出更好的帶寬利用率。
1．3．5 互聯(lián)互通
    ASON組網(wǎng)的一個重要目標是實現(xiàn)多廠商環(huán)境下業(yè)務的互聯(lián)互通，因此要求設備符合主流的協(xié)議和信令標準。為更好地互通和管理，應避免引入過多種的協(xié)議。
1．4 ASON的技術(shù)優(yōu)勢
    與傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡相比較，ASON具有以下幾方面的技術(shù)優(yōu)勢：
    1)在光網(wǎng)絡通信時實現(xiàn)動態(tài)的分配，可以根據(jù)用戶實施的反饋信息對提供的寬帶進行動態(tài)的調(diào)整；
    2)由于ASON技術(shù)有雙向性的特點，可以對光網(wǎng)絡有良好的監(jiān)控和保護能力，并且具有分布式處理的優(yōu)點；
    3)可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)網(wǎng)元光層網(wǎng)元獨立控制，將光網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)業(yè)務和資料系統(tǒng)有效地聯(lián)系在一起，可以使網(wǎng)元具備智能性；
    4)網(wǎng)絡擴容能力強，ASON具有自動發(fā)現(xiàn)并添加網(wǎng)絡節(jié)點的功能，可以大大減少大規(guī)模網(wǎng)絡擴容時所帶來的工作量；
    5)網(wǎng)絡安全性高，ASON網(wǎng)絡采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不受節(jié)點多點失效和斷纖問題的影響，同時ASON還提供了多種保護和恢復機制，對不同等級的業(yè)務提供相應級別的保護和恢復方式，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行；
    6)網(wǎng)絡資源利用率高，ASON引入了恢復機制，使得保護所占用的帶寬較之SDH要少20％～30％，在一定程度上提高了資源利用率。

2 青海電力通信傳輸網(wǎng)現(xiàn)狀
2．1 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
    青海電力通信網(wǎng)主要由華為、中興、ECI光傳輸設備組成，其網(wǎng)絡主要為環(huán)帶鏈結(jié)構(gòu)，已建成了4個光纖雙環(huán)網(wǎng)，其中核心骨干光纖環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為10 G，骨干光纖環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為2．5 G。核心骨干通信站點大都有多套MSTP設備，業(yè)務調(diào)度復雜。
2．2 存在的問題
    目前在組網(wǎng)方面存在以下問題：
    1)環(huán)網(wǎng)資源利用率低，跨環(huán)通信站點成為網(wǎng)絡瓶頸。核心通信站點建有多套MSTP設備，業(yè)務轉(zhuǎn)接需通過設備間ODF／DDF互連來實現(xiàn)，電路調(diào)度由人工完成，工作量大，易產(chǎn)生錯誤；網(wǎng)絡利用率低，復用段保護只能實現(xiàn)50％的帶寬利用率。
    2)保護恢復機制單一，對新業(yè)務支持能力差。傳統(tǒng)的SDH只能提供環(huán)網(wǎng)保護，無法根據(jù)不同客戶需求提供不同的保護恢復方式；無法實現(xiàn)端到端的自動配置。
2．3 引入ASON的可行性分析
2．3．1 業(yè)務發(fā)展需求
    ASON技術(shù)的產(chǎn)生，實際上是數(shù)據(jù)業(yè)務迅猛發(fā)展的需求。目前青海電力通信網(wǎng)業(yè)務由普通2 M小顆粒業(yè)務逐步演變?yōu)?55 M／622 M大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務，傳統(tǒng)的SDH環(huán)帶鏈方式難以滿足業(yè)務發(fā)展的需求，力求尋找一種新的組網(wǎng)方式，而ASON組網(wǎng)能較好的解決這一現(xiàn)狀。
2．3．2 通信站光纜維度
    光纜資源的充足是實現(xiàn)ASON的物理基礎，一般來說通信站點如果具備3個及以上的光纜維度方向，引入ASON才能真正發(fā)揮其優(yōu)勢。針對目前青海電力通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可以選擇核心骨干通信站建設ASON網(wǎng)絡，西寧、海西地區(qū)主要通信站點已達到3個及以上的光纜維度方向，“十二五”期間通過基建、技改項目不斷完善通信站點間的光纜資源，為建設ASON網(wǎng)奠定基礎。
2．4 ASON傳送網(wǎng)引入方式和層次分析
    ASON的應用應根據(jù)主干傳送網(wǎng)與城域傳送網(wǎng)的不同特點分別考慮，并采用不同的建設計劃。在主干傳送網(wǎng)中引入ASON時，可考慮“自下而上”的計劃，即先在局部網(wǎng)絡范圍內(nèi)引入ASON，逐步通過采用UNI接口或NNI接口將多個局部ASON孤島進行互連，最終實現(xiàn)整個網(wǎng)絡智能光網(wǎng)絡部署。青海電力通信網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)有運行設備及光纜資源，首先考慮建設西寧地區(qū)、海西地區(qū)ASON城域網(wǎng)，再考慮將海東地區(qū)、黃化地區(qū)新建10 G光傳輸設備通過升級改造組建ASON城域網(wǎng)，建設青海電網(wǎng)OTN骨干傳送網(wǎng)，然后逐步向匯聚層和接入層延伸，最終實現(xiàn)智能光網(wǎng)絡組網(wǎng)。

3 青海電力通信網(wǎng)ASON網(wǎng)絡建設規(guī)劃
3．1 組網(wǎng)原則
3．1．1 節(jié)點選擇
    ASON節(jié)點的選擇，主要是考慮節(jié)點的業(yè)務流向流量，承載業(yè)務種類、光纜路由等因素。要選擇業(yè)務流向復雜、業(yè)務流量大、光纜維向度多的節(jié)點。
3．1．2 結(jié)構(gòu)選擇
    主干網(wǎng)采用MESH組網(wǎng)方式：城域網(wǎng)具有3維光方向的情況，采用全MESH的方式；不具有3維光方向的情況，采用環(huán)網(wǎng)的過渡方式。
    現(xiàn)階段ASON設備組網(wǎng)時，只考慮組建環(huán)網(wǎng)，待光纜條件具備網(wǎng)狀網(wǎng)時，可適時開通ASON智能控制平面功能，組建智能Mesh網(wǎng)，實現(xiàn)自動交換功能。
3．1．3 設備選擇
    根據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及智能光網(wǎng)絡組網(wǎng)研究，鑒于目前SDH設備與ASON設備的差價比較小，青海電網(wǎng)在今后的設備建設過程中非末端330 kV變電站、樞紐110 kV變電站的傳輸設備選擇具有ASON功能的設備。
3．2 組網(wǎng)規(guī)劃
    根據(jù)目前青海電力通信光纜資源現(xiàn)狀，結(jié)合通信發(fā)展規(guī)劃，選擇目前海西地區(qū)西部環(huán)網(wǎng)通信站點組建ASON環(huán)形網(wǎng)和西寧城區(qū)ASON網(wǎng)狀網(wǎng)，從而滿足多層次、多容量級別、大跨度的需求。中西部地區(qū)2011年農(nóng)網(wǎng)改造項目中新運行的OSN3500系列設備已具備ASON網(wǎng)絡部分功能，可考慮對既有ASON功能的設備平滑升級至ASON網(wǎng)絡。青海電力通信ASON組網(wǎng)初期規(guī)劃如圖5所示。

4 結(jié)束語
    雖然現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡基本都為SDH技術(shù)，但ASON技術(shù)極大地改變了傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)的理念和運行方式，對其發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響，智能化將是電力通信網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。引入和建設ASON通信網(wǎng)絡必須是一個循序漸進的過程，在保證網(wǎng)絡安全穩(wěn)定的基礎之上，構(gòu)建新型的智能通信網(wǎng)絡，對電力通信網(wǎng)的革新和升級都具有重要意義。